淺談鋼結(jié)構(gòu)綜合配電室在變電站中的建設(shè)施工

陳先群 陳東垚

（1、國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司安康供電公司，陜西 安康725000 2、國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司榆林供電公司，陜西 榆林719000）

鋼結(jié)構(gòu)是一種由型鋼所組合而成的結(jié)構(gòu)形式，是比較一種常見的裝配式結(jié)構(gòu)類型。鋼結(jié)構(gòu)是由鋼柱、鋼梁與鋼桁架等構(gòu)件組成，通常使用螺栓與焊接等連接形式。鋼結(jié)構(gòu)有著很多優(yōu)點(diǎn)，比如性能好、施工簡(jiǎn)單等，在建筑行業(yè)得到了廣泛運(yùn)用。變電站綜合配電室采用鋼結(jié)構(gòu)主體，房屋的梁析柱大部分構(gòu)件在工廠預(yù)先加工，現(xiàn)場(chǎng)只進(jìn)行拼接安裝，產(chǎn)生的噪聲小、粉塵少，適合于施工場(chǎng)地小、對(duì)環(huán)保要求高的地方，特別適用于戶內(nèi)布置變電站。不管在現(xiàn)場(chǎng)施工還在結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)等方面，和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)比較，鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)更大。

1 鋼結(jié)構(gòu)綜合配電室應(yīng)用案例分析

某地區(qū)一座110kV變電站工程，綜合配電室使用了單層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該變電站工程采用通用設(shè)計(jì)110-A2-6 的全戶內(nèi)布置方案，本期建設(shè)31.5MVA 主變壓器2 臺(tái)；110kV 采用單母線分段接線，本期出線2 回，配電裝置采用戶內(nèi)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(nèi)真空開關(guān)柜雙列布置；本期每臺(tái)主變低壓側(cè)配置1 組4000kvar 并聯(lián)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(qū)總平面布置為矩形，圍墻內(nèi)東西長(zhǎng)為84.5m，南北寬為40.0m。站址總占地面積14.86 畝，其中圍墻內(nèi)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(shè)計(jì)按國(guó)家電網(wǎng)公司“兩型一化”變電站設(shè)計(jì)建設(shè)導(dǎo)則要求。建筑物應(yīng)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(nèi)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(wèi)生間。配電裝置室采用鋼框架結(jié)構(gòu),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?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土析。建筑物基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)。該變電站綜合配電樓于2019 年1 月10 日開始基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)建設(shè)，其建筑物外觀非常美觀且大方，內(nèi)部設(shè)計(jì)十分簡(jiǎn)單，實(shí)用性很高，減少現(xiàn)場(chǎng)濕法作業(yè)，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(xiàng)功能充分發(fā)揮出來(lái)。

鋼結(jié)構(gòu)綜合配電室在變電站建設(shè)的施工流程和特點(diǎn)，綜合配電室鋼結(jié)構(gòu)主體施工一般在廠房基礎(chǔ)完成后組織實(shí)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(biāo)高→地腳螺栓混凝土二次澆注→梁柱節(jié)點(diǎn)的高強(qiáng)螺栓精確連接和全熔透焊縫全面施焊→樓承析安裝→內(nèi)外墻析安裝→其他附件安裝?，F(xiàn)場(chǎng)鋼柱、鋼梁安裝的焊縫為全熔透焊縫，焊縫質(zhì)量等級(jí)一般為二級(jí)，應(yīng)進(jìn)行100%超聲波檢測(cè)；高強(qiáng)螺栓制作單位應(yīng)進(jìn)行抗滑移系數(shù)試驗(yàn)，安裝單位應(yīng)進(jìn)行復(fù)檢。

