浅谈变电站结构设计技术

高斐

摘要：变电站结构设计不但要遵循国家规定的技术经济政策，同时结构设计时应重点做到安全适用，尽可能采取先进的技术，在确保结构质量的前提下应经济合理。对于变电站的结构设计来说，设计时应当重点满足强度、稳定、变形、抗裂及抗震等要求，并在总结实践经验和科学试验的基础上，积极慎重地推广国内外先进技术，因地制宜地采用成熟的新结构和新材料。

关键词：变电站结构设计技术

中图分类号：TM411+.4文献标识码：A文章编号：

1.变电站结构体系考虑

对于变电站结构设计，应根据建筑的重要性、安全等级以及抗震设防烈度等而采用合理的结构体系。通过工程实践表明，对于变电站结构的梁及柱宜采用现浇钢筋混凝土结构，对预留孔较多的部位或防水要求较高的屋面、楼面宜采用现浇钢筋混凝土板。同时，变电站建筑物在经济合理和非强侵蚀介质环境的情况下，可采用轻型钢结构，如热轧轻型型钢、轻型焊接和高频焊接型钢、冷弯薄壁型钢以及薄钢板、薄壁钢管等作为主要受力构件的结构，并在构件设计上并应优先采用定型的和标准化的构件以及标准化的节点型式，以及优先采用与轻型钢结构相适应或配套的建筑材料。对于变电站结构的屋面大梁宜采用钢筋混凝土结构或钢-混凝土组合结构，受施工限制且跨度超过15m时也可采用钢屋架，对于跨度超过18m时也可采用网架结构。

2.变电站结构设计技巧

对于变电站的构件技及其材料的选择应满足使用年限要求，并应考虑材料供应，构件加工制作以及施工安装的具体条件，力求结构合理、构造简单，合理统一构件的尺寸和规格，便于工厂化制作和机械化施工。同时对于变电站中的最低设计使用年限25年的屋外配电装置构架、支架，可根据地区的工程经验采用钢筋混凝土环形杆结构。对于最低设计使用年限为50年的屋外配电装置构架、支架宜采用镀锌钢结构或钢管混凝土结构，横梁宜采用钢结构。

2.1紧凑型的屋外构架结构可采用局部联合布置方案或全联合布置方案，构架结构布置满足联合受力的同时，应尽量减少或消除温度应力的影响。变电构架柱一般宜优先采用人字柱结构或空间桁架结构；但根据工程具体情况，在满足运行、安装和检修条件下，也可采用单杆或单杆打拉线(条) 结构。而对于组成构架柱的结构杆件应尽量减少弯矩效应，当杆件承受较大弯矩时宜采用空间桁架结构。

2.2针对变电站建筑中的屋外配电装置构架，设备支架等露天结构，必须根据大气腐蚀介质，采取有效的防腐措施。对通常环境条件的钢结构宜采用热镀锌或喷锌防腐。通过结合工程实践经验，笔者认为对于人字柱的根开与柱高之比，不宜小于1/7。打拉线构架平面内柱脚根开与柱高(地面至拉线点的高度) 之比，不宜小于1/5。构架梁的高跨比(高度与跨度之比) ：格构式钢梁不宜小于1/25；钢筋混凝土梁不宜小于1/20；单钢管梁直径与跨度之比不宜小于1/40，单钢管联系梁直径与跨度之比不宜小于1/50，采用单钢管梁时应注意采取预防微风振动的措施。

同时对于构架设计应设有便利维护检修人员上下的设施。对半高型和高型布置的构架应合理设置必要的维护检修和运行操作的通道。高型及半高型屋外配电装置构架供人员上下的扶梯宽度不应小于0.60m，双侧扶手的扶梯及水平通道宽度不应小于0.80m；扶手栏杆高度不宜小于1.10 m。隔离开关操作平台的宽度应比设备尺寸大1.0m(每边加0.5m) ，同时应设置防止坠物的护沿，护沿高度不宜小于0.05m。供维护检修人员上下的直爬梯的设置应满足带电检修的上人条件，梯宽不宜小于0.30m。半高型及高型配电装置的平台，走道、扶梯及牛腿宜采用钢筋混凝土结构，当采用钢平台、钢梁及钢牛腿时，应考虑其防腐及维护的方便。

