變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題及處理對(duì)策

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［摘要］現(xiàn)階段，隨著我國電力企業(yè)的壯大發(fā)展，變電站的建設(shè)數(shù)量和速度也在不斷攀升。因此，在開展變電站的土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)很容易出現(xiàn)各類問題，這些問題會(huì)大幅影響后期變電站的正常運(yùn)作，甚至?xí)a(chǎn)生較大的安全事故。所以，需要對(duì)變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題引以重視，且采取有效的對(duì)策妥善處理。主要圍繞變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的問題及解決對(duì)策進(jìn)行分析，以供參考。

［關(guān)鍵詞］變電站；土建結(jié)構(gòu)；施工設(shè)計(jì)

由于人們用電需求的增加，變電站的建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，安全、穩(wěn)定的變電站建設(shè)成為人們用電需求的重要保障。在變電站的建設(shè)過程中，土建結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是非常重要的環(huán)節(jié)，也是確保變動(dòng)性、穩(wěn)定性與安全性的重要內(nèi)容，所以，我們需對(duì)變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)加以重視，以確保后期變電站可順利建設(shè)、正常運(yùn)作。

1變電站土建的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在開展變電站天然基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，如發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)柱下擴(kuò)展基礎(chǔ)下的地基土質(zhì)呈現(xiàn)出松軟、松散情況。那么，在開展變電站框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為確保地基處于穩(wěn)定狀態(tài)，建議使用柱下條形基礎(chǔ)，并適量擴(kuò)大各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的基礎(chǔ)寬度，然后在條形基礎(chǔ)的下面鋪設(shè)厚度為100mm左右的墊層，鋪設(shè)原材料的型號(hào)為C20混凝土。如果現(xiàn)場(chǎng)的地基基礎(chǔ)的埋設(shè)深度超過3m，并且地基土層的承載能力較差，在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的時(shí)候，可使用筏板或樁筏基礎(chǔ)建設(shè)地下室，以有效支撐地基的承壓負(fù)荷，大幅減少地基沉降的問題。在開展筏板基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，需要以建筑為中心，然后向四周適量擴(kuò)大地下室的筏板，以提高對(duì)上部建筑的承壓性能。如果筏板面筋較大，可設(shè)計(jì)適當(dāng)距離的后澆帶，等到完成筏板混凝土澆筑60d后，就可對(duì)后澆帶進(jìn)行堵封，使用的施工材料為微膨脹混凝土。

1.2平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

對(duì)于變電站結(jié)構(gòu)而言，樓板的作用是將建筑物內(nèi)部隔成若干層，以滿足不同空間樓層的需求。所以，對(duì)于樓板的受力是需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容，尤其是對(duì)于墻、柱所承受的水平方向壓力，更是至關(guān)重要，是關(guān)乎到墻柱穩(wěn)定的關(guān)鍵性因素。所以，在進(jìn)行板筋配置時(shí)，需要使用2級(jí)或3級(jí)鋼筋，且盡可能采用強(qiáng)度、硬度較高的鋼筋，以最大程度滿足樓板的承壓負(fù)荷需求，并且避免面筋被不斷踩踏而減弱承壓力的情況。此外，在進(jìn)行板筋間距設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)施工需求，一般控制在150~200mm。如果有防裂縫、防水等方面的需求，板筋之間的距離需要小于150mm。另外，如果是普通樓蓋，其厚度要求大于100mm；如果是天面層樓板，尤其受到溫度差異的影響，很容易出現(xiàn)裂縫，因此，厚度需控制在200mm以上，且鋼筋之間的距離小于150mm。

1.3框架梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)

對(duì)于變電站而言，框架梁的作用十分重要，主要為2個(gè)方面。第一，將樓屋蓋所承受的壓力轉(zhuǎn)移到框架柱外，減少變電站的承壓負(fù)荷。第二，可以和框架柱進(jìn)行剛接，形成梁柱抗側(cè)力體系，一起發(fā)揮抗壓、減震的效果。在設(shè)計(jì)梁的截面寬度時(shí)，需要大于200mm，而梁截面的高寬比例要小于4。如果梁高較小或使用扁梁時(shí)，除了需要計(jì)算承載力、受剪截面外，還要符合剛度、撓度、抗裂縫等要求。對(duì)于梁撓度的計(jì)算方式，一般是直接減去梁的合理起拱值。此外，如是現(xiàn)澆梁結(jié)構(gòu)，需將梁受壓翼緣的有利作用考慮在內(nèi)。在進(jìn)行變電站抗震設(shè)計(jì)時(shí)，梁端縱向受拉鋼筋的配筋率需要小于2%，對(duì)于梁端截面的底面、頂面縱向鋼筋截面面積的比值要按照一級(jí)大于0.6，二、三級(jí)大于0.4來進(jìn)行計(jì)算；對(duì)于沿梁全長(zhǎng)頂面和底面的設(shè)計(jì)，需要配置2根以上的縱向鋼筋，并且確保鋼筋的直徑大于14mm，以滿足抗震需求。

1.4框架柱設(shè)計(jì)

