淺談鋼結構綜合配電室在變電站中的建設施工

陳先群 陳東垚

（1、國網陜西省電力公司安康供電公司，陜西 安康725000 2、國網陜西省電力公司榆林供電公司，陜西 榆林719000）

鋼結構是一種由型鋼所組合而成的結構形式，是比較一種常見的裝配式結構類型。鋼結構是由鋼柱、鋼梁與鋼桁架等構件組成，通常使用螺栓與焊接等連接形式。鋼結構有著很多優點，比如性能好、施工簡單等，在建筑行業得到了廣泛運用。變電站綜合配電室采用鋼結構主體，房屋的梁析柱大部分構件在工廠預先加工，現場只進行拼接安裝，產生的噪聲小、粉塵少，適合于施工場地小、對環保要求高的地方，特別適用于戶內布置變電站。不管在現場施工還在結構受力特點等方面，和鋼筋混凝土結構比較，鋼結構優勢更大。

1 鋼結構綜合配電室應用案例分析

某地區一座110kV變電站工程，綜合配電室使用了單層鋼結構設計。該變電站工程采用通用設計110-A2-6 的全戶內布置方案，本期建設31.5MVA 主變壓器2 臺；110kV 采用單母線分段接線，本期出線2 回，配電裝置采用戶內SF6 全封閉組合電器（GIS）；10kV采用單母線分段接線，本期出線16 回，配電裝置采用戶內真空開關柜雙列布置；本期每臺主變低壓側配置1 組4000kvar 并聯電容器組；10kV每段母線配置1 組800kVA/630kVA接地變及消弧線圈成套裝置。站區總平面布置為矩形，圍墻內東西長為84.5m，南北寬為40.0m。站址總占地面積14.86 畝，其中圍墻內用地面積5.07 畝。全站總建筑面積1074.84m2，其中配電裝置室建筑面積為1004m2；地下消防泵房建筑面積為70.84m2。建筑及裝修設計按國家電網公司“兩型一化”變電站設計建設導則要求。建筑物應采取降噪措施。配電裝置室為地上一層，層高為7.5m，局部4.0m，室內布置有變壓器室、散熱器室、110kVGIS 室、10kV配電室、二次室、電容器室、安全工器具室和衛生間。配電裝置室采用鋼框架結構,鋼柱、梁為“H”型鋼，柱距為10m、7.5m、6m。樓析、屋面形式采用壓型鋼析底模現澆鋼筋混凝土析。建筑物基礎采用鋼筋混凝土獨立基礎。該變電站綜合配電樓于2019 年1 月10 日開始基礎工程施工，2019 年6 月20 日竣工交付電氣安裝。變電站綜合配電室使用鋼結構建設，其建筑物外觀非常美觀且大方，內部設計十分簡單，實用性很高，減少現場濕法作業，縮短土建施工工期，提高建筑物的抗震剛度和防火性能，并且還可以將變電站的多項功能充分發揮出來。

鋼結構綜合配電室在變電站建設的施工流程和特點，綜合配電室鋼結構主體施工一般在廠房基礎完成后組織實施，其施工流程為：鋼柱吊裝→鋼梁吊裝→檢查校正軸線尺寸、鋼柱垂直度、鋼梁標高→地腳螺栓混凝土二次澆注→梁柱節點的高強螺栓精確連接和全熔透焊縫全面施焊→樓承析安裝→內外墻析安裝→其他附件安裝?，F場鋼柱、鋼梁安裝的焊縫為全熔透焊縫，焊縫質量等級一般為二級，應進行100%超聲波檢測；高強螺栓制作單位應進行抗滑移系數試驗，安裝單位應進行復檢。

1.1 基礎施工

由于變電站的工程性質特點，室內地下有比較多的設施，比如全站接地網敷設、各類設備電纜管道的預埋、各電壓等級電纜溝和隧道的穿越，以及室內地下消防、給排水管道走徑等，因此，在基礎放線時除控制好軸線尺寸、標高等常規性問題的同時必須結合相關施工圖紙，尤其注意廠房基礎是否存在與其它設施在平面和空間上出現打架、沖突現象。變電綜合配電室基礎一般采用杯型基礎，預埋螺栓與上部鋼柱鏈接，基礎施工后必須加強對預埋螺栓的保護，避免損傷、腐蝕和污染，以利于鋼柱的安裝和混凝土二次澆注。

1.2 鋼柱吊裝

鋼結構吊裝作業使用的起重設備必須符合要求，吊裝人員持證上崗，吊裝人員按照審批的吊裝方案組織鋼柱、鋼梁進場，并按照方案要求將相關構件堆放在指定的位置，起吊前安裝人員對起重吊裝設備、鋼絲繩、攬風繩等各種安全裝置、機具進行檢查，同時對構件的外形尺寸、螺栓孔徑、連接件位置及角度、焊縫、高強螺栓摩擦面加工質量、構件表面的油漆等進行全面檢查，在符合設計文件或有關規范、標準規定后方能進行安裝。吊裝工作由指定的指揮員統一指揮，起吊機械按照計劃的行走路線開始吊裝工作，司吊員和安裝人員根據現場指揮員的指令開展鋼柱就位，柱梁就位后立即緊固地腳螺栓并設置攬風繩進行臨時固定，確保每一榀鋼柱的安全穩固。

