變電站標準配送式建筑物研究

趙東旭 田國平

（國核電力規(guī)劃設計研究院 北京市海淀區(qū) 100095）

變電站標準配送式建筑物研究

趙東旭 田國平

（國核電力規(guī)劃設計研究院 北京市海淀區(qū) 100095）

為滿足標準配送式結(jié)構(gòu)的設計需求，推動設計理念創(chuàng)新，引領(lǐng)工程技術(shù)進步方向，突出工業(yè)化設施定位，優(yōu)化集成。遵循“安全性、適用性、通用性、經(jīng)濟性”協(xié)調(diào)統(tǒng)一的原則，實現(xiàn)“標準化設計、工廠化加工、裝配式建設”標準配送式智能變電站的新特點。

變電站；標準配送式建筑物；混凝土裝配式結(jié)構(gòu)

0 引言

在國網(wǎng)公司要求的“標準化設計、工廠化加工、裝配式建設”的理念下，統(tǒng)一電氣安裝接口，統(tǒng)一施工安裝工藝。即在設備未訂貨前，設備基礎(chǔ)、設備穿墻方式、埋管布線方式形成統(tǒng)一接口標準。開展標準配送式變電站的設計和建設：進一步統(tǒng)一設備參數(shù)和接口標準，方便設備的招標、工程設計和運行維護，縮短工程建設周期；進一步提高工程可研、初設、設備采購、施工圖設計、施工建設集約化水平，由過去的串聯(lián)工作方式轉(zhuǎn)變?yōu)椴⒙?lián)工作方式。進一步增強設備的統(tǒng)一性和通用性，提高工程建設水平，降低工程建設和維護成本。

1 標準配送式建筑物發(fā)展現(xiàn)狀

變電站的建造長期以來沿用了就地采購砂石、磚塊、鋼筋、水泥等建筑材料，現(xiàn)場綁扎鋼筋、立模、拌制混凝土、澆筑、養(yǎng)護、砌筑填充墻并粉刷等傳統(tǒng)模式?，F(xiàn)場澆注混凝土，施工周期長、環(huán)境污染嚴重，工程質(zhì)量不能保證。

近幾年來不斷有變電站嘗試采用裝配式建筑，目前裝配式建筑的結(jié)構(gòu)形式主要有鋼結(jié)構(gòu)、勁性混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)、預制混凝土結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)造價最高，勁性混凝土結(jié)構(gòu)造價次之，主要使用在荷載較大的高層建筑中。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)造價最低，國內(nèi)有著成熟的經(jīng)驗，施工安裝方便，節(jié)省投資，節(jié)省模板，節(jié)省支撐。

2 項目概況及建筑結(jié)構(gòu)方案選型

2.1 項目概況

本文以常規(guī) 220kV變電站生產(chǎn)綜合樓建筑為例對標準配送式建筑物進行研究。生產(chǎn)綜合樓為兩層建筑，L型布置，長70.85m，寬30.9m，一層層高4.8m，二層層高8.5m、局部4.0m。

綜合樓一層房間布置為35kV配電裝置室、電容器室、接地變及消弧線圈室、綜合繼電器室、蓄電池室、水泵房、檢修間、衛(wèi)生間、門廳及走廊。

二層房間布置為110kV GIS室、220kV GIS室。

2）本工程裝配式方案選擇

根據(jù)《國家電網(wǎng)公司標準配送式智能變電站建設工作實施方案》精神，對于戶內(nèi)變電站綜合樓，可采用勁性混凝土框架結(jié)構(gòu)、預制混凝土裝配式（PC）結(jié)構(gòu)。

本工程位于山東淄博，淄博地區(qū)預制混凝土構(gòu)件的提供相對方便、工藝成熟，本工程選用預制混凝土裝配式結(jié)構(gòu)。

3 標準配送式建筑裝配方案

3.1 標準配送式建筑物的單元組成

生產(chǎn)綜合樓是一個集合體，不僅集合了建筑和結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，而且集合了水、電、暖通、通信等設備。若將一個復雜的建筑體采用裝配式方案，其樓體的合理拆分尤其重要。結(jié)合工藝要求，分析各設備與建筑物之間的聯(lián)系，生產(chǎn)綜合樓拆分為如下單元：基礎(chǔ)、框架節(jié)點、墻、板、設備基礎(chǔ)、水暖管線、電氣通信管線、單元拼接節(jié)點等單元體。見下圖：

3.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其拼接的標準化

基礎(chǔ)杯口標準化。生產(chǎn)綜合樓采用獨立基礎(chǔ)，由于基礎(chǔ)重量大、受地質(zhì)條件影響，基礎(chǔ)現(xiàn)場澆注，基礎(chǔ)中心設杯口，方便與柱連接。

