變電站中混凝土短柱問(wèn)題原因及其預(yù)防措施

鄭華英

摘要：變電站是供配電網(wǎng)的基礎(chǔ)建筑物，需要滿(mǎn)足相關(guān)設(shè)備安裝與運(yùn)維空間尺寸與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。然而，在實(shí)際的建設(shè)過(guò)程中由于混凝土施工工藝與技術(shù)管理等方面的問(wèn)題，容易產(chǎn)生部分短柱問(wèn)題。該問(wèn)題的產(chǎn)生不僅破壞了建筑的總體穩(wěn)定性，更是從抗震、應(yīng)力等指標(biāo)上形成顯著的削減。為此，本文重點(diǎn)分析變電站中混凝土短柱問(wèn)題的產(chǎn)生原因。并基于加固技術(shù)對(duì)其預(yù)防措施進(jìn)行探討。希望通過(guò)本文研究能夠?yàn)楹罄m(xù)的相關(guān)施工建設(shè)與舊有變電站加固升級(jí)提供必要基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：變電站；混凝土；短柱問(wèn)題；成因；預(yù)防措施

一、概述

變電站在建設(shè)的過(guò)程中需要為其內(nèi)的設(shè)備提供足夠的安裝與運(yùn)行空間。尤其是大型變電站對(duì)于建筑的空間要求更為苛刻。故而在實(shí)際的建設(shè)施工過(guò)程中多以混凝土框架結(jié)構(gòu)作為建設(shè)依據(jù)。而由于混凝土施工技術(shù)以及現(xiàn)場(chǎng)管理等多方面原因，會(huì)產(chǎn)生一系列不遵從問(wèn)題。其中混凝土短柱問(wèn)題比較常見(jiàn)，且對(duì)于建筑的總體結(jié)構(gòu)性指標(biāo)的影響較為顯著。

針對(duì)這一問(wèn)題，國(guó)內(nèi)專(zhuān)家學(xué)者開(kāi)展了廣泛的研究。而研究的要點(diǎn)也多集中在商業(yè)建筑、民用建筑等領(lǐng)域。雖然從一定程度而言，變電站建筑結(jié)構(gòu)與商業(yè)建筑存在一定的相似性。但是，這種缺乏針對(duì)性的研究依舊存在一定的問(wèn)題。并為本文的研究提供了必要的空間。

基于上述背景，本文以變電站建筑工程為例，探究其中可能存在的混凝土短柱問(wèn)題。在系統(tǒng)分析與總結(jié)其成因及可能危害的前提下。對(duì)基于加固手段的規(guī)避策略進(jìn)行分析。希望在本文的研究框架與結(jié)論下，能夠找到為后續(xù)的工作提供實(shí)踐指導(dǎo)的基本性結(jié)論，更好的發(fā)揮混凝土短柱加固的工程實(shí)踐價(jià)值。

二、混凝土短柱成因及其危害

根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，混凝土柱的凈高比小于4的被認(rèn)定為短柱。由于變電站的結(jié)構(gòu)性問(wèn)題，其建筑舉架要求相對(duì)較低，故而在實(shí)際構(gòu)建過(guò)程中常見(jiàn)短柱等結(jié)構(gòu)特征。而從短柱的建筑應(yīng)用角度來(lái)看，其存在顯著的指標(biāo)性特征。如剪跨比相對(duì)較小，反彎點(diǎn)接近終點(diǎn)等。

從現(xiàn)階段的應(yīng)用實(shí)踐中來(lái)進(jìn)行分析，短柱由于其形態(tài)問(wèn)題而容易產(chǎn)生施工質(zhì)量等不遵從現(xiàn)象。從其成因角度來(lái)進(jìn)行分類(lèi)大致可以分為如下二種：一是混凝土技術(shù)層面的源發(fā)性問(wèn)題。由于混凝土短柱凈高比相對(duì)較小，其總體形態(tài)呈現(xiàn)出“短粗”特征，進(jìn)而導(dǎo)致其柱體的相對(duì)混凝土厚度較大。在混凝土凝固的過(guò)程中容易形成自?xún)?nèi)而外的膨脹現(xiàn)象，從而產(chǎn)生更多的裂縫。另一方面則是混凝土跨徑的增加容易使得其自身形成一定的大體積混凝土特征，進(jìn)而對(duì)于攪拌的要求有所提高。而在實(shí)際的施工過(guò)程中，很多過(guò)程沒(méi)有加以此方面注意，故而形成了技術(shù)層面的不遵從；二是管理方面的不足。由于其混凝土總量相對(duì)較少，且施工高度相對(duì)較低，在實(shí)際灌漿的過(guò)程中容易形成利用人工對(duì)機(jī)械的替代。這也進(jìn)一步增加了人為擾動(dòng)可能造成的影響，以及管理難度的增加。由于管理不到位或者技術(shù)交底不徹底而形成的人工施工管理不遵從現(xiàn)象也會(huì)導(dǎo)致短柱的質(zhì)量問(wèn)題。值得我們格外注意的是，在部分變電站短柱施工中所采用施工技術(shù)與施工管理模式依據(jù)普通民用建筑或者工業(yè)建筑的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行，顯然缺乏了針對(duì)性。

