钢结构在变电站建筑施工的应用研究

曹宇

摘 要：随着经济的发展，城市建设速度越来越快，很多新型技术开始应用到变电站中，促进了变电站的发展，应用钢管地台钢筋混凝土环形杆已经成为变电站发展的主要趋势。该文主要对钢结构在变电站建筑施工的应用进行了分析，并介绍了钢结构在变电站建筑应用的特点，希望可给同行研究者提供借鉴。

关键词：钢结构 变电站 承载力 防腐蚀

中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）06（c）-0055-02

目前在城市电网快速发展的带动下，变电站也得到了发展。经过对变电站建设中抗震、环保及节能等研究发现，钢结构开始成为新兴的建筑材料，符合变电站发展要求。但是与发达国家相比，我国钢结构建筑市场依然处于地下水平，必须认真借鉴并学习发达国家的经验。

1 调查钢结构在变电站中应用的实例

1.1 南充220 kV化工园站与南隆站变电构架

220 kV化工园站与南隆站应用钢结构构架的时间较早，构架柱使用钢管，横梁为三角钢析架，采用焊接或螺旋焊接连接钢管。220 kV进出线与跨线钢管构架平面为单层框架结构，采用固接方式连接柱脚、柱顶与柱脚。框架外为排架结构，应用铰接方式连接构架与柱，实际设计中采用美国REI的STADD/CIHA2000计算并分析空间结构，与构架受力接近，缩短了设计周期。

1.2 杨柳变电站：浙江省首个全寿命配送千伏变电站

该变电站总工期维持7 d，属于浙江首个全寿命配送式变电站，工期比常规变电站缩短一年，主要原因是变电站应用了钢结构架构，可利用标准化设计建设。

2 应用钢结构变电构架的特点

钢结构变电站主要应用格构式与人字柱方式操作，人字柱为钢管几弯结构，由于钢管梁轴力较多，所以，可将其看作纯弯曲结构，格构式为轴心受力构件。经分析发现，钢结构设计要点如下：在地下室顶板上固定上部框架结构，柱脚位置使用基础预埋螺栓连接，控制好顶板梁与基础螺栓预埋柱质量，实际操作中可利用超声波检查控制质量。变电站楼板设置为组合结构，使用浇有混凝土的压型钢板作组合。外墙为加气混凝土砌块，使用铝制单板作装饰材料，应用焊接法安装，提高整体牢固性，避免因脱落影响美观。

例如：南充化工园站与南隆站设计：应用刚性法兰连接钢管柱，具有操作方便、防腐性能好等特点，还可以减少施工时，钢板焊接人字柱柱头，提高刚度，避免柱头发生偏离，横撑构件与人字柱进行钢芯连接，主要目的是加强约束，应用杯口插入式连接基础与人字柱。例如：进行浙江杨柳变电所时，结合建筑自身特点，将单层门式刚架结构作为承重体系，具有美观大方和结构稳定的特点，围护墙板维木纤维复合水泥板，外墙面为砖饰面造型；屋面板应用发泡水泥复合板。

3 分析钢结构应用到变电站的特点

3.1 具有较高的承载力

经对比发现，钢结构具有自身重力轻、承载力高的特点，强度重量比明显高于混凝土。钢材抗压、抗拉及抗剪强度较高，截面较小，减轻了结构自身重量。相关数据显示，钢结构自重在1.0 t/m2，钢筋混凝土建筑在1.5～2.0 t/m2，两者差异较大。钢结构在承受荷载的同时，钢结构自中较轻，减少了基础造价，并缩短了建设工期。

3.2 抗震性能较好

钢结构以其独特的抗震性已经成功应用到地震地区中，保证了变电站的稳定运行。钢结构的整体性较好，在延性、韧性及强度等方面明显优于其他材料，而且安全性较好，完全满足我国变电建筑的抗震要求，一般钢结构变电建筑要求抵抗强度在Ⅷ级别的地震。

3.3 实现规范化施工开展，缩短了施工工期

钢结构不仅可按照传统结构方式建设，还可以进行现场装配式及工厂预制，控制了影响材料质量的因素，而且简化了质量监管工作难度，实现了构件施工机械化开展，从变电站建设特点来看，一般在2～3层，作业流程简单，而且各个分项工程互不影响，节省了较多时间及劳动力。

3.4 灵活布置，提高了空间利用率

传统材料受自身重量影响，占据了较多的空间，而且还会出现柱大、梁高与板块厚等问题。钢结构自身重量较强，占用面积较少，给建筑留有充足的可利用面积，实现了施工的灵活操作。此外，钢结构还具有高强度重量比特的特点，可设计跨度较大的空间，得到建筑平面分隔效果较理想，满足了同类结构变电建筑对不同设备的要求。

3.5 节能环保

从钢结构建筑构件的应用情况来看，目前主要采用工厂化方式加工或运输，使用螺栓或焊接连接构件，与变电站电气设备相同，具有随时购买、随时安装的特点。由于钢结构施工用地较少，减少了混凝土等湿式作业，控制了噪声与环境污染。从使用寿命分析，钢材具有100%回收资源的特点，旧ASA可采用粉碎方式转变为新ASA板材，与当前提出的环保理念一致。

4 钢结构当前存在的问题及解决措施

4.1 防火问题

耐火性弱是钢结构自身存在的主要缺陷，要求加强防火。钢结构梁、主机屋架均使用钢材，对建筑安全造成了巨大影响。一般随着温度的变化，钢结构承载力与平衡性也会发生降低，受高温影响，其内部应力也会发生变化，导致钢结构出现失衡等问题。相关报告显示，依据理论计算，钢结构在全负荷下，失衡稳定临界温度为500 ℃，但火场温度可达到800 ℃～1 000 ℃，受塑性变形影响，容易导致钢结构发生倒塌。经分析发现，当前鋼结构主要采用水林冷却法、喷涂法及包覆法操作，实际操中可选择合理的方法保护，得到安全经济的效果。喷涂法达到的保护效果较显著，但会影响钢结构表面平整性，而且增加了钢结构承受力，可应用包覆法操作。

4.2 钢结构防腐问题

变电站主要在户外建设，受环境因素影响，导致钢结构出现了严重变形，一般变电站设计年限在50年，因此，必须选择长效的方法防腐。

热喷铝复合涂层法是变电站建筑钢材防腐的主要方法，可利用相关工艺在其表面上形成复合涂层，得到理想的防腐效果。此种防腐方法主要具有：构件尺寸不受影响，不会受温度影响出现变形。实际操作中要求对钢构件表面进行合理处理，得到理想的防腐效果，并延长钢材使用期限。

4.3 钢结构特殊性问题

变电站自身特点决定了其必须设置大量的线缆、埋管，要求很多设备开洞满足安装，现阶段主要使用钢梁设置包裹在板材内解决此种问题，今后操作证可将管线敷设在墙体上，进行暗敷埋设，利用抹灰方式保持墙面平整。

5 结语

该文主要对钢结构在变电站建筑施工的应用进行分析，虽然目前钢结构在变电站中属于初步探索阶段，实际操作中容易出现很多问题。但是随着钢结构应用年限及技术等方面研究的成功进展，相信钢结构将广泛应用到变电站建筑施工中，而且会促进变电站的发展。

参考文献

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