配电装置楼结构型式研究

张博 李伟

(国核电力规划设计研究院有限公司,北京 100096)

变电站配电装置楼[1-4]是集控制、通讯及行政办公于一体的综合性生产办公楼，既要满足各类电气设备、系统通信设备的要求，又要满足运行、检修人员各种生产活动的需要。

目前变电站建设采取一次建设，分期投运的模式，所以配电装置楼为整个变电站建设工期的控制节点。变电站模块化设计[5-9]应用越来越广泛，模块化设计研究对提高变电站经济效益具有重要意义。模块化设计使得施工速度加快，有效缩短施工工期。同时减少变电站湿作业，显著提高变电站建设工艺水平和安全质量。

1 工程概况

某输变电工程设置一座110 kV配电装置楼，配电装置楼地下1层，地上2层，建筑面积3 430 m2，占地面积为1 065 m2，建筑高度13.60 m。1层层高5.1 m，2层7.5 m，最大柱距8.0 m。

配电装置楼三维模型见图1。

2 方案研究

2.1 钢结构方案

主承重结构体系由钢柱和钢梁组成；屋(楼)面结构采用以压型钢板为底模的现浇钢筋混凝土组合楼板；外墙采用双层保温压型钢板或工厂复合压型钢板(三明治夹芯板)，内墙采用轻质板材(如FC板)；优点：外墙彩板可以与内墙同时施工，进一步优化了进度；内墙采用轻质板材隔墙，不需要技术间歇期，施工速度快，后期增加孔洞，产生灰尘少。缺点：墙面开槽修补麻烦，安装时布线要配合好；隔声效果差些，可以增加一层吸声板。

2.2 钢筋混凝土结构方案

主承重体系采用现浇钢筋混凝土框架结构；屋(楼)面结构采用钢筋混凝土现浇板。

墙体结构：外墙采用混凝土砖加单层压型钢板及保温棉，内墙采用混凝土砖砌筑。优点：隔声效果比较好。缺点：墙体容易产生裂缝。设备安装过程中增加孔洞，容易产生灰尘影响设备。

2.3 钢筋混凝土结构与钢结构主控楼的结构计算比较

本文计算时考虑按7度地震计算，采用H型钢柱、梁，楼板采用压型钢板混凝土组合楼板，压型钢板作为结构受力钢筋，也作为施工时的模板。

梁截面主要有HM 440×300×11/18,HN 734×299×12/16,HW 300×300×10/15,HW 344×354×16/16,HW 492×465×15/20,LH 250×150×4.5×9；柱截面主要有HW 400×600×15,HW 600×600×25。梁、柱钢材(主材)总重约435 t。

而钢筋混凝土结构的主控楼，梁截面主要有250×400,250×600,250×800,350×1 000；柱截面尺寸为600×600,600×800。

2.4 钢筋混凝土结构与钢结构配电楼的施工周期比较

经向土建施工单位调研，配电楼施工周期计算共考虑2个方案，即钢结构方案和钢筋混凝土结构方案主体结构工期比较。

2.4.1方案一：钢结构

主承重结构体系钢结构吊装进度：35 d。组合楼板施工：60 d。外墙采用复合保温压型钢板，内墙采用轻质板材(如FC板)：墙体板材安装：35 d。

2.4.2方案二：钢筋混凝土结构

框架梁、柱进度：50 d。钢筋混凝土楼板：50 d。墙体砌筑：45 d，结构强度满足才能拆除模板、排架，开始砌筑墙体。墙体粉刷：35 d，墙体稳定后才能粉刷，否则容易产生裂缝。

综上所述，对于配电装置楼，钢结构方案总工期约为130 d，钢筋混凝土结构方案的总工期约为180 d。

2.4.3施工周期比较

钢结构方案与钢筋混凝土结构相比，共可节省工期约50 d。

钢结构影响工期的因素主要有以下几方面：

1)钢结构梁、柱采用工厂加工、现场装配，可减少现场施工工期；2)钢结构屋(楼)面板施工时，以压型钢板作为现浇混凝土楼板的模板，节省了大量木模板工程量，省却了全部或部分模板支撑；3)由于压型钢板作为浇筑混凝土的模板直接支撑于钢梁上，为各种工种作业提供了宽敞的工作平台，因此浇筑混凝土及其他工种均可多层立体作业，大大加快了施工进度，缩短了工期。然而，由于钢—混凝土组合楼板施工时，前期对变形控制要求较严，容易产生挠曲变形，当组合楼板的混凝土未达到设计强度75%前，不得拆除临时支撑，对裂缝控制严格的组合楼板或悬挑部位，临时支撑应在混凝土达到设计强度100%后方可拆除。因此支撑体系周期较长，费用相对较高。

2.5 钢筋混凝土结构与钢结构配电装置楼的经济比较

根据初步估算得出，按3 430 m2的建筑面积，配电装置楼钢结构方案与钢筋混凝土方案经济比较见表1。

表1 各结构方案经济比较表

3 结论和建议

配电装置楼结构采用钢结构，与钢筋混凝土结构相比，最大可节省工期50 d。综合考虑工期和造价，推荐钢结构方案。

需要注意的是，钢结构在节省现场工期的同时，由于需要提前进行工厂加工，因此要求设计提前提供施工图纸，进而需要更早地确定方案以及设备配套资料。