從上述的原因分析我們發(fā)現(xiàn)短柱施工所容易產(chǎn)生的問(wèn)題的原因主要來(lái)源于兩個(gè)方面。而在問(wèn)題存續(xù)的現(xiàn)狀下則會(huì)對(duì)變電站產(chǎn)生一定的危害。具體表現(xiàn)為如下四個(gè)方面：

第一，產(chǎn)生斜拉破壞。由于問(wèn)題的存在而使得短柱在水平荷載下的剪拉區(qū)被客觀(guān)縮短，進(jìn)而在面對(duì)設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)容易產(chǎn)生斜裂縫。

第二，產(chǎn)生斜壓破壞。當(dāng)斜拉裂縫產(chǎn)生后，水平壓力無(wú)法進(jìn)行有效的傳導(dǎo)，進(jìn)而產(chǎn)生沿斜拉裂縫的水平夾角，容易形成壓裂破壞。

第三，產(chǎn)生剪拉破壞。與斜拉破壞產(chǎn)生的機(jī)理相同。柱段局部的斜向裂縫同樣使得其剪拉應(yīng)力無(wú)法由整體的短柱進(jìn)行合理承擔(dān)。甚至出現(xiàn)短柱與基底之間的脫離。故而在箍筋未屈服的情況下，也存在同等的約束減小效應(yīng)。表現(xiàn)為宏觀(guān)表面上則為裂縫的擴(kuò)大，甚至是垂直層面的剪壓破壞。

第四，產(chǎn)生粘結(jié)破壞。在載荷不變的情況下，由于柱體主體工程質(zhì)量的確實(shí)而產(chǎn)生豎向裂縫。尤其是豎向裂縫與水平斜拉裂縫存在交叉時(shí)，則會(huì)使得混凝土內(nèi)部裂縫布滿(mǎn)短柱體內(nèi)，從而在混凝土橫向膨脹力的作用下形成崩塌。即使沒(méi)有出現(xiàn)最為嚴(yán)重的后果，此種粘結(jié)破壞也會(huì)使得短柱應(yīng)力水平急劇的下降。

三、變電站混凝土短柱預(yù)防措施

在上文的分析中，我們對(duì)變電站混凝土短柱問(wèn)題產(chǎn)生的原因及其危害進(jìn)行了具體的分析。為了對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行有效的預(yù)防我們需要在施工以及維護(hù)過(guò)程中注重對(duì)短柱的加固。具體而言，可以從如下三個(gè)方面進(jìn)行構(gòu)建：

首先，通過(guò)斜纏的方式增加箍筋束縛力。以橫截面5根鋼筋為例，即采用15；52；24；43；35；51；15的循環(huán)順序逐次向上進(jìn)行復(fù)試螺旋箍筋捆綁。或者采用立體箍筋的方式來(lái)進(jìn)行總體箍筋強(qiáng)化。通過(guò)此種模式能夠有效的提升混凝土短柱工藝的質(zhì)量水平；

其次，在混凝土的應(yīng)用過(guò)程中可以采用應(yīng)力支撐效果更好的鋼纖維混凝土來(lái)進(jìn)行澆筑。此種混凝土選擇與應(yīng)用的模式，能夠極大的提升混凝土的剪力參數(shù)，且提升混凝土與內(nèi)部龍骨之間的粘結(jié)效力。

最后，在針對(duì)舊有問(wèn)題短柱的維護(hù)方面，我們需要實(shí)時(shí)監(jiān)控短柱表面的裂縫情況，并采用諸如紅外線(xiàn)等手段分析其內(nèi)部裂縫信息，判斷是否需要進(jìn)行加固維護(hù)。再具體的維護(hù)過(guò)程中則可以采用外部抱箍的方式來(lái)防止其水平膨脹而帶來(lái)的粘結(jié)力失效等問(wèn)題。同時(shí)也可以采用高壓定點(diǎn)噴灌的方式對(duì)已有裂縫進(jìn)行處置。

四、總結(jié)

變電站由于其建筑特性的影響而導(dǎo)致存在一定的短柱。短柱在混凝土施工方面與傳統(tǒng)建筑存在一定的差異。此種差異在實(shí)際的施工管理過(guò)程中極易產(chǎn)生短柱問(wèn)題。而該問(wèn)題產(chǎn)生的原因主要包括了技術(shù)源發(fā)性因素與人為因素等兩個(gè)方面。本文在針對(duì)原因的系統(tǒng)總結(jié)基礎(chǔ)上，對(duì)基于加固的預(yù)防措施進(jìn)行了建議。希望能夠?yàn)楹罄m(xù)的實(shí)踐提供必要的幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]李忠輝.變電站等工業(yè)建筑混凝土結(jié)構(gòu)中常見(jiàn)的短柱問(wèn)題及其改善措施[A].云南電網(wǎng)公司、云南省電機(jī)工程學(xué)會(huì).2011年云南電力技術(shù)論壇論文集（入選部分）[C].云南電網(wǎng)公司、云南省電機(jī)工程學(xué)會(huì)，2011：5.

[2]李忠獻(xiàn)，袁文章，郝永昶.工業(yè)與民用鋼筋混凝土建筑中的短柱問(wèn)題與分體柱技術(shù)[J].工業(yè)建筑，2016，（11）：5254.