變電站建筑結構優化

【摘 要】在滿足變電站基本功能的前提下，合理壓縮、合并相同功能的房間，取消合并了生活間、蓄電池室等，減少了建筑面積和建筑體積，提高了利用率。

【關鍵詞】變電站；建筑結構；優化

0.概述

變電站的建筑、結構設計首先應滿足電氣工藝的要求，這是保證變電站長期安全運行的重要條件，在此基礎上，綜合考慮與生產有關的各項技術要求(如采光、通風、消防等)，然后結合總平面布置以及其它有關因素進行建筑、結構設計。熟悉和了解電氣工藝要求，是創造合理的建筑、結構設計的重要依據，也是選擇好建筑平面、空問布局和決定建筑立面，做好變電站空間組合的先決條件。

本站進站大門位于站區的西北角，環形道路將生產綜合樓圍繞，方便主變壓器及其他設備的運輸和吊裝。

設生產綜合樓一座，地上兩層，地下一層，總高度13.0m，散熱器室高度15.5m，整個建筑組合緊湊合理、分區明確、流線清晰，整體布局簡潔明了，符合工業建筑設計原則。

生產綜合樓總建筑面積：1776.525

生產綜合樓總建筑體積：11842m3

1.優化原則

(1)變電站總平面布置應按最終規模進行規劃設計，根據系統負荷發展要求，使站區總平面布置盡量規整，長寬度均衡，無邊角地出現。

(2)變電站總體布置應工藝布置合理，功能分區明確，并能在運行中滿足對人身和設備的安全要求和運行維護時的方便條件。

(3)變電站的主要生產及輔助建筑宜集中布置，對于全戶內GIS變電站應按最終規模一次建成。

(4)變電站結構設計時梁、板、柱截面尺寸的選擇，不僅要滿足荷載要求，還要經濟合理，節約成本。

2.-2.500m層建筑結構優化

本站電纜夾層層高2.50m，地上部分0.90m，地下部分1.60m，軸線尺寸為41.10m×9.80m。僅在二次設備室、10kV高壓室和兩個樓梯間下設置電纜夾層，電容器室、蓄電池室均不設電纜夾層，建筑面積大大減少，僅為426.38。

《建筑工程建筑面積計算規范》（GB／T 50353-2005）第3.0.5條規定：半地下室層高在2.20m及以上者應計算全面積，層高不足2.20m者應計算1/2面積。本站電纜夾層位于10kV高壓室下，《變電所建筑結構設計技術規定》（NDGJ96-92）中規定，10kV高壓室的荷載取值4.0～7.0KN/。為了滿足10kV開關柜荷載和工藝布置要求，需要在開關柜下加次梁、開洞。經詳細結構計算，本站電纜夾層主梁截面為0.30m×0.60m，次梁截面為0.25m×0.50m，柱子截面為0.60m×0.60m。結合電纜敷設時的實際需要，電纜夾層檢修維護高度按1.80m考慮，加上0.60m的梁高，本站電纜夾層高度需按2.5m設計，其中地上部分0.90m，地下部分1.60m。

本站電纜夾層的正立面和背立面均布置有電氣設備，無法設置百葉窗和軸流風機進行通風。電纜夾層主要的熱源來自電纜散發的熱量，熱空氣主要積聚在電纜夾層上部，本站將電纜夾層0.90m高的半地上部分設計成室外樓梯，利用樓梯踏步側面設置進風百葉，巧妙的利用空間，滿足通風要求。

本站電容器室、蓄電池室、主變壓器室下部未設置電纜夾層，電纜數量較少，電纜利用埋管敷設方式進入電纜夾層，可滿足敷設要求。

3.±0.00m層建筑結構優化

±0.00m層主要為10kV高壓室、二次設備室、蓄電池室、電容器室，軸線尺寸為41.10m×9.80m，房間跨度為9.0m即可滿足電氣設備布置要求。10kV高壓室正立面和背立面均布置有電氣設備，東、西兩側面均為樓梯間，無法根據暖通專業需要布置通風設施。本站設置寬度為0.8m的夾壁墻，進行通風設計，雖然建筑面積略有增加，但克服了常規排風風道影響美觀、排風效果易受天氣因素制約的缺點，從根本上解決了生產綜合樓相關電氣設備間的通風問題，夾壁墻內風道可根據需要靈活分隔，設計、施工方便。

