钢结构在变电站建筑施工的应用研究盛立军

钢结构在变电站建筑施工的应用研究盛立军

盛立军

(国网天津市电力公司武清供电分公司天津301700)

摘要：变电站建筑采用钢结构建筑设计，相对于传统的钢筋混凝土结构具有极大的优越性。钢结构材料本身具有环保、节能、高效的特点，远远优于混凝土结构。钢结构变电站在材料性能、受力特点，还是在使用功能方面都存在诸多优点。因此，我国应该加强对钢结构技术的研究和推广，促进钢结构在变电站建筑设计中的应用，提高我国变电站的发展水平。鉴于此，本文主要分析钢结构在变电站建筑施工的应用。

关键词：钢结构；变电站；建筑施工

1分析钢结构应用到变电站的特点

1.1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1.0t/m2，钢筋混凝土建筑在1.5～2.0t/m2，两者差异较大。钢结构在承受荷载的同时，钢结构较轻，减少了基础造价，并缩短了建设工期。

1.2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。

1.3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，摒弃传统的土建现场“湿法”施工，变现场浇筑、砌筑、粉刷为工业标准化生产合格后，在现场按照标准工艺快速拼装，变施工串联流程为并联流程，简化净化施工现场，减少施工期粉尘、噪音、污水污染及水资源消耗，建筑墙体采用装配式墙板，主体采用轻钢结构，现场建筑围护墙体、基础、柱、梁、板屋架一次就位，大大缩短施工周期。

1.4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。

2钢结构在变电站建筑施工的应用领域

（1）钢结构变电站的钢构件在工厂加工制造后，运至现场安装，钢柱取2～3层为一个施工段，在现场一次吊装，而且柱子的吊装、钢框架的安装、组合楼盖的施工等，可采用平行立体交叉作业，缩短了大量工期，特别适合于施工工期较短的工程。（2）钢结构建筑采用工厂化加工、现场装配完成，大部分采用干式施工，施工用水量少，混凝土工程量少，受季节影响小，适合于施工期较短、场地缺水的工程。（3）钢结构建筑大部分工作在工厂完成，现场只有拼接工作，产生的噪声小、粉尘少，适合于施工场地小、对环保要求高的地方，特别适用于城市闹市区。

钢结构工程施工的难点是施工过程控制，主要包括工期控制、施工质量控制。在施工组织合理的情况下，钢结构比混凝土结构的施工工期短。如果招标、施工组织、钢构件加工等环节组织不好，就可能影响项目的进度。钢结构对总包方及钢结构承包商的技术要求较高，总包方主要的技术人员应对钢结构施工有一定的经验、有自己的深化设计人员，且在开始施工时不宜更换技术人员。在施工中，控制好施工质量是整个工程成败的关键。

3变电站钢结构建筑设施工常用的技术

3.1噪声控制

变电站建筑常见的问题是噪声问题，变电站的主变压器会在变电站的正常运行中产生较大噪音。主变压器噪音的产生来源主要有两个：一个是冷却风扇噪声，另一个是电磁噪声。这两类噪声的频率以低频和中频为主。在变电站钢结构设计中，应对噪声可以采取如下措施：安装室内吸音板或者是采取密闭隔声的措施。例如，将吸声层设置在消音门和屋面板上，以实现隔声消音的效果。

3.2节能设计

在110kV的变电站运行过程中，只需要保持主控室设备的温度即能满足变电站运行的要求。在进行变电站钢结构建筑设计时，可以借鉴民用建筑的节能保温方法，提高变电站节能环保的水平。例如，在钢结构设计时，选择复合保温型的钢板及保温效能较好的夹心板墙共同构建围护结构,提升变电站建筑的保温和节能效果，有助于变电站建筑的防火性能的提高。

3.3通风设计

变电站的正常运行取决于主变压器室的正常运行，主变压器室对通风要求较高。因此，要做好变电站钢结构建筑的通风设计。在夏季，要把主变压器室的温度控制在45℃以下，以确保主变压器的正常运行。通风是降低主变压器室内温度的最佳措施。主变压器室应设置大面积的通风百叶，对室内进行通风，实现空气对流降温的目的，确保主变压器的高质、高效运行。如果主变压器的容量较大，还要在主变压器室的屋顶安装风机以确保通风。要在使用机械排风的基础上，结合自然排风的方式。最好在变电站的屋顶上设置无动力排风机以加强自然排风的效果，以有效排除室内的热空气,具有良好的排风效果，也符合节能环保的要求。

3.4运行维护设计

变电站钢结构建筑要注意对钢结构进行维护设计。由于钢结构在耐久性和耐腐蚀性方面的能力较弱，要加强对钢结构防锈腐蚀的维护。在相同的自然条件下，钢结构易腐蚀，结构耐火性差，因此在钢结构的维护和防火处理上需要加大资金投入，防火涂料寿命一般在20-30年左右，与主体结构合理使用50年年限不一致，中间需要维护一次。

4钢结构在变电站建筑施工的问题及应用对策

4.1钢结构的防腐蚀问题

由于钢自身易腐蚀特性，并考虑变电站大多建于户外，环境恶劣，因此腐蚀问题成为钢结构变电建筑需要克服的首要问题。因为变电站设计使用年限一般为50年，因此，在选择钢结构防腐时一定要考虑长效的防腐方法。

解决：热喷铝(锌)复合涂层是一种较好的防治变电建筑钢材料腐蚀的解决方法，通过特定工艺在材料表面形成的复合涂层可以达到很好防腐效果。这种工艺具有如下两个优点：①对不受构件尺寸的限制；②采用局部受热法，故不会因为高温产生任何形变。需要注意的是，在进行防腐处理前，应对钢构件表面作适当的清理，避免形成的复合涂层与材料本身结合。

4.2钢结构的防火问题

耐火性弱是钢材料的另一大缺点，这就需要钢结构必须采用高效的防火措施。钢材是建筑的骨架，关系到整个建筑的安全。随着温度升高，其力学指标也会有很大的改变，其承载力、平衡性和稳定性也会大幅度下降。解决办法：变电站可选用喷涂法，使钢结构表面变粗糙，也增加钢结构的承重，从而起到防火保护的作用。防火墙采用轻钢龙骨加岩棉及火克板墙体，耐火极限能达到4小时，墙体质量轻；墙体薄，占用空间小；装饰性好，干作业，施工周期短；与钢结构连接性好，稳定性强，这样降低了墙体构造的复杂性，同时使用性能也没有降低，同时解决了墙体保温、防火方面的问题，保证了变电站的正常运行。

总而言之，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。

参考文献：

[1]商文念,杨海波,刘小云,刘建秋.钢结构变电站体系优化设计研究[J].建筑结构,2017,47(S2):194-199.

[2]池翔.110kV变电站钢结构建筑设计技术探讨[J]河南科技,2017(19):102-103.