框架梁柱節(jié)點在工廠預制，柱柱連接與梁梁連接部位在現(xiàn)場澆注。節(jié)點在現(xiàn)場吊裝就位后上節(jié)點柱筋與下節(jié)點柱筋綁扎連接或焊接，左節(jié)點梁與右節(jié)點梁鋼筋彎折對接，該兩部位鋼筋搭接完成后，支模澆注混凝土，該榀框架形成。

框架次梁搭在主梁上，次梁頂部受負彎矩作用，頂部鋼筋需橫跨主梁，不得在主梁處截斷。次梁的制作需滿足頂部鋼筋的受力，在預制時，預留頂部鋼筋位置，現(xiàn)場澆注梁端混凝土。

樓板采用疊合樓板，疊合樓板由預制板和現(xiàn)澆混凝土層疊合而成的裝配整體式樓板，預制板由工廠預制，兼做現(xiàn)場混凝土澆注的模板，疊合層內(nèi)可敷設水平設備管線。

3.3 框架拼裝方案

結(jié)構(gòu)設計為裝配式構(gòu)件指定編碼及安裝順序，工廠加工按設計編碼標記構(gòu)件，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的運輸、現(xiàn)場堆放及施工組裝按設計指定編碼及順序進行，快捷有序，有效保證了工期及質(zhì)量。

框架梁柱節(jié)點單元運至現(xiàn)場，吊裝至準確位置，上柱鋼筋與下柱鋼筋搭接，該位置支撐模板，澆注混凝土。梁定位后根據(jù)對側(cè)梁長度將底筋向上彎折至梁頂，鋼筋綁扎固定，梁壁、梁底支撐模板，后澆注混凝土完成裝配。

該方案實現(xiàn)了“墻柱弱梁”的理念，節(jié)點在工廠預制，標準化程度較高，質(zhì)量可靠，現(xiàn)場模板和支撐均較少，節(jié)省模板，節(jié)約投資。

4 標準配送式建筑效益分析

4.1 節(jié)能環(huán)保

綜合樓梁、板、柱等 80%的構(gòu)件預制，現(xiàn)場拼裝，節(jié)省了現(xiàn)場支模、攪拌混凝土、幫扎鋼筋、振搗、養(yǎng)護混凝土、高空作業(yè)等問題；預制構(gòu)件的生產(chǎn)流程化后，模板可以更加充分的重復利用，梁柱模塊化，節(jié)約模板，節(jié)省資源。

4..2全壽命周期內(nèi)效益對比

裝配式生產(chǎn)綜合樓與現(xiàn)澆式綜合樓進行比較，短期內(nèi)效益較高，但從整個全壽命周期內(nèi)相比，效益明顯。構(gòu)件廠制作，預留插筋。梁柱截面少，支模類型少，模具可重復利用；柱模具化澆注，節(jié)約工期；車間制作，節(jié)能環(huán)保；地面重復作業(yè)，確保質(zhì)量。建設工期較常規(guī)方案節(jié)省約60天。全壽命周期造價2029.42元/m2，較常規(guī)結(jié)構(gòu)的2150.81/m2也有所節(jié)省。

5 結(jié)論及展望

采用標準配送式結(jié)構(gòu)的綜合樓建筑，節(jié)點、墻、板等 80%的構(gòu)件預制，現(xiàn)場拼裝，節(jié)能環(huán)保，全壽命周期內(nèi)效益明顯。同時提出全新的變電站建筑裝配方式，即預制框架梁柱節(jié)點，現(xiàn)場澆注框架的裝配方案，以確保“強節(jié)點、弱桿件”原則，保障裝配式建筑的結(jié)構(gòu)安全。對于全新結(jié)構(gòu)形式的變電站建筑物，還要在方案實施后進行持續(xù)觀測，以補充實踐過程中的第一手資料，進一步指導和完善后續(xù)項目的建設。

《裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)節(jié)點構(gòu)造方法簡介》 (劉正勇，應惠清)

《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》 (GB 500010-2010)

《建筑地基基礎(chǔ)設計規(guī)范》 (GB50007-2011)

《變電站建筑結(jié)構(gòu)設計技術(shù)規(guī)定》(NL/T 5457-2012)

《建筑抗震設計規(guī)范》 (GB50011-2010)

G322

B

1007-6344（2017）02-0283-01

趙東旭（1983-），男，籍貫：吉林省柳河縣，大學本科，工程師，從事變電站建筑結(jié)構(gòu)設計工作

田國平（1980-），女，籍貫：山東省冠縣，碩士研究生，工程師，從事輸變電工程結(jié)構(gòu)設計工作