10kV高壓室、二次設備室、蓄電池室、電容器室的層高均設為4.50m。110kVGIS室布置在10kV高壓室、二次設備間、蓄電池室上部，《變電所建筑結構設計技術規定》（NDGJ96-92）規定：110kV GIS室的荷載取值為10.0KN/。經詳細結構計算，主梁截面為0.40m×0.90m，次梁截面為0.30m×0.60m，柱子截面為0.60m×0.60m。根據電氣設備安全距離要求，10kV高壓室的最小層高為3.60m，考慮0.90m的梁高后，將10kV高壓室層高確定為4.50m。電容器室屋頂兼做110kVGIS出線套管和避雷器布置平臺，電容器室層高與10kV高壓器室層高保持一致，統一為4.50m。

4. 4.500m層建筑結構優化

4.50m層主要為110kVGIS室，軸線尺寸為41.10m×9.80m，層高7.60m。《變電所建筑結構設計技術規定》（NDGJ96-92）規定：上人屋面的荷載取值為2.0KN/，考慮GIS吊裝時梁上掛點集中力30KN，經詳細結構計算，主梁截面為0.40m×0.90m，次梁截面為0.30m×0.60m，柱子截面為0.60m×0.60m。根據《國家電網公司輸變電工程通用設備》（2009年版），110kVGIS吊裝點凈高為6.50m，本站110kVGIS室高度確定為7.60m。

本站110kVGIS室利用東、西兩個樓梯間設置兩個吊裝平臺，樓梯間的柱距為3.00m，層高4.50m。《建筑樓梯模數協調標準》GBJ101－87 中第2.0.8條規定：中間平臺的深度，不應小于樓梯梯段的寬度。本站樓梯中間平臺的深度為1.50m，梯段長度為4.20m，踏步高度0.15m，寬度0.30m。根據110kVGIS吊裝要求，需在110kVGIS室側立面上按3.0m×4.0m尺寸開洞，本站吊裝平臺寬度確定為4.15m，可以滿足110kVGIS吊裝要求。

5.主變壓器室優化

±0.00m層布置有變壓器室、電容器室，主變壓器室的柱距為7.50m，散熱器室的柱距為5.2m，跨度均為9.0m。110kVGIS室內樓地面標高為4.50m，主變進線套管接線板標高為8.95m，主變110kV進線軟母線掛點標高為10.5m，《3～110kV高壓配電裝置設計規范》（GB50060-2008）規定：110kV屋內配電裝置的安全凈距應≥0.85m，本站考慮1.0m的安全凈距，主變壓器間次梁梁底標高最低為11.5m，經結構計算主梁截面為0.40m×0.90m，最終主變壓器室的屋頂標高確定為12.10m，正好與110kVGIS室屋頂標高保持一致。

《變電所建筑結構設計技術規定》（NDGJ96-92）規定：當跨度大于9.0m的平屋面，其排水坡度宜通過結構找坡的形式實現，坡度不應小于3%。本站生產綜合樓跨度為18.8m，屋面采用3%的結構找坡。

《變電所建筑結構設計技術規定》（NDGJ96-92）規定：凡上人屋面，應設女兒墻，其凈高不應小于1.05m。本站主變壓器室屋頂設有屋頂風機，屋頂風機高度為1.10m，本站女兒墻高度設為1.20m，起到遮擋屋頂風機的作用，有利于美化立面效果。

6.樓梯間優化

《建筑設計防火規范》（GB 50016-2006）規定：建筑物耐火等級為二級，層數為三層時，可設一個出入口。《火力發電廠與變電所設計防火規范》（GB50229-2006）第9.4.4條規定：面積超過250的主控室、配電裝置室、電容器室、電纜夾層的安全出口不能少于2個。本站在生產綜合樓東、西兩側各設一個樓梯間，以滿足規范要求。

7.總結

通過對建筑、結構設計的合理優化，本站生產綜合樓在滿足結構型式合理的前提下，盡可能地降低建筑物層高，各電氣設備室功能配置合理，建筑空間整體有效利用，既滿足了電氣設備的安全距離要求，又降低了建筑面積和建筑體積。 [科]