變電站的框架柱結(jié)構(gòu)主要作用是承受整個(gè)框架結(jié)構(gòu)中梁和板的負(fù)荷壓力，然后將此荷載壓力傳輸給基礎(chǔ)，屬于主要的豎向支撐構(gòu)件。因此，在開展框架柱設(shè)計(jì)時(shí)，為更好地提升抗震時(shí)結(jié)構(gòu)柱需要的延伸性能，柱需要符合對(duì)軸壓比的需求，主要實(shí)現(xiàn)途徑為提升截面面筋和混凝土標(biāo)號(hào)。

1.5樓梯設(shè)計(jì)

在變電站中，樓梯也是建筑中不可或缺的重要組成結(jié)構(gòu)之一。對(duì)于變電站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，樓梯是獨(dú)自承受壓力的構(gòu)件。所以，樓梯的設(shè)計(jì)需要滿足2個(gè)需求：第一，豎向承壓荷載力；第二，良好的抗震性能。另外，對(duì)于梯梁的布局需盡可能符合變電站的各項(xiàng)功能，使其梯板的受力均勻、合理，一般情況下，設(shè)計(jì)形狀為：A型樓梯。對(duì)于梯柱的設(shè)計(jì)，箍筋要求全高加密，并且將樓梯梯板的厚度設(shè)計(jì)為樓梯跨度的1/30~1/25。如果發(fā)現(xiàn)樓梯的撓度不符合規(guī)定時(shí)，可采用以下方式解決：（1）提升梯板的厚度；（2）增加梯板縱向底筋面筋；（3）調(diào)高梯板跨中起拱值。

2變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題

2.1變電站選址合理性的問題

眾所周知，我國變電站的情況較為復(fù)雜，變電站內(nèi)部分布著許多設(shè)施設(shè)備，并且這些設(shè)施設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大量的電流，各設(shè)備之間的電路錯(cuò)綜復(fù)雜，一旦觸碰很容易引發(fā)較大的安全問題。因此，在進(jìn)行變電站的土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，變電站的選址是首要解決的問題，也是十分關(guān)鍵的問題之一。變電站的選址是否合理直接關(guān)乎到后期的變電站的設(shè)計(jì)、建設(shè)問題。例如，有些變電站所處的區(qū)域地理環(huán)境惡劣且復(fù)雜，洪水、地震現(xiàn)象頻發(fā)，這些自然災(zāi)害會(huì)直接影響變電站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，給變電站內(nèi)部的設(shè)備運(yùn)作帶來較大的破壞性，不僅會(huì)發(fā)生線路短路等各類事故，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)直接引發(fā)火災(zāi)等危險(xiǎn)事故，從而給人們帶來較大的人身財(cái)產(chǎn)損失。所以，變電站土建結(jié)構(gòu)的選址是否具備合理性非常重要。例如，將變電站的地址選擇在雷電頻發(fā)或地勢(shì)較低的地區(qū)，這些都會(huì)為后期變電站出現(xiàn)安全事故埋下較大的安全隱患。

2.2變電站結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的問題

現(xiàn)階段，我國的變電站設(shè)計(jì)涵蓋了很多土建建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)也是變電站設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容，會(huì)直接影響變電站的正常運(yùn)作，也是確保變電站穩(wěn)定性與安全性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接影響變電站的使用壽命與使用時(shí)間。但目前在開展變電站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，很多設(shè)計(jì)師對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題未引以重視，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)沒有增加加固變電站穩(wěn)定性的保障結(jié)構(gòu)或體系，如此一來，也會(huì)大幅影響后期變電站各項(xiàng)功能的正常發(fā)揮。

2.3變電站站內(nèi)布局問題

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，很多變電站的站內(nèi)布局設(shè)計(jì)不太合理，出現(xiàn)了很多矛盾現(xiàn)象。目前，我國的變電站內(nèi)不僅有許多建筑結(jié)構(gòu)，還配備有很多電氣運(yùn)作的設(shè)施設(shè)備。因此，在開展變電站設(shè)計(jì)時(shí)，如何合理規(guī)劃站內(nèi)布局問題，確保建筑結(jié)構(gòu)與電氣設(shè)備相互配合、互不干擾，也是值得深入探究的問題。如果僅重視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，忽視變電站內(nèi)部的電氣設(shè)備布局，就會(huì)出現(xiàn)隱患問題。例如，防護(hù)網(wǎng)與通風(fēng)口不匹配，會(huì)大幅影響變電站的正常運(yùn)作等。這些問題也會(huì)進(jìn)一步增加內(nèi)部運(yùn)作發(fā)生故障的概率。

