变电站框架结构设计要点研讨

变电站框架结构设计要点研讨

韩宏祥

(定西昌源电力设计咨询有限责任公司)

摘要:变电站框架结构技术对于变电站可持续发展具有十分重要的意义，相关工作人员应当对变电站的框架结构设计要点进行严肃探讨，从而促使我国的变电站结构设计科学、合理。本文主要对于变电站的框架结构设计进行研究，从基础设计、平面设计、梁柱设计、楼梯设计等几个方面加以阐述，并且提出变电站框架设计中应当注意的问题。

关键词:变电站；框架结构；设计要点

变电站主要是将相关设备组装、集合在一起，从而实现电力切断、接通以及调整、改变电压的目的。在整个电力系统中，变电站具有十分重要意义的要属输电以及配电的中心。因此，变电设备的安全对于变电站十分重要。然而，变电站的框架结构设计也具有十分重要的意义，变电站结构主要是指变电站的相关建筑物的结构。目前，我国大多数地区变电站的框架结构中，混凝土已经逐步取代砖混，提高了变电站的安全性、可靠性。本文主要对变电站框架结构设计要点进行研讨。

一、变电站结构设计的重点分析

（一）结构基础设计

首先，采用天然基础时，如果存在地基沉降的问题以及地基较软的情况，应当采用柱下条基。由于节点处的基础面积重复以及双向使用的影响，应当适当对基础加宽，在基础下面用混凝土作为垫层，如果需要防水层，其厚度应当科学、合理、适中。其次，如果变电站的基础较好，并且基础的埋入深度超过三米的时候，可以考虑建设地下室，不但可以进一步减少地基的应力，而且进一步增加承载力。从而可以有效避免地震等自然灾害对结构的冲击。最后，如果地基的基础不符合设计要求，达不到设计的标准，可以考虑将地下室的底板向外延伸。此外，地下室底板浇筑的过程中，应当隔一段时间以及距离进行浇筑，浇筑完成之后两个月，再次使用后膨胀性混凝土对其进行必要的浇筑。

（二）结构平面设计

首先，结构楼板的相关配筋应当为二级钢以上，除非是直径超过12毫米的钢筋，否则不得使用一级钢作为楼板配筋。其中，钢筋应当采用大间距以及大直径的布置，应大概采取200毫米以上至250毫米以下的间距。板上的钢筋的分布间距应当大致相同，虽然可以采用不同种类的钢筋直径，但是直径的种类选择应当少，而不是多。其次，结构的顶层设计，应当使用现浇的楼板，一方面，现浇楼板有助于防水，另一方面，现浇楼板可以大幅度增加结构的稳定性以及整体性。目前，我国的变电站结构设计使用轻质的隔墙作为填充墙，其中过梁大多使用现浇梁带。此外，过梁和构造柱相互接触的时候，过梁应当使用现浇，对于通信室等，由于其中电缆比较多，最好使用活动地板的结构。

（三）框架梁设计

首先，在主梁上布置次梁的时候，不但应当设置吊梁以及附加箍筋，而且应当优选附加箍筋，其次，为了保障次梁以及主梁之间不会出现扭矩现象，最好不要将次梁安装在主梁之上，容易导致构造不稳定。其中，采用现浇板可以有效减少主梁的抵抗扭矩，此外，挑梁应当为等截面，其和挑板的区别在于，由于挑梁的自重占总结构总量的比例较小，因此，变截面的挑梁并不能减少自重，此外，变截面挑梁箍筋不同，不但增加了施工难度，而且变截面挑梁的制作难度也大于等截面的挑梁，因此，应当将挑梁做成等截面，从而不但降低施工难度，而且节约施工成本。

（四）框架柱的相关设计

首先，框架柱所使用的混凝土强度不能在C25以下，起截面积不应当小于350毫米乘以350毫米，从而保障梁纵筋的水平长度符合施工的相关要求，其次，框架柱应当选取大标号的混凝土，从而保障足轴压比的相关要求，并且有效减少截面面积。最后，考虑到地震等自然灾害的影响，其框架柱的轴压比以及配筋应当留有一定余地。此外，框架柱设计的过程中，应当尽量避免使用短柱，如果非要使用短柱，短柱的箍筋不但应当加高加密，而且短柱的纵筋不能过大。从而满足框架柱设计的相关要求，保障变电站的结构设计的科学性、合理性以及可靠性。

