试论变电站土建结构设计存在问题及处理探究

试论变电站土建结构设计存在问题及处理探究

张丹辉

国网山西省电力公司长治供电公司，山西省长治市046000

摘要：目前，电力行业在发展中各类设施已经成为当前经济建设发展中极为重要的助推力，为了确保我国各类用电设备能够获得正常的使用，在当前的变电站进行施工过程中，相应的改造工程数量不断的增加，在变电站开展实际建设时，土建结构的设计工作属于极为重要的环节，也是确保其稳定性安全性的重要内容。因此，需要进一步的对变电站土建结构的设计工作进行综合性的重视，确保后期变电站能够获得更加正常的运作。

关键词：变电站；土建结构设计；问题；措施

1变电站土建工程设计要点

变电站的结构设计要求设计基本形式和结构。在确定变电站的设计形式时，应充分结合变电站的实际需要、现场的地理位置、周围环境条件和地质环境，从而确定总体形式设计。由于变电站施工现场存在危险，潜在危险会导致施工人员受伤、电力公司财产损失或环境破坏，现场危险有多种形式，不易发现。因此，必须采用一些具体的方式和方法进行识别。考虑到这一点，对于民用建筑项目，应以标牌的形式表达可能的危险点、预防措施和责任人。目前，在变电站土建结构设计中，所需参数往往是通过结构建模获得的，专业设计人员根据实际情况和需要建立结构模型，并获取现场数据进行数学建模。在图纸设计中，必须准确计算结构的内力和荷载作用，这就要求设计人员在设计前对施工现场进行深入研究和分析，收集现场数据，为设计过程提供数据。

2变电站土建结构设计常见问题

2.1结构形式选择问题

变电站土建结构设计工作中，结构形式的选择是首先需要考虑的问题。传统变电站设计一般采用钢筋混凝土框架结构，主要考虑到混凝土结构所用的大量砂、石可就地取材，易于运输，造价偏低，且混凝土结构的耐久性和耐火性较好，后期维护简便，费用低，可极大减少因检修而造成的停电问题，可靠性高；从设计方面考虑，混凝土结构有利于结构的变形控制，提高对变形敏感设备运行的稳定性。

2.2结构布置及结构计算应注意的问题

对变电站土建结构设计工作而言，梁、柱结构的布置也存在较多问题。为了满足工艺专业电缆埋管及设备净空要求，建筑在布局上多采用局部降板、局部错层、楼板大开洞等措施，实际结构非常不规则，如果设计工作人员对变电站缺乏相应的设计经验，在梁、柱布置时，往往会忽略这些问题。采用不合理的结构布置，往往会导致工艺专业及建筑专业所要求的净空的不足，以及计算模型和实际情况不吻合，计算结果失真、无意义。因此在开展变电站土建结构设计工作的过程中要充分考虑到这些问题，合理地考虑梁柱结构布置方式及计算模型，以确保变电站土建结构设计的使用性和安全性。

2.3设计荷载取值应注意的问题

荷载取值是变电站土建结构设计过程中的重要内容，设计应充分考虑到变电站荷载的不确定性。不合理的荷载取值，可能会因荷载考虑不充分，导致承载力不足，产生安全重大隐患，或重复考虑荷载，设计过于保守，造成用工用量的浪费。因此在开展设计工作的过程中也要充分认识到合理荷载取值的重要性，以此来保证土建结构自身的安全性，杜绝使用过程中出现安全问题的可能性，提高项目经济效益和社会效益。

3变电站土建结构设计策略

3.1站址的合理选择

众所周知，变电站的选址具有非常重要的影响和作用，并不只是单纯的要保证选址地点满足施工规划方案中提出的基本要求，而且还要保证变电站选址可以满足各种不同类型电气设备中的基本需求。更为重要的是要对当地城镇化进程的推进速度、整体建设布局等诸多因素条件展开综合分析，保证变电站设计与城市规划之间并不会出现严重的矛盾冲突。在变电站地址设计环节，要对资源进行科学合理的配置和整合，遵循节约使用的基本原则，保证土地利用率得到有效提升，尽量避免出现严重的铺张浪费等问题。对变电站的地址进行选择时，避免周边环境对变电站建设带来不良影响。所以在变电站规划和设计时，必须要将污染源放在首要位置上，由于我国地质环境具有一定的复杂性，所以尽量避免特殊地貌带来的不良影响。与此同时，还要避免将变电站设计在比较容易出现滑落灾害事故的山坡附近位置，避免滚石带来的严重损失影响。