2.3另外，对于变电站中当建筑物长度大于55m时，宜设置后浇带。后浇带可每隔40m～55m设置一道，应设在对结构受力影响较小的部位，宽度为800mm～1000mm，钢筋宜贯通不切断，宜在后浇带两边配置适量的加强钢筋。在后浇带区段中间，可设置一道膨胀混凝土加强带。同时变电站结构所采用的后浇带应通过建筑物的整个横断面，分开全部墙、梁和楼板。后浇带的混凝土应在主体结构浇筑28d～60d后进行，浇筑时宜用微膨胀混凝土。

2.4对于变电站结构中的钢筋混凝土屋盖的温度变形及砌体干缩变形引起的顶层墙体的水平裂缝及各层墙体的八字裂缝，可根据具体情况采取下列措施：屋盖上设隔热板或其他保温隔热措施；减少屋盖温度变形对墙体产生推力的各种措施；减少墙体干缩变形的各种措施

2.5对设有钢筋混凝土圈梁的带壁柱或钢筋混凝土构造柱的墙体，在柱的间距小于或等于30倍圈梁宽度且圈梁高度不小于120mm时，圈梁可视作不动铰支座来校验柱间墙体的高厚比。同时对于结构设计的承重墙，当梁跨度大于4.8m(对砖砌体)或4.2m(对砌块和料石砌体)时，梁的支承面下应设置混凝土或钢筋混凝土垫块，遇圈梁时垫块与圈梁宜浇成整体；当梁长大于或等于6m(对砖砌体)或4.8m(对砌块和料石砌体)且墙体厚度等于240mm时，其支承处宜加设壁柱或采用其他加强措施；当梁为预制结构且跨度大于或等于9m(对砖砌体)或7.2m(对砌块和料石砌体)时，其支承处应加构造柱，其端部应采取锚固措施，并应与柱或垫块锚固连接。

3.不良地基条件下基础的处理技术

3.1建筑基础的处理

在设计前一般会对整个站址进行地质勘察，设计过程中要选择其适合的基础形式。变电站的建筑物基础形式有两种：即独立基础和条形基础。在施工过程中，如果出现基坑（槽）挖至设计标高明地的问题，就要对基底土质采取触探实验的处理措施，如果实验结果显示地基承载力达到设计要求时，则可进入下一道工序。若实验结果显示地基承载力达不到设计要求时，就要采取相关处理措施：挤密桩处理技术，该法是针对于基础部处于软弱土层且无法判断该土层厚度时的情况。

3.2变压器等基础的处理技术

变压器、构支架基础都属于独立基础，不同的是其上部的设备和管线都是相连的，据此，设计处理时有必要将其沉降控制在允许范围内，其沉降控制范围要根据规范要求进行调控。如果出现基础不良地基，建议采取片石垫层或其它有效的处理技术；而如果出现大部分构支架基础处理较深的填土无时，建议用桩基础处理技术。

3.3围墙基础的处理技术

围墙分布在变电站的四周，挖土区的围墙基础一般不会出现什么问题，如果填土区填土厚度不大时，设计时围墙可砌在挡土墙上，这样可节约用地。情况相反时，即填土厚度较大时，这对挡土墙设计和工艺要求，却相对要高，无疑这会增大工程造价。建议设计时采用自然放坡的处理形式，在坡底砌筑不高的挡土墙，一般不宜砌在挡土墙上，这是为了整个围墙的美学效果考虑，处理方法可砌在填土区域，可用桩基础或地基梁。

4.结语

变电站结构设计实践经验，对变电站的结构体系、荷载选取、构件设计等问题进行了深入探讨，提出了相应的设计技巧，以有效地满足变电站结构强度、稳定、变形、抗裂及抗震等要求。

参考文献：

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[2] 林治安. 变电站结构设计注意要点[J]. 广东科技，2011，(06)：78～80.

[3] 朱克炎，马会军.浅谈变电站电气二次架构设计[J].山西建筑，2009，(03)：111～113.