配電裝置樓結(jié)構(gòu)型式研究

張博 李偉

(國核電力規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司,北京 100096)

變電站配電裝置樓[1-4]是集控制、通訊及行政辦公于一體的綜合性生產(chǎn)辦公樓，既要滿足各類電氣設(shè)備、系統(tǒng)通信設(shè)備的要求，又要滿足運行、檢修人員各種生產(chǎn)活動的需要。

目前變電站建設(shè)采取一次建設(shè)，分期投運的模式，所以配電裝置樓為整個變電站建設(shè)工期的控制節(jié)點。變電站模塊化設(shè)計[5-9]應(yīng)用越來越廣泛，模塊化設(shè)計研究對提高變電站經(jīng)濟效益具有重要意義。模塊化設(shè)計使得施工速度加快，有效縮短施工工期。同時減少變電站濕作業(yè)，顯著提高變電站建設(shè)工藝水平和安全質(zhì)量。

1 工程概況

某輸變電工程設(shè)置一座110 kV配電裝置樓，配電裝置樓地下1層，地上2層，建筑面積3 430 m2，占地面積為1 065 m2，建筑高度13.60 m。1層層高5.1 m，2層7.5 m，最大柱距8.0 m。

配電裝置樓三維模型見圖1。

2 方案研究

2.1 鋼結(jié)構(gòu)方案

主承重結(jié)構(gòu)體系由鋼柱和鋼梁組成；屋(樓)面結(jié)構(gòu)采用以壓型鋼板為底模的現(xiàn)澆鋼筋混凝土組合樓板；外墻采用雙層保溫壓型鋼板或工廠復合壓型鋼板(三明治夾芯板)，內(nèi)墻采用輕質(zhì)板材(如FC板)；優(yōu)點：外墻彩板可以與內(nèi)墻同時施工，進一步優(yōu)化了進度；內(nèi)墻采用輕質(zhì)板材隔墻，不需要技術(shù)間歇期，施工速度快，后期增加孔洞，產(chǎn)生灰塵少。缺點：墻面開槽修補麻煩，安裝時布線要配合好；隔聲效果差些，可以增加一層吸聲板。

2.2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)方案

主承重體系采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)；屋(樓)面結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆板。

墻體結(jié)構(gòu)：外墻采用混凝土磚加單層壓型鋼板及保溫棉，內(nèi)墻采用混凝土磚砌筑。優(yōu)點：隔聲效果比較好。缺點：墻體容易產(chǎn)生裂縫。設(shè)備安裝過程中增加孔洞，容易產(chǎn)生灰塵影響設(shè)備。

2.3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)主控樓的結(jié)構(gòu)計算比較

本文計算時考慮按7度地震計算，采用H型鋼柱、梁，樓板采用壓型鋼板混凝土組合樓板，壓型鋼板作為結(jié)構(gòu)受力鋼筋，也作為施工時的模板。

梁截面主要有HM 440×300×11/18,HN 734×299×12/16,HW 300×300×10/15,HW 344×354×16/16,HW 492×465×15/20,LH 250×150×4.5×9；柱截面主要有HW 400×600×15,HW 600×600×25。梁、柱鋼材(主材)總重約435 t。

而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主控樓，梁截面主要有250×400,250×600,250×800,350×1 000；柱截面尺寸為600×600,600×800。

2.4 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)配電樓的施工周期比較

經(jīng)向土建施工單位調(diào)研，配電樓施工周期計算共考慮2個方案，即鋼結(jié)構(gòu)方案和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)方案主體結(jié)構(gòu)工期比較。

2.4.1方案一：鋼結(jié)構(gòu)

主承重結(jié)構(gòu)體系鋼結(jié)構(gòu)吊裝進度：35 d。組合樓板施工：60 d。外墻采用復合保溫壓型鋼板，內(nèi)墻采用輕質(zhì)板材(如FC板)：墻體板材安裝：35 d。

2.4.2方案二：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

框架梁、柱進度：50 d。鋼筋混凝土樓板：50 d。墻體砌筑：45 d，結(jié)構(gòu)強度滿足才能拆除模板、排架，開始砌筑墻體。墻體粉刷：35 d，墻體穩(wěn)定后才能粉刷，否則容易產(chǎn)生裂縫。

綜上所述，對于配電裝置樓，鋼結(jié)構(gòu)方案總工期約為130 d，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)方案的總工期約為180 d。

2.4.3施工周期比較

鋼結(jié)構(gòu)方案與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，共可節(jié)省工期約50 d。

鋼結(jié)構(gòu)影響工期的因素主要有以下幾方面：

1)鋼結(jié)構(gòu)梁、柱采用工廠加工、現(xiàn)場裝配，可減少現(xiàn)場施工工期；2)鋼結(jié)構(gòu)屋(樓)面板施工時，以壓型鋼板作為現(xiàn)澆混凝土樓板的模板，節(jié)省了大量木模板工程量，省卻了全部或部分模板支撐；3)由于壓型鋼板作為澆筑混凝土的模板直接支撐于鋼梁上，為各種工種作業(yè)提供了寬敞的工作平臺，因此澆筑混凝土及其他工種均可多層立體作業(yè)，大大加快了施工進度，縮短了工期。然而，由于鋼—混凝土組合樓板施工時，前期對變形控制要求較嚴，容易產(chǎn)生撓曲變形，當組合樓板的混凝土未達到設(shè)計強度75%前，不得拆除臨時支撐，對裂縫控制嚴格的組合樓板或懸挑部位，臨時支撐應(yīng)在混凝土達到設(shè)計強度100%后方可拆除。因此支撐體系周期較長，費用相對較高。

2.5 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)配電裝置樓的經(jīng)濟比較

根據(jù)初步估算得出，按3 430 m2的建筑面積，配電裝置樓鋼結(jié)構(gòu)方案與鋼筋混凝土方案經(jīng)濟比較見表1。

表1 各結(jié)構(gòu)方案經(jīng)濟比較表

3 結(jié)論和建議

配電裝置樓結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，最大可節(jié)省工期50 d。綜合考慮工期和造價，推薦鋼結(jié)構(gòu)方案。

需要注意的是，鋼結(jié)構(gòu)在節(jié)省現(xiàn)場工期的同時，由于需要提前進行工廠加工，因此要求設(shè)計提前提供施工圖紙，進而需要更早地確定方案以及設(shè)備配套資料。