预制叠合混凝土装配式建筑在变电站设计中的应用

2020-11-27涂国斌杨智朱邦盛马可

建材发展导向 2020年24期

关键词：内墙框架结构厂房

涂国斌，杨智，朱邦盛，马可

（1.宜昌电力勘测设计院有限公司湖北宜昌 443003）

（2.国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司湖北宜昌 443003）

（3.宜昌三峡送变电工程有限责任公司湖北宜昌 443003）

0 引言

预制混凝土叠合装配式结构体系是20 世纪70 世纪年代在德国开始应用，中国于20 世纪90年代开始推广运用这种新型结构体系，随着国网装配式变电站建设的持续推进，湖北地区变电站建设开始试点尝试在变电站建筑中采用这种新型结构体系，通过采用预制混凝土叠合装配式结构体积技术，提高变电站建设的装配水平、施工水平及管理水平。。

1 预制叠合混凝土装配式结构体系的优点

（1）结构体系简单，受力模式清晰，现场模湿作业较少，无需搭设整体脚手架，梁、板、柱模板用量少。大范围取代现浇模板，生产效率高，施工进度快。

（2）建设周期短，交叉工序少，可有效提高建设工期。湿作业少，可有效减少工地现场的噪声及粉尘影响，确保变电站建设环境友好。

（3）内外墙光滑美观，内墙免抹灰，节省人工和材料。

（4）构件自重轻，便于运输和吊装。

（5）连接技术施工便捷，质量易保证。

2 预制叠合混凝土装配式厂房的结构设计

2.1 预制装配式框架结构整体设计过程

变电站预制装配式厂房结构主要采用全框架结构，其柱、屋面叠合板、叠合梁、填充墙均为工厂预制，构架现场定位吊装后再现浇叠合完成全框架结构。

（1）预制装配式主厂房框架结构在整体性能上与现浇钢筋混凝土厂房结构体系相似，主厂房的结构计算、竖向及水平荷载的内力分析、叠合构件的内力计算等可采用PKPM 的结构设计软件进行计算，叠合构件采用等强设计。

（2）预制装配式主厂房框架结构地震工况下的受力分析要进行中震屈服计算和大震弹塑性校核，对薄弱层进行加强设计。

（3）预制装配式主厂房框架结构在必要时还应进行施工阶段验算。施工阶段计算主要包括承载能力极限状态验算、框架梁柱节点抗剪承载力验算、叠合结合面抗剪验算等。

（4）变电站主厂房一般为单层厂房，确定柱计算长度后按偏心受压构件配筋；叠合屋面梁、板按叠合构件计算配筋，必要时对梁端进行调幅设计；屋面梁与框架柱的节点钢筋连接与锚固是保证结构安全的关键，应注意节点的强化设计。

2.2 预制装配式主厂房框架结构局部构件设计

预制装配式主厂房框架结构中的主要构件为预制框架柱、叠合剪力墙、预制屋面梁板等。叠合剪力墙的形式较多，根据受力的区别分为：承重式外墙、承重式内墙、非承重式外墙、非承重式内墙等4 种。承重式外墙主要不同点在于外墙空腔内配置了承担竖向及水平力所需的竖向及水平分布钢筋，而非承重式外墙未设置竖向及水平分布钢筋，只在屋面板及墙板连接处设置构造暗梁即可。内墙受力方面的不同在于非承重式内墙仅在节点处设置暗梁，承重式内墙在中间夹层内现浇混凝土承担竖向荷载。

（1）预制柱、叠合屋面梁。采用预制工艺，工厂加工运至现场，框架柱通过杯口与地基连接，柱头预留钢筋，与预制叠合梁进行二次浇注混凝土刚接。

（2）叠合屋面板。叠合屋面板由预制板和叠合层组成，叠合屋面板在现场安装后，根据设计要求布置分布钢筋，钢筋布置完成后以预制混凝土板为模板进行混凝土现场浇筑，按要求养护后形成叠合屋面板共同受力。

（3）预制非承重外墙板。预制非承重外墙是由两层50mm 厚的预制墙板+100mm 空腔（必要时灌注混凝土） +钢筋骨架制作而成的，通过现场安装并采取一定抗震构造措施保证连接可靠和整体稳定，骨架支撑完成后在空腔内浇筑混凝土，最终形成墙板+钢筋+空腔混凝土的整体受力状态共同承担竖向和水平荷载。

预制装配式主厂房框架结构抗震性能的发挥主要通过整体设计及局部抗震构造构造来实现。与常规现浇钢筋混凝土厂房比较，预制装配式主厂房框架结构的梁、板、柱连接形式的构造有一定特殊要求，通过合理的进行整体受力分析，加强局部构造措施可确保预制装配式主厂房框架结构的结构安全性满足变电站运行的要求。

3 预制装配式主厂房的施工管理

通过在设计过程中引入BIM 三维设计软件，根据变电站主厂房建设的特点，制定全面细致的施工解决方案，通过三维软件建模，还施工全过程，从实际出发，在工厂模拟施工全过程，确保现场施工一步到位，避免后期返工。具体施工管理如下：

（1）合理安排，重点保障，分析变电站主厂房建设的重点时序，根据现场工程要求，把各项资源优先投入到紧急、重点的工作中，满足项目交叉施工的需要，优先确保各种材料的稳定供应，避免出现施工现场的混乱。同时，注意兼顾一般工作时序，使工程的各项时序能够较好地结合起来。建设过程中还应注意主要项目与配套项目的衔接；前期准备、施工过程和竣工投产项目的关系应做到主次分明，统筹兼顾。在细化节点时间时，应推行必要的责任承包制，建立奖惩机制，确保工程的质量、工期、安全满足变电站建设的需要。

（2）施工过程需严格按照现场管控的要求进行流程管理，按照变电站主厂房施工顺序组织施工，确保各项施工功率相互衔接，互相促进，避免不必要的重复工作，加快施工进度，提高施工质量。装配式建筑施工的突出特点是建筑构件的一致性，预制程度越高，施工配合的难度越大，因此现场关系需要考虑相互工种配合，让各工序有序搭接推进，突出装配式变电站厂房建设的便捷性。

（3）预制构件在现场的合理布置能有效减少二次搬运的工作量，提高工作效率，降低运输成本，具体要求如下：

a．严格按照设计图纸进行顺序吊装。

b．预制构件堆场进行总体规划，优化吊装流程。

c．充分考虑现场工作面的便利。

d．严格执行堆场的相关安全规定，确保吊装安全。