1.3 鋼梁吊裝

鋼柱吊裝后組織相關人員對鋼柱的規格型號、軸線尺寸位置、垂直度、標高等進行復查、校正，確認鋼柱的安裝質量符合設計要求及柱身安全穩定措施可靠后即可開展鋼梁吊裝。

鋼梁吊裝時應按照方案確定的吊點位置起吊，避免造成鋼梁因受力不合理而出現扭曲變形。鋼梁就位按照從低到高、先外后內的順序作業。鋼柱與鋼梁之間的通常采用高強螺栓連接，高強螺栓連接的鋼構件之間不得使用墊片，不得隨意擴孔，每個螺栓旋緊分初擰和終擰，初擰扭矩值應是終擰扭矩的30%-50%。單個構件吊裝時僅進行初擰，整體吊裝完成后且組織復查、校正驗收后方可進行終擰。每組高強螺栓擰緊的順序是：先中間，再同時逐漸向兩側進行。對高強螺栓的栓面需進行保護，確保高強螺栓之抗剪強度滿足設計要求。當抗彎節點采用梁上、下翼緣焊接、腹析高強度螺栓連接的做法時，安裝順序為：先進行腹析高強度螺栓連接，再下翼緣焊接，后進行上翼緣焊接。安裝單位在每層施工前應對已完成的結構進行全面測量，作好記錄，以確保構件之間、層高、垂直度、水平度符合規范要求，避免誤差疊加。每榀鋼柱梁吊裝完成后時設置攬風繩進行穩固，還應及時做好可靠的臨時接地，避免鋼柱網雷擊發生安全事故，同時加強和規范施工電源線纜管理，不得隨意拉設線纜，線纜不得架設在鋼結構上，確保施工用電安全和安裝人員的人身安全。

2 鋼結構在變電站施工中注意事項

在鋼結構的施工和使用中我們發現一些問題，應該引起有關人員的重視，主要是：一是鋼結構大量采用的了裝配式結構形式，建筑物外圍的圍護結構拼接點比較多，尤其是屋面女兒墻壓頂、屋面避雷帶固定鐵件、外墻雨棚根部、外墻壓型鋼析上開設的門窗洞口、上屋面爬梯等部位，其防水設置在構造上存在薄弱點，設計一般采用密封膠進行防水處理，由于密封膠的使用壽命較短，工程竣工投運后將給運行單位帶來不小的維護工作，這方面需要進一步采取適當的措施；二是在室內平面布置方面建筑設計一般從滿足設電氣備外形尺寸、操作空間和帶電安全距離等方面進行考慮，未充分考慮到地坪以下設備基礎的與廠房基礎和電纜隧道外壁在平面和空間之間的關系，實際施工中容易出現相關基礎重疊、基礎墊層二次被掏挖現象，對結構安全有一定的影響。三是在變電站墻體內設置有大量的各種預埋管線，有的相對集中，而建筑物墻體通常采用中部設置鋼龍骨，內墻面采用耐火石膏析，預埋管從地坪彎起進入墻體后穿越鋼柱之間水平設置的聯系小梁，在預埋管集中的地方或者管徑較大的部位將會因為切割小梁孔洞太大降低小梁的剛度和強度，這方面應該進一步采取相應的措施，確保結構安全和墻面整體穩定性。

3 在變電站中鋼結構的運用前景

變電站有著自身的特性，即使鋼結構在變電站的設計和建設還處在初期階段，可是因為鋼結構本身過硬的承載能力，同時鋼結構建筑在民用建筑多種體系與使用經驗非常成熟，僅僅需要結合行業特點進行認真設計和認真組織施工，那么就不會出現安全問題。針對變電站建筑，在技術層面關鍵要處理的問題就是圍護系統防水與主體結構等體系的防火與持久性等方面的問題，此乃裝配式結構變電站綜合配電樓實現全壽命周期的要求。相關實踐表明，鋼結構有著非常好的性能，是未來最為理想的一種建筑結構形式。伴隨鋼結構技術發展越發成熟，倡導環境保護與節省能源的今天，鋼結構于建筑工程中的建設施工必然會獲得越來越好的發展，同時也一定會在變電站中獲得更好的應用。

結束語

鋼結構建筑因其在使用功能、材料性能、結構受力特點等方面具有很多明顯的優點，非常適用于建設工期較短、施工場地缺水較為嚴重、施工場地較小、建設環境對環保要求較高的變電站建設，采用鋼結構建筑能夠產生較大的經濟效益與社會效益，因此國家電網公司在電網建設中大力積極倡導采用裝配式結構，尤其在變電站中鋼結構廠房建設日益得廣泛的應用。