变电站预制装配式建筑物结构选型设计研究

变电站预制装配式建筑物结构选型设计研究

发表时间：2018-07-23T10:41:22.510Z 来源：《基层建设》2018年第15期作者：曹宇

[导读] 摘要：本报告从该工程中两座小体量的建筑物实际出发，对比预制装配式（地上地下均采用）混凝土结构与钢结构（仅地上采用，地下仍现浇）两种结构型式，对比两种结构的优缺点，经过技经指标对比分析，认为，针对该工程本身，推荐采用预制混凝土装配式结构型式。

杭州市电力设计院有限公司 310004

摘要：本报告从该工程中两座小体量的建筑物实际出发，对比预制装配式（地上地下均采用）混凝土结构与钢结构（仅地上采用，地下仍现浇）两种结构型式，对比两种结构的优缺点，经过技经指标对比分析，认为，针对该工程本身，推荐采用预制混凝土装配式结构型式。

1变电站采用预制装配结构分析

1.1预制装配式变电站的需求

1.1.1国家电网公司预制装配式变电站的建设理念

通用设计是国家电网公司实施集约化管理，统一工程建设标准、规范建设管理、合理控制造价的重要手段；是落实科学发展观，建设“资源节约型、环境友好型”社会，大力提高集成创新能力的重要体现。

建设“两型一化”变电站是按照变电站功能要求，进一步明确其工业性设施的功能定位和配置要求，实现变电站全过程、全寿命周期内“资源节约、环境友好”，推进典型设计和标准化建设，降低变电站建设和运行成本，深化、完善变电站典型设计，倡导国家电网公司变电站工程建设的方向，推进标准化建设，实现国家电网公司电网建设方式的转变，其原则是：以人为本、环境友好，以用为先、简洁适用，创新优化、节约资源。

在工业建筑中，预制装配式结构按建造结构来分类，可以分为以下两种：钢筋混凝土结构和预制钢结构。

1.1.2预制混凝土结构

（1）简介

预制混凝土结构是指主要构件在工厂预制，经装配、连接以及部分现浇而成的结构。装配式建筑结构是一种建筑工业化的要求和结果，随着我国工业化水平的提高，是一种必然的趋势。

下图为装配式混凝土结构的图片。

图装配式混凝土结构

装配式混凝土结构的优点：

a）大量的构件在工厂生产加工完成，便于标准化和批量化生产，提高构件质量，降低环境污染。

b）建造速度快，受气候条件制约小，缩短工期。

c）节约劳动力，现场大量的工作是拼装，而不是浇注作业和焊接作业。

d）提高施工精度，可与设备、配管、门窗、外装等一体化生产和采购。

与现场浇筑混凝土工艺相比，有质量保证率高，耐久性好，刚度好，耐火、抗震等优点。

目前，预制混凝土构件的连接节点做法一般还是梁、柱在工厂加工时留好插筋，到现场将梁柱位置固定好后进行二次混凝土的灌浆，因此在现有技术条件下施工现场还需进行部分湿作业工作。

梁柱连接节点

目前预制混凝土结构应用于工业建筑主要还存在以下问题：

施工的问题提前到设计阶段考虑，设计阶段工作量比较大，预制厂界面管理工作量大，定案后容许变更的程度较少；

预制构件连接处的节点较难处理。在节点处，板、梁、柱的钢筋都集中在节点处，该部分要采用现浇，才能保证接头部位的截面刚度与邻近接头的预制构件的刚度相接近。

预制混凝土结构尺寸大，构件自重也较大；现场安装时需动用大型吊装机械，并需要专业的安装单位进行施工。

预制混凝土造价较现浇结构高，目前建筑行业内，只有住宅类型的建筑试验过这种结构。若采用预制混凝土结构技术，不单成本较

高，技术上也有一定的困难。

（2）框架结构处理

1）节点预制方法

●采用方法

竖向结构在梁、柱节点位置采用预制方法，将柱子竖向钢筋预留至节点以外，梁的水平钢筋预留至跨中部为，钢筋连接采用直螺纹连接，错开钢筋接头比率，在柱中及梁中连接，柱中和梁跨中部位采用现浇混凝土。方法如下图所示：

●柱子竖向处理

框架柱在于梁交接部位预制后，在柱中部位进行后现浇混凝土。

做法如右图：

●梁水平处理

2）节点现浇

竖向结构采用全预制的方法，在梁柱交接部位将钢筋留出，水平结构采用预制，仅在交接位置采用现浇的方法。将梁的水平钢筋预留出，错开接头位置，钢筋连接采用直螺纹连接，错开钢筋接头比率，仅在柱与梁端部位采用现浇混凝土。

●采用方法

方法如下图所示：

梁部位处理

3）板

●叠合板

叠合板的现浇层厚度不应小于60mm，预制板的厚度不宜小于60mm。

预制板的拼缝处，板上边缘宜设置30mmX30mm的倒角。

预制板宽度不宜大于3m，拼缝位置宜避开叠合板受力较大部位。

预制板底筋不伸出时，拼缝处应沿预制板顶面设置垂直于板缝的接缝钢筋。接缝钢筋与预制板的重叠长度，板跨中部位不小于1.2Lae；板跨边部位不小于0.8La。接缝钢筋伸入支座的锚固长度不应小于100mm。

钢结构

钢结构在建筑结构中得到广泛应用，主要由于具备几大优点：

a）空间大，此条主要利用了钢材强度高的特点，设计可采用大开间布置，使建筑平面能够合理分割，灵活方便，创造开放式建筑，提高建筑使用面积率。

b）施工周期短，可以实现工厂化生产，现场安装。

c）抗震性能好，由于钢结构与传统的混凝土结构相比较，具有重量轻、强度高、抗震性能好等优点。 d）可循环利用，钢结构绝大部分可以工厂化制作，具有可再生利用性，可改造性。

下图为钢结构房屋照片。

图钢结构

钢结构的梁柱节点连接技术很成熟，设计规范对其规定非常全面和详细。一般来说框架钢柱与框架钢梁连接节点为钢接节点，梁腹板和连接板采用高强螺栓连接，梁的翼缘板和连接板采用焊接连接；次梁和主梁的连接方式为铰接连接，次梁的腹板与主梁连接板采用螺栓连接，翼缘板不连接。

钢结构现场施工周期非常短，并且也不象现浇混凝土结构需要等待混凝土的养护周期。

钢结构虽然有以上优点，但也有致命缺点：

a）耐腐蚀性差钢材在空气或者潮湿的环境中很容易锈蚀，局部的锈蚀引起应力集中，促使结构提前破坏。 b）耐火性差由于钢材的导热系数远大于钢筋混凝土的导热系数（约为钢筋混凝土的40倍），钢结构通常在450OC～650 OC温度中就会失去承载能力，发生大变形等。最常采用的防护措施是喷涂防火涂料。