淺談變電站中型鋼混凝土結構技術的運用

【摘要】電力資源，作為社會發展、國民經濟運行的重要保障，也是國家安全的重要基石。變電站作為供電系統中重要的一環，擔負著城市相應區域的供電任務，其重要性不言而喻。如何將變電站結構設計進行進一步優化，我們一直在研究對比。本文將從實際項目出發，簡單介紹型鋼混凝土結構體系的概念，并就其在變電站項目結構設計中的實際運用進行總結探討，對類似工程設計具有一定的推廣應用價值，希望對變電站的結構設計的后續發展有所參考和幫助。

【關鍵詞】變電站結構設計;型鋼混凝土結構;運用和推廣

現代科學技術日新月異，工程領域作為一個既古老又嶄新的行業同樣面臨著新技術更新的訴求。型鋼混凝土組合結構作為一種極具魅力的組合結構形式，具有其他結構所不具有的獨特優點，正日益廣泛地應用于各類建筑與橋梁結構中。基本上適用鋼結構和鋼筋混凝土結構的各種結構體系，均可運用型鋼混凝土組合結構。正因為型鋼混凝土結構有著諸多的優異特點，在各類建筑被廣泛應用，將其引進變電站建設當中合理運用，為變電站行業建設創造更好的經濟效應。

1、型鋼混凝土結構概念

型鋼混凝土結構簡稱SRC，這種結構包含混凝土與型鋼構件，兩種結構相互結合，其中型鋼結構作為骨架，以此澆筑混凝土充實，再將鋼筋布置其中，從而組合構成一種結構體系。該體系充分發揮了型鋼和混凝土各自的優勢，協調變形，共同受力，可以在滿足承載力的同時大幅度減小構件尺寸，從而減輕自重，獲得更大的建筑實用空間。同時它具有抗震性能好、承載力高、耐火性和耐久性好、成本低等優點，現廣泛用于高層、超高層、大跨度結構等重要建筑中。型鋼-混凝土的組合是繼木結構，砌體結構，鋼筋混凝土結構和鋼結構之后發展興起的第五大類結構。

2、工程的簡介

該工程是一棟大跨度多層建筑，為110kV變電站和電力應急指揮中心的綜合體，總建筑面積13000多平方米，地上3層，地下2 層，建筑高度16.8M; 層高5 米，框架結構。最大柱距為屋面層的22米柱跨。

3、型鋼混凝土在本工程的具體應用

本工程原設計方案采用鋼筋混凝土結構。突出難點為22米跨的柱梁截面及配筋。經過大量的驗算及優化，該柱最終截面為600x900mm，最大單邊計算配筋面積為5300mm2，該梁最終截面為400x1600，跨中底部最大計算配筋面積為12600mm2。該傳統設計方案，配筋過大，截面過高，無法將大部分鋼筋布置于梁頂部或者底部進行有效利用，結構偏于不利，且下方梁高過高，侵占可用建筑空間。基于以上認識，我們對傳統方案進行調整優化。經過多方面的研究考慮，并通過各種體系驗算比對，最終確定22米跨的框架柱梁采用型鋼混凝土結構進行優化處理。型鋼柱梁的設計施工按照規范《04SG523 型鋼混凝土組合結構構造規范》執行，型鋼連接處都是采用全熔透焊縫連接。

3.1型鋼混凝土柱的設計

型鋼混凝土柱中的型鋼基本按穩定形狀進行選擇，截面可采用H 形軋制型鋼或者H 形，十字形，箱型焊接型鋼。箱型焊接型鋼用于型鋼混凝土柱時，箱型焊接型鋼截面尺寸不宜大于型鋼混凝土截面的一半。與型鋼混凝土柱相連的框架梁可采用鋼梁，鋼筋混凝土梁，型鋼混凝土梁。柱中型鋼宜安對稱配置設計。

