钢结构在变电站建筑施工的应用探析

2021-01-17王建中安徽电力工程监理有限公司

环球市场 2021年24期

王建中安徽电力工程监理有限公司

在城市建设和电网飞速发展的背景下，变电站建设的步伐也在不断加快，在过去变电站进行建设过程中，其基本的施工需要在施工现场将混凝土进行搅拌和浇筑成型，这种形式本身的建设周期长且施工速度较长。而目前所使用的构件建设是以直接拼接的形式来构成整体结构，建设效率大大提升。钢结构的应用基于其强度高和承重力较大等特点，在目前变电站建筑施工中有着十分重要的作用。

一、变电站钢结构的特点

当前，变电站内的构架、配电装置楼GIS 室、换流站阀厅主体钢结构及楼承板、墙面围护系统安装等普遍采用钢结构工程。变电站构架钢结构主要采取的是人字柱和结构式，而配电装置楼GIS 室、换流站阀厅主体钢结构主要采用地下部分钢筋混凝土组合结构，地上部分钢框架结构，地上部分楼板和屋面板钢筋桁架的结构体系，在下地下室的顶板上固定上部框架结构，然后柱脚利用预埋螺栓进行连接，控制二者质量，可利用超声波对其连接的质量进行检查。而变电站的楼板一般都是组合结构形式设计，具体为压型钢板，浇筑混凝土。墙体主要采用纤维水泥板夹发泡混凝土轻质复合板墙体。

二、钢结构在变电站中应用的特点

（一）承载力较高

在相关试验对比中发现，钢结构本身所产生的重力较强，有着较高的承载能力，并且本身钢材的抗拉强度和各项性能指标都要由于传统混凝土结构，由于本身的截面较小也同时减轻了结构的重量[2]。基于数据调查和研究表明，钢结构自重一般在，而钢筋混凝土结构建筑的自重一般在，二者自重具有的差异性较大。且在承受何在期间，钢结构本身的自重轻也会减低基础的工程造价，并可有效缩短建设周期。

（二）抗震性能较好

钢结构以其本身独特的抗震性，目前在各个地震频发地区已经被广泛使用，保障变电站的高效与稳定运行。并且钢结构在韧性、延性等指标上也有着明显的优势，有着较为良好的安全性。一般强度都需要能够抵抗Ⅷ级别的地震。

（三）可实现灵活布置来减少空间利用率

在变电站使用传统的建筑材料期间，由于本身材料的重量其所占据的空间也会相对较大，并且也会经常出现各种结构尺寸不符合要求的情况。而目前所使用的钢结构本身自重较轻，这样在占地面积上会小于其他材料，可以给予施工灵活作业创造更多的施工空间[3]。另外钢结构在被应用到跨度较大的空间时，建筑平面本身的分隔效果也会的体现，以此来满足变电站建筑的实际建设需求。

（四）可有效缩短施工工期

钢结构可以在现场装配和工厂预制，这样可以减少影响因素的破坏，并且也可简化质量监管的难度，可实现施工机械化开展的目标。并且从变电站的建设特点类分析，一般都是在2-3 层，作业流程较为简单，各个分项工程之间并不会产生影响，可以减少时间成本和劳动力成本的支出。

三、案例背景

本文以安徽合肥地区的长临河500kV变电站2、3 号主变扩建工程、珠江路变电站为分析对象，这两个变电站均广泛应用钢结构。其中利用钢管制作构架柱，利用三角钢桁架作为横梁，钢管之间采取法兰连接或者焊接的方式来进行连接。配电装置楼主体钢结构主要受力构件有箱型钢柱、焊接H型钢梁及楼承板，钢柱与钢梁、钢梁与钢梁连接采用10.9 级高强螺栓连接，主钢梁与钢柱高强螺栓连接加焊接连接形式，采取单层、多层的框架结构，且柱脚和柱顶采取固定连接的方式。

四、钢结构在变电站建筑施工应用中常见的问题和解决办法

在一般变电站建筑结构施工期间，常见的问题主要有以下三种：

（一）防火问题

在钢结构中，其耐火性较弱是存在的主要缺陷，变电站的防火要求高，一般设计防火等级为一级，钢柱耐火3.0h，钢梁耐火2h，楼梯和楼板耐火1.5h，防火措施不当这对于整个建筑的安全性会造成不良影响。一般在温度变化中，钢结构本身的平衡性和承载力会随之降低，并且如果温度较高，钢结构内部的应力也会发生变化，导致整体结构稳定性失衡[4]。结合相关理论计算得知，在钢结构全负荷状态下，其结构失衡的临界温度为，但是如果真的发生火灾，火场温度可能会达到，也因此在塑性变形的影响下，很容易使钢结构倒塌。而要想解决这种问题，目前主要采取的水淋冷却法、包覆法和喷涂法来保护钢结构。实际操作中可选择适当的保护方法，如喷涂法效果相对较为显著，施工前进行与底漆的相融性试验并根据要求现场送检，最终按送检品牌的产品参数进行施工；作业前要了解当天和第二天乃至其后一周雨日、风力等情况，涂刷温度5°-38°范围内均可施工，涂刷时相对湿度应低于85%，涂刷24 小时内必须严防淋雨。但喷涂可能会增加钢结构的承受力，其表面的平整性很难控制，因此需要结合实际情况来选择适合的方法，确保涂装均匀，无明显起皱、流挂。

（二）防腐问题

目前大多数变电站建设的区域都在户外，基于外界环境的影响，很容易导致钢结构变形，所以必须要采取长期防腐的方法来保障钢结构的稳定性。

目前热喷铝复合涂层法是变电站钢材防腐的主要方法，其可结合相关工艺在建筑钢结构的表面形成复合涂层，以此来保障结构的防腐效果[5]。该种方法的主要优势在于：本身的构件尺寸不会受到影响，在温度变化下也不会发生变形情况。同时在防腐作业中，还需要对钢结构的表面做好科学处理，保障其构件本身的防腐效果，延长结构的使用寿命。

（三）焊接问题

钢结构在施焊过程中由于外部热力作用容易引起外部应力的变化，造成焊接变形异常，因此，在对其本身的焊工操作期间需要保障焊缝的致密性，尽量减少焊接收缩应力的数值，避免发生局部应力集中和应力分布不均匀的情况。焊工技术水平低，同样会造成焊接裂纹、气泡等不良现象。另外焊接工人本身的专业素质和焊接技能对于钢结构的稳定性和质量有着十分密切的联系，因此，施工前应对焊工进行考核和焊接工艺质量评定，选择焊接工艺水平高的焊工，同时内部也需要做好高级焊工的培养工作，保障变电站整体结构的稳定性，实现变电站的可持续发展。

（四）钢结构特殊性的问题

在变电站建设过程中，其所拥有的特点就表示必须要根据大量的埋管和线缆敷设来满足变电站的运行需求，这样则需要很多设备开洞来满足这些线管的安装要求。目前主要使用的是在板材内包裹住钢梁的方法，这样可以在墙体上敷设管线，实现暗敷埋设的效果，后续采取抹灰的方式来保持墙面的平整度要求，包装整体墙面的清洁度和美观性，在满足变电站实用功能的背景下，保障其长期使用的效果。