2.4變電站基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的問題

在開展變電站土建施工時(shí)，稍不注意就會(huì)出現(xiàn)混凝土裂縫現(xiàn)象，其產(chǎn)生裂縫的原因主要有以下幾點(diǎn)。（1）施工中的水泥、砂的性能參差不齊，質(zhì)量不佳。由于水泥是變電站施工的重要基礎(chǔ)材料，因此，在選擇水泥的種類、型號(hào)、性能等方面需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的施工需求，如果沒有選擇合適的水泥種類，那么后期就很容易出現(xiàn)混凝土裂縫等問題。另外，配料比例設(shè)計(jì)不合理也會(huì)影響水泥質(zhì)量，進(jìn)而影響整個(gè)變電站的施工質(zhì)量。（2）環(huán)境因素的影響力較大，有些變電站使用的水泥很容易受到環(huán)境的影響，如果周邊環(huán)境的溫度或濕度出現(xiàn)變化，那么也會(huì)導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)裂縫。（3）施工人員的專業(yè)素質(zhì)不高。在開展變電站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工時(shí)，如果施工人員自身專業(yè)能力不高，技術(shù)不過關(guān)，或未嚴(yán)格遵守前期的設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)，也會(huì)導(dǎo)致變電站混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫等問題。

3變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題及對(duì)策

3.1合理選擇變電站的地址

變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最為重要的內(nèi)容是做好變電站地址的選擇工作，這不僅是整個(gè)土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的重要前提，也是后期變電站快速施工、正常運(yùn)作的重要保障。所以，需要對(duì)變電站的選址工作引以重視。在進(jìn)行變電站選址時(shí)，首先需要對(duì)該區(qū)域的地形、氣候、水土等方面信息了如指掌，并且結(jié)合該區(qū)域?qū)ψ冸娬镜墓δ苄枨螅M(jìn)行合理選擇。需要注意的是，在進(jìn)行選址的過程中，確保變電站的地址可滿足各類電氣設(shè)備進(jìn)出線的要求。其次，在選址變電站時(shí)，應(yīng)符合該城市的規(guī)劃建設(shè)，杜絕土地鋪張浪費(fèi)的情況，盡可能提升土地的利用率。一般情況下，變電站會(huì)建設(shè)在污染源上端或前段，盡可能避開特殊地形，防止變電站施工處于開風(fēng)口與斷層位置。最后，變電站不應(yīng)設(shè)計(jì)在容易出現(xiàn)山體滑坡的位置，防止滑坡滾石對(duì)變電站內(nèi)部基礎(chǔ)設(shè)備產(chǎn)生破壞。如果是洪水頻發(fā)的區(qū)域，那么需要將變電站建設(shè)在高處，且增加相關(guān)的抗洪、防洪措施，以實(shí)現(xiàn)保護(hù)變電站的目的。

3.2提升變電站結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

為保障變電站結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，重點(diǎn)在于做好變電站基礎(chǔ)地基的建設(shè)工作，以加固變電站結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。所以，在開展變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需使用針對(duì)性的防護(hù)措施以保障基礎(chǔ)地基的穩(wěn)定。例如，在建設(shè)變電站過程中，發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)地基有些松動(dòng)，可使用墊層的方式進(jìn)行地基加固，提高地基的強(qiáng)度與穩(wěn)固性。此外，在建設(shè)溝槽施工的過程中，不僅需要使用規(guī)范性、科學(xué)性的施工技術(shù)，還需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)溝槽、管道的分布情況。

3.3做好變電站站內(nèi)布局設(shè)計(jì)

對(duì)于變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，做好變電站站內(nèi)布局設(shè)計(jì)十分重要，也是變電站長(zhǎng)期、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵性因素。首先，在前期設(shè)計(jì)階段，需要全面了解變電站內(nèi)的結(jié)構(gòu)、設(shè)備、線路等信息，然后進(jìn)行深入分析，并結(jié)合變電站內(nèi)部整體結(jié)構(gòu)特征，進(jìn)行合理化、科學(xué)化布局，以確保變電站內(nèi)的各個(gè)結(jié)構(gòu)、設(shè)備、線路相互配合、互不干擾，從而保障變電站的正常運(yùn)作。例如，變電站主控室的設(shè)計(jì)，要盡可能避免被噪聲污染，且根據(jù)電纜的長(zhǎng)度，選擇最佳的建設(shè)位置，從而確保變電站可高效、快速地運(yùn)作。

3.4預(yù)防變電站基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)象

為有效預(yù)防變電站基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，需重視施工原材料的品控，尤其是水泥、砂石等需求量較大的基礎(chǔ)施工材料，其質(zhì)量水平至關(guān)重要。首先，在進(jìn)行施工材料采購時(shí)，需選擇品質(zhì)過關(guān)、質(zhì)量可靠的原材料，且結(jié)合變電站建設(shè)的現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)一步篩選，盡可能避免混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫問題。其次，對(duì)變電站的施工隊(duì)伍，需要做好技術(shù)把關(guān)，確保施工人員具備良好的專業(yè)技能，盡可能規(guī)避人為因素造成的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)象。

4結(jié)束語

綜上所述，由于變電站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)是滿足人們用電需求的重要保障，因此，需重視變電站土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題，且采用相關(guān)的對(duì)策解決，從而提升變電站的建設(shè)質(zhì)量水平，為我國的電力企業(yè)發(fā)展提供強(qiáng)有力的動(dòng)力基礎(chǔ)。

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作者：王紅賓 高紀(jì)云 單位：河南九域博慧方舟咨詢發(fā)展有限公司