本工程型鋼混凝土柱全截面為600x900mm，

柱內采用H600X300X14X18型鋼。最大單邊計算面積1500mm2，滿足構造要求即可。

3.2型鋼混凝土梁的設計

型鋼混凝土梁中的型鋼，宜采用工字型軋制型鋼或者工字型焊接型鋼。型鋼的布置，宜將一側翼緣位于受壓區，一側翼緣位于受拉區，設計時應該考慮在滿足保護層要求和便于施工的前提下，使型鋼的上翼緣何下翼緣盡量靠近混凝土截面的外緣。

型鋼混凝土梁的截面寬度不宜小于300mm，截面高度和寬度的比值不宜大于4。型鋼混凝土梁的腹板高度大于450mm 時，在梁的兩側應沿高度方向設置縱向構造鋼筋。縱向構造鋼筋的間距，對于一級抗震，不宜大于200mm，對于二級，三級抗震，不宜大于250mm，對于四級抗震和非抗震結構不宜大于300mm。

本工程型鋼混凝土梁全截面為400x1400m

m，梁內采用H1150X250X14X20型鋼。最大配筋出現在跨中底部，計算面積為4900mm2，通過兩排鋼筋布置可以滿足要求。

4、施工中存在的問題

4.1型鋼柱需在柱頂部上面生根，而型鋼柱底板的安裝準確度要求高，底板的預埋錨栓容易和梁主筋發生沖突，所以在鋼筋綁扎時位置必須和底板錨栓相錯開。底板的大小必須保證柱鋼筋能夠避開，否則容易出現底板與柱主筋沖突現象。

4.2型鋼柱鋼筋的平面布置必須考慮型鋼柱的截面尺寸，柱主筋間距不再均勻對稱; 落地型鋼柱的地下一層、地上一層、頂板均布滿栓釘，非落地型鋼柱的底層、頂層均布滿栓釘，栓釘規格間距為ф19@200，長80mm。內側箍筋必須錯開栓釘設置，柱主筋相應調整，否則箍筋綁扎難度大。

4.3型鋼梁縱向鋼筋在梁柱節點的處理方法不一，有縱向鋼筋繞過型鋼通行，有縱向鋼筋與型鋼上附加牛腿焊接而成，有縱向鋼筋需穿過型鋼腹板通行，有縱向鋼筋直接錨固于梁柱節點區域。

5、型鋼混凝土構件的優點和應用趨勢

型鋼混凝土結構與其他結構形式相比，有以下4 個特點： 1.型鋼混凝土構件比同樣外形鋼筋混凝土構件的承載能力高出一倍以上，因而可以減小構件截面尺寸，增加使用面積和降低層高。對于大跨度建筑而言，這種做法經濟效益顯著。2.型鋼在澆筑混凝土之前已形成鋼結構，且具有較大的承載能力，能承受構件自重和施工荷載，因而無需設置支撐，可將模板直接懸掛在型鋼上，這樣可以降低模板費用，加快施工速度。由于無需臨時立柱，也為進行設備安裝提供了可能。同時，澆筑的型鋼混凝土不必等待混凝土達到一定強度就可繼續進行上層施工，可以縮短工期。3.型鋼混凝土結構與鋼結構相比，耐火性能和耐久性能優異，同時由于外包混凝土參與工作，和型鋼結構共同受力，因此還可節省鋼材50%以上。4.型鋼混凝土尤其是實腹式型鋼混凝土結構的延性比鋼筋混凝土結構明顯提高，因而具有良好的抗震性能。

結語：

通過實際工程案例的分析我們可以發現，型鋼混凝土結構在工程設計施工中表現出來較多的優點，如節省材料，節省人工，抗震性能優良等等，但也存在需要注意的較多細節問題。因此，在設計過程中，我們應針對性的對結構進行研究和細化和改進，保障我們變電站的設計工作安全可靠，順利開展。

參考文獻：

[1]組合結構設計規范（JGJ138-2016）.

[2]型鋼混凝土組合結構構造（國標圖集04SG523）.

[3]王欲秋，杜鵬.型鋼混凝土技術在大跨度復雜結構中的應用[J].山西建筑.2012（6）.

[4]師希望.型鋼混凝土框架柱優化研究[J].山西建筑.2011（34）.

作者簡介：

薛華山，廣西綠能電力勘察設計有限公司，廣西南寧。