1.1 基礎(chǔ)施工

由于變電站的工程性質(zhì)特點(diǎn)，室內(nèi)地下有比較多的設(shè)施，比如全站接地網(wǎng)敷設(shè)、各類設(shè)備電纜管道的預(yù)埋、各電壓等級(jí)電纜溝和隧道的穿越，以及室內(nèi)地下消防、給排水管道走徑等，因此，在基礎(chǔ)放線時(shí)除控制好軸線尺寸、標(biāo)高等常規(guī)性問題的同時(shí)必須結(jié)合相關(guān)施工圖紙，尤其注意廠房基礎(chǔ)是否存在與其它設(shè)施在平面和空間上出現(xiàn)打架、沖突現(xiàn)象。變電綜合配電室基礎(chǔ)一般采用杯型基礎(chǔ)，預(yù)埋螺栓與上部鋼柱鏈接，基礎(chǔ)施工后必須加強(qiáng)對(duì)預(yù)埋螺栓的保護(hù)，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(jié)構(gòu)吊裝作業(yè)使用的起重設(shè)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(jìn)場(chǎng)，并按照方案要求將相關(guān)構(gòu)件堆放在指定的位置，起吊前安裝人員對(duì)起重吊裝設(shè)備、鋼絲繩、攬風(fēng)繩等各種安全裝置、機(jī)具進(jìn)行檢查，同時(shí)對(duì)構(gòu)件的外形尺寸、螺栓孔徑、連接件位置及角度、焊縫、高強(qiáng)螺栓摩擦面加工質(zhì)量、構(gòu)件表面的油漆等進(jìn)行全面檢查，在符合設(shè)計(jì)文件或有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定后方能進(jìn)行安裝。吊裝工作由指定的指揮員統(tǒng)一指揮，起吊機(jī)械按照計(jì)劃的行走路線開始吊裝工作，司吊員和安裝人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(shè)置攬風(fēng)繩進(jìn)行臨時(shí)固定，確保每一榀鋼柱的安全穩(wěn)固。

1.3 鋼梁吊裝

鋼柱吊裝后組織相關(guān)人員對(duì)鋼柱的規(guī)格型號(hào)、軸線尺寸位置、垂直度、標(biāo)高等進(jìn)行復(fù)查、校正，確認(rèn)鋼柱的安裝質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求及柱身安全穩(wěn)定措施可靠后即可開展鋼梁吊裝。

鋼梁吊裝時(shí)應(yīng)按照方案確定的吊點(diǎn)位置起吊，避免造成鋼梁因受力不合理而出現(xiàn)扭曲變形。鋼梁就位按照從低到高、先外后內(nèi)的順序作業(yè)。鋼柱與鋼梁之間的通常采用高強(qiáng)螺栓連接，高強(qiáng)螺栓連接的鋼構(gòu)件之間不得使用墊片，不得隨意擴(kuò)孔，每個(gè)螺栓旋緊分初擰和終擰，初擰扭矩值應(yīng)是終擰扭矩的30%-50%。單個(gè)構(gòu)件吊裝時(shí)僅進(jìn)行初擰，整體吊裝完成后且組織復(fù)查、校正驗(yàn)收后方可進(jìn)行終擰。每組高強(qiáng)螺栓擰緊的順序是：先中間，再同時(shí)逐漸向兩側(cè)進(jìn)行。對(duì)高強(qiáng)螺栓的栓面需進(jìn)行保護(hù)，確保高強(qiáng)螺栓之抗剪強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。當(dāng)抗彎節(jié)點(diǎn)采用梁上、下翼緣焊接、腹析高強(qiáng)度螺栓連接的做法時(shí)，安裝順序?yàn)椋合冗M(jìn)行腹析高強(qiáng)度螺栓連接，再下翼緣焊接，后進(jìn)行上翼緣焊接。安裝單位在每層施工前應(yīng)對(duì)已完成的結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面測(cè)量，作好記錄，以確保構(gòu)件之間、層高、垂直度、水平度符合規(guī)范要求，避免誤差疊加。每榀鋼柱梁吊裝完成后時(shí)設(shè)置攬風(fēng)繩進(jìn)行穩(wěn)固，還應(yīng)及時(shí)做好可靠的臨時(shí)接地，避免鋼柱網(wǎng)雷擊發(fā)生安全事故，同時(shí)加強(qiáng)和規(guī)范施工電源線纜管理，不得隨意拉設(shè)線纜，線纜不得架設(shè)在鋼結(jié)構(gòu)上，確保施工用電安全和安裝人員的人身安全。

2 鋼結(jié)構(gòu)在變電站施工中注意事項(xiàng)