3.2合理选择上部结构形式，优化结构布置

变电站结构形式选型可分为钢结构和钢筋混凝土结构。对设计而言，钢结构因其强度高、自重轻，构件尺寸较小，特别适用于那些因设备尺寸及净空需要，结构空间受限或结构跨度较大的情形。对施工而言，由于钢构件为工厂加工，现场组装，施工便利，适用于断电时间有限的应急工程。但钢结构也具有耐腐蚀性差、耐热性差，变形大等缺点，对于那些大型化工厂、污水处理厂或沿海等中、强腐蚀性地区，易燃易爆区及对变形要求严格时应慎用，如无法避免，也应满足规范对钢结构防腐、防火的处理要求，严格控制结构变形，并做好定期维护。

变电站结构的布置要根据房间功能布置，荷载分布情况及性质等综合考虑，总体要求是结构整体刚度均匀，力学模型清晰，尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围，使其以最直接、最明确的传力路径传递到基础上。结构梁、柱布置时，要兼顾功能区净高、设备基础位置、埋件布置、开洞及吊点位置等。设备及埋件位置处应尽量设梁，但实际设备及埋件较多，一般考虑是承受动荷载及荷载超过1t的设备及埋件下设梁。对于楼板开洞，按规范要求对洞口加强即可，但如果是洞与洞之间距离近的连排开洞，应考虑洞口对楼板完整性的削弱，可在洞口两侧设置次梁或考虑洞口两侧楼板按悬挑板配筋。变电站内设备安装及维修时设备搬运会考虑使用电动葫芦，因此会在设备位置上方或设备运输路径上方预留吊点，吊点位置应考虑设梁，且建模计算时，要按各吊点荷载是否是同时受力进行分组，并应按最不利分组输入模型。变电站结构中，楼板局部错层常常不可避免，错层结构会削弱楼盖整体性，使传力路径出现薄弱环节，引起应力集中、形成短柱，对抗震不利。结构建模时应合理考虑错层，错层位置的梁柱抗震等级按提高一级考虑，建议当局部错层高度不大于框架梁高时，可以将错层在同一个标准层输入，但要注意此方法是通过调整楼面标高模拟错层布置，可能会使局部计算结果失真，应对计算结果分析取舍；若错层高度超过框架梁高，可将错层按两个标准层单独建模计算，但分层建模的整体指标往往会很不好，主要是因为计算程序不能区别真实楼层与计算楼层的关系，因而无法反应真实错层结构的位移比，刚度比，结构设计中应根据楼层位移、刚度数值按实际楼层高度进行手算复核。

3.3楼面荷载取值的建议

不同于其他民用结构，变电站设计规范规定的楼面活载取值多为区间值，建议在初步试算结构整体指标时按中间值取用，正式开展变电站结构设计工作后，再按设备厂家提供的设备重量等效为楼面均布活荷载取值，但取值不应小于规范规定的最小限值。楼面荷载布置除考虑设备自重外，设备基础的重量也不应忽略。对于局部降板区域，应特别注意建筑是否考虑回填找平，防止遗漏因此产生的附加恒载。为了减少楼面荷载，变电站的一层往往布置有较多设备，因此在基础设计时，还要注意考虑地面设备附加荷载，确保基础设计安全。总而言之，结构荷载取值和设备及工艺密切相关，在变电站设计中不但要提高本专业的知识储备，还应重视加强对其他专业的了解，对重点区、薄弱区应适当加大荷载，切勿遗漏荷载，确保结构安全，真正做到“胸有成竹”。

4结语

变电站在投入正式运行时的安全性、稳定性等，会直接影响到电网是否可以实现正常运行，满足人民群众在用电方面的基本需求。所以在变电站土建结构设计环节，要针对目前存在的诸多问题进行客观分析，结合建设地的现状，提出有效解决对策，保证设计方案编制和应用的针对性、合理性，为变电站土建结构设计效果提供保证，以此来推动我国电力行业的稳定、可持续发展。

参考文献：

[1]李雨生.变电站施工中土建施工质量控制及管理对策[J].建材与装饰,2019(33):234-235.

[2]刘正,罗焓杰.变电站土建设计中的结构安全性与耐久性分析[J].资源信息与工程,2018,33(04):129-130.