（五）楼梯相关设计

变电站结构设计中，应当注重楼梯的相关设计，楼梯设计对于变电站具有十分重要的意义，楼梯的梯段板的厚度应当取楼梯跨度的二十五分之一，其楼梯跨度超过五米的时候，可以使用加大反拱以及增大配筋等手段保障楼梯的挠度。其中，休息平台板为悬挑板的时候，梯段板内的附筋应当大于平台板的上筋，其长度也应当大于平台的板筋。楼层处的休息平台板配筋和楼层板的配筋应当互相适应。此外，不管处于何种状况之下，休息平台以及梯段板平行向钢筋应当互相连通，并且和梯段板的配筋保持一致性。

二、变电站结构设计软件分析

一般来讲，变电站框架结构的设计软件通常为SATWE软件，该软件具有以下几个优点，首先，这款软件的计算结果更符合工程受力的实际情况，是地震力以及风力等的抗侧移刚性分配，而不是简单的按照结构的面积计算受力情况。其次，其通过井字梁进行计算分析，由于软件在计算梁过程中是按照矩形截面进行计算，然而井字梁截面小，从而造成超筋现象，因此，可以将弯矩值取出后，使用T型梁截面做进一步补充计算，而不需要加大梁的高度。最后，本设计软件不但计算速度快，而且其结果安全可靠。

三、变电站框架结构设计应当关注的主要问题

（一）安全耐久问题

首先，根据变电站的所处环境以及变电站结构，并且综合考虑各种因素，包括离子对混凝土侵蚀以及钢筋的锈蚀等因素，在结构的设计过程中，应当注重合理的安全系数，从而提高混凝土结构的抗压以及抗风险的能力。其次，在混凝土结构体系设计以及配置钢筋骨架的过程中，应当对抗裂以及裂缝宽度进行必要演算，从而避免结构开裂导致钢筋受到侵蚀，应当设置必构造钢筋，从而建立合理、科学的构造系统。最后，采取最小的配筋率，从而提高结构的耐久性，不但应当配置限裂钢筋从而限制裂缝宽度，而且应当合理设置后浇带以及变形缝。此外，对于处于恶劣环境当中的变电站，应当采取合理混凝土配比，从而提高结构的耐久性。

（二）防火设计相关问题

首先，电缆属于易燃物品，非常容易引入火灾，然而，电缆作为变电站常见物品，广泛在变电站各种设备上使用，因此，应当考虑防火设计相关问题，应当对阻燃电缆以及分隔电缆进行必要防火设计。在室外以及室内的出口位置，应当设置防火隔板，不仅如此，应当在隔火墙电缆出入口到电缆支架的电缆上，进行必要的防火喷涂。其次，变电站的相关设备也是非常容易引发火灾的设备，比如变压器，其是变电站十分重要以及关键的设备，十分容易引起火灾，在防火设计的时候，相关人员应当严格控制变压器，以及变压器和充油设备之间的距离，如果防火的净距离无法满足规范要求，应当进行防火隔墙设置，并经常检查隔墙材料能否达到防火墙的相关耐火要求。

钢管、混凝土材料相关要求

钢管的壁厚不应小于3mm。实心钢管混凝土构件的外径不宜小于100mm，离心钢管混凝土构件的外径不应小于168mm，对变截面构件的梢径不应小于130mm。其中，钢管的外径D与壁厚t之比应符合下列要求1D≤200mm，t≥20mm。2200mm＜D≤300mm，t≥25mm。3300mm＜D≤600mm，t≥30mm。4600mm＜D≤800mm，t≥35mm。5800mm＜D≤1000mm，t≥40mm。所有焊在钢管上的连接件和一切金属附件，宜在防腐处理及离心成型之前完成。特殊情况下，也可在防腐处理或离心成型之后完成，但混凝土的强度必须达到28d标准强度的70％后方能进行焊接，焊接后的金属附件应重新进行防腐处理。加强管伸人混凝土部分的长度应大于2倍混凝土管的壁厚，并不宜小于100mm。此外，在钢管混凝土构件端部应设置挡浆圈，厚度不宜小于5mm；当混凝土壁厚δ≥50mm时，不宜小于6mm。

四、结束语

综上所述，变电站对于电网安全、经济运行具有十分重要的作用，相关人员应当加强对变电站框架设计的研究，在进行设计的过程中，应当综合考虑变电站所处地理环境以及自身特点，结合防火、抗震等要求，对变电站的基础设计、梁柱设计、楼梯设计、平面设计等方面加以研究，从而设计出合理、经济、科学的变电站框架结构。

参考文献:

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