在鋼結(jié)構(gòu)的施工和使用中我們發(fā)現(xiàn)一些問題，應(yīng)該引起有關(guān)人員的重視，主要是：一是鋼結(jié)構(gòu)大量采用的了裝配式結(jié)構(gòu)形式，建筑物外圍的圍護(hù)結(jié)構(gòu)拼接點(diǎn)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(shè)的門窗洞口、上屋面爬梯等部位，其防水設(shè)置在構(gòu)造上存在薄弱點(diǎn)，設(shè)計(jì)一般采用密封膠進(jìn)行防水處理，由于密封膠的使用壽命較短，工程竣工投運(yùn)后將給運(yùn)行單位帶來(lái)不小的維護(hù)工作，這方面需要進(jìn)一步采取適當(dāng)?shù)拇胧?；二是在室?nèi)平面布置方面建筑設(shè)計(jì)一般從滿足設(shè)電氣備外形尺寸、操作空間和帶電安全距離等方面進(jìn)行考慮，未充分考慮到地坪以下設(shè)備基礎(chǔ)的與廠房基礎(chǔ)和電纜隧道外壁在平面和空間之間的關(guān)系，實(shí)際施工中容易出現(xiàn)相關(guān)基礎(chǔ)重疊、基礎(chǔ)墊層二次被掏挖現(xiàn)象，對(duì)結(jié)構(gòu)安全有一定的影響。三是在變電站墻體內(nèi)設(shè)置有大量的各種預(yù)埋管線，有的相對(duì)集中，而建筑物墻體通常采用中部設(shè)置鋼龍骨，內(nèi)墻面采用耐火石膏析，預(yù)埋管從地坪彎起進(jìn)入墻體后穿越鋼柱之間水平設(shè)置的聯(lián)系小梁，在預(yù)埋管集中的地方或者管徑較大的部位將會(huì)因?yàn)榍懈钚×嚎锥刺蠼档托×旱膭偠群蛷?qiáng)度，這方面應(yīng)該進(jìn)一步采取相應(yīng)的措施，確保結(jié)構(gòu)安全和墻面整體穩(wěn)定性。

3 在變電站中鋼結(jié)構(gòu)的運(yùn)用前景

變電站有著自身的特性，即使鋼結(jié)構(gòu)在變電站的設(shè)計(jì)和建設(shè)還處在初期階段，可是因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)本身過(guò)硬的承載能力，同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)建筑在民用建筑多種體系與使用經(jīng)驗(yàn)非常成熟，僅僅需要結(jié)合行業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)真設(shè)計(jì)和認(rèn)真組織施工，那么就不會(huì)出現(xiàn)安全問題。針對(duì)變電站建筑，在技術(shù)層面關(guān)鍵要處理的問題就是圍護(hù)系統(tǒng)防水與主體結(jié)構(gòu)等體系的防火與持久性等方面的問題，此乃裝配式結(jié)構(gòu)變電站綜合配電樓實(shí)現(xiàn)全壽命周期的要求。相關(guān)實(shí)踐表明，鋼結(jié)構(gòu)有著非常好的性能，是未來(lái)最為理想的一種建筑結(jié)構(gòu)形式。伴隨鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展越發(fā)成熟，倡導(dǎo)環(huán)境保護(hù)與節(jié)省能源的今天，鋼結(jié)構(gòu)于建筑工程中的建設(shè)施工必然會(huì)獲得越來(lái)越好的發(fā)展，同時(shí)也一定會(huì)在變電站中獲得更好的應(yīng)用。

結(jié)束語(yǔ)

鋼結(jié)構(gòu)建筑因其在使用功能、材料性能、結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)等方面具有很多明顯的優(yōu)點(diǎn)，非常適用于建設(shè)工期較短、施工場(chǎng)地缺水較為嚴(yán)重、施工場(chǎng)地較小、建設(shè)環(huán)境對(duì)環(huán)保要求較高的變電站建設(shè)，采用鋼結(jié)構(gòu)建筑能夠產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，因此國(guó)家電網(wǎng)公司在電網(wǎng)建設(shè)中大力積極倡導(dǎo)采用裝配式結(jié)構(gòu)，尤其在變電站中鋼結(jié)構(gòu)廠房建設(shè)日益得廣泛的應(yīng)用。