装配式建构筑物的优化设计

2013-04-16□□

建材技术与应用 2013年6期

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(山西省电力勘测设计院，山西太原 030001)

引言

长期以来，变电站建设沿用的是就地采购砂石、砖、钢筋、水泥等建筑材料，现场捆绑钢筋，搅拌混凝土、浇筑、养护、填充、粉刷的传统模式。这种施工模式往往会因作业队伍技术水平参差不齐而使得工程质量受到影响。在国家电网公司“三通一标”和“两型一化”中，对变电站建设提出了更高的要求，工业化、模块化、标准化的装配式建构筑物将成为变电站建设发展的方向。

与传统的建筑形式相比，装配式建筑具有工期短、干作业等特点。我们在工程设计中，逐步运用装配式建筑的理念进行全方位的设计，积极优化和创新，应用新设计、新技术、新设备、新材料，并提出了一些措施，形成了一套有别于传统的工程设计方案。

1 装配式建筑物的优点

装配式建筑是以钢结构或钢筋混凝土结构为主要受力构件，经装配连接而成的结构体系。结构完成后进入墙体安装过程，地上建筑部分基本没有湿法作业，建筑材料是由工厂加工而成的半成品，安装现场如同生产线的延续。

装配式构筑以现场预制为主，基坑开挖后即可吊至规定位置，然后快速地进行基坑回填，以减少基坑开挖后现场施工时间较长带来的一系列问题。

工人按照标准化、精细化工艺进行安装，从原先的“建造”变成了“制造”，从而大大提高了工程的精细化程度。装配式建构筑施工周期短，可在短期内竣工，工人劳动强度大幅度减小，交叉作业方便有序，施工产生的噪声降低，施工垃圾少，物料堆放场地减少，有利于环境保护。

(1)设计多样化。装配式建筑的自重约减轻一半，地基可优化设计，外观不求奢华，突出工业化建筑本质，简约厚重，立面清晰，长期使用不开裂、不褪色、不变形；内部空间可根据需要灵活分割。

(2)功能现代化。①节能：外墙有防火隔热层，采用导热系数低的外墙材料，节能降耗；②隔声：内隔墙均采用隔热隔声处理；③防火：使用阻燃材料，防止火灾的波及和蔓延；④抗震：大量使用轻质材料，降低了建筑物自重，增加了装配式软性连接。

(3)制造工厂化。绝大部分材料由工厂加工而成，精细化程度高，材料的耐火性、抗冻融性、防潮隔声等性能得到了有效保障。

(4)施工装配化。按图组装，进度快，1名安装工人每天可安装15～20 m2墙体，比湿法作业提高效率3倍多，且不受天气和气候的影响，劳动强度较小，交叉作业方便有序，精细化组装的施工噪声小，散装物料少，废水废物排放量少。

2 装配式材料

成品大板材是工业化装配式建筑的主要墙体材料。目前，市面上常见的用于装配式建筑的大板材有：石膏板、埃特板、压型钢板、ALC板(加气混凝土板)、AS装配式墙板等。石膏板、埃特板、和压型钢板属于轻质薄板，其保温、防火性能一般比较差，用于有保温防火要求的建筑时需要另设保温(或防火)棉。压型钢板具有良好的防水性能和耐久性，比较适合变电站的水泵房、中央配电室等采用轻钢结构的附属建筑物。

与轻质薄板相比，ALC板、AS装配式墙板的保温、隔热、防火性能较好。对比ALC板与AS装配式墙板，ALC板更多地是替代了传统建筑维护墙体，其缺点是强度低和本身不具备装饰性。AS装配式墙板的各项性能均非常优越，外墙板为混凝土清水色饰面，质感厚重大气，可作为墙体和外饰面使用，不需要做额外的外装饰。由于AS墙板安装方便，施工周期短和防水防火性能优越，也可用于露天防火墙和围墙。AS墙板全干作业且施工安装效率高，耐久性强，维护成本低，更符合装配式变电站的发展趋势。

工业化建筑的最大特点是把原先的施工部分变成了安装部分，施工现场如同工厂车间的延续。绝大部分的成品材料在工厂内完成，而现场只是一个组合装配的过程。

3 装配式建筑物的应用实例

本文以山西省临猗县姚村110 kV变电站工程为例，介绍装配式建筑物的应用情况。该工程总平面采用AIS方案，110 kV的AIS配电装置采用户外布置形式，35 kV、10 kV配电装置均采用E-HOUSE集装箱布置，二次设备采用预制式舱，由厂家成套供应。

3.1 围墙

采用混凝土H型立柱装配式围墙方案。围墙柱采用钢筋混凝土柱，柱距为4 m，基础采用现浇混凝土基础，预留400 mm×400 mm杯口基础。基础间设宽240 mm、高300 mm的连梁。

围墙板材采用AS装配式墙板，现场装配施工。每个柱距布置3块AS装配式墙板，底部1块为宽1 000 mm墙板，上面两块为宽500 mm墙板。AS装配式围墙两面无需处理，板与板之间的缝隙、围墙板与槽口的缝隙均使用嵌缝剂做板缝处理。

采用预制装配式围墙彻底摒弃了黏土砖的使用，节约了土地资源，而且采用机械化操作加快了施工进度，显著地缩短了工期。工厂标准化生产的AS装配式墙板和清水混凝土构件尺寸准确、板面平整，有利于现场精确对位安装。这种装配式围墙造型简洁明快，外形美观大方，改变了人们对围墙单一乏味的印象，符合变电站清爽雅致的风格。

3.2 建筑物的装配情况

对于建筑工程，采用以上介绍的装配建筑方案无疑是一个非常好的选择。根据该工程的特点，站内全部取消了建筑物，站内的35 kV、10 kV配电装置均采用E-HOUSE集装箱布置，二次设备采用预制式舱，均由厂家成套供应。土建施工单位仅需进行基础施工即可。

E-HOUSE基本框架为全钢结构，外部墙面和屋顶为铆焊结合和喷漆。底盘采用H型钢、槽钢，材质为Q345B。E-HOUSE的设计、生产、安装、调试均在生产工厂内完成，在用户安装位置仅进行E-HOUSE的地脚安装、外部进出线电缆连接，即可进行设备试验、试运行、投运。

高度集成化的E-HOUSE功能，使其优于传统的土建式电气室，既降低了成套设备对现场环境、对土建施工与设备配套的要求，又缩短了现场设备集成和调试的工期。同时，其灵活的拆装性能更方便于日后的站内改造工程，可以根据需要改变其位置，仅需重新施工基础即可。

3.3 架构及支架的装配情况

钢梁与架构柱连接采用铰接方案，为方便现场安装，采用螺栓连接方式。该站架构及支架为钢筋混凝土电杆，采用地脚螺栓连接的形式，在构造满足要求的前提下，具有安全可靠、价格低廉、施工方便等优势。由于将混凝土电杆端部的钢圈嵌入法兰盘焊接，并加设了加劲板，同时将混凝土电杆受力钢筋连同内部混凝土保护层延伸至钢圈端部，使得构件的受力状态类似于钢管混凝土，充分保证了柱脚在压弯剪或拉弯剪复合受力状态下的强度。