（广东天联电力设计有限公司 510600）
摘要：半户内变电站配电装置楼承载着变电站许多重要的设备，为了满足工艺要求，配电装置楼结构存在多项抗震设计不规则情况，在结构设计时需足够重视。通过对220kV某枢纽变电站工程的抗震分析及结构设计，归纳了半户内变电站配电装置楼结构布置、抗震分析和结构设计注意事项及处理办法。
关键词：半户内变电站，配电装置楼，抗震分析，结构设计
一、概述
随着国家经济的快速发展和城市化进程的加快，用电负荷逐步增加，城市变电站建设的需求量也随之增大。同时，城市土地资源日趋减少，为满足节约资源、保护环境，越来越多的城区变电站采用户内变电站。
户内变电站分为半户内和全户内两种布置方式。半户内变电站的布置方式就是把主变压器以外的全部配电装置集中布置在一幢配电装置楼的不同楼层的布置方式。全户内变电站的布置方式就是把主变压器及全部配电装置集中布置在一幢配电装置楼的不同楼层的布置方式。二者主要区别在于主变压器的布置方式。由于半户内布置方式较全户内布置方式不仅便于安装和维护，还利于消防散热和消防的特点，因此在无重度污染源且噪音满足环境的情况下，常用半户内布置方式。该布置方式具备节约占地面积，与周围环境协调美观、设备运行和检修条件良好的优点[1]。
二、工程实例及设计分析
某220kV枢纽变电站工程，采取半户内布置方式，该方案为半户内四台主变较为典型的布置方式。为了配合电气专业工艺布置要求，配电装置楼呈L形布置，沿配电装置楼长边一侧呈一字形布置4台主变，平面布置图见图1。建筑分地下1层，地上3层，地下一层为电缆夹层，屋高为3.0m；一层主要为20kV配电装置室、电抗器室、工具间等，层高5.5m；二层主要为电容器室、蓄电池室等，层高为6.0m；三层主要为220kV GIS室、继电器及通信室等，层高分别5.0m和10.0m。采用钢筋混凝土框架结构，建筑总高度23.0m。配电装置楼剖面图见图2。
根据建筑工程抗震设防分类标准可知，该配电装置楼为重点设防（即乙类）［2］。《建筑结构抗震设计规范》6.1.5条中规定“甲、乙类建筑以及高度大于24m的丙类建筑，不应采用单跨框架结构”[3]，因此，为了满足规范要求，设计时在主变防火墙的位置布置结构柱，形成双跨框架，虽然在形式上能满足规范不采用单跨框架的要求，但是由于主变位置处框架不能布置楼板且纵轴方面结构梁布置受到限制，导致该结构在主变区域框架的刚度较弱，而配电装置区域框架刚度较大。
根据《建筑结构抗震设计规范》抗震概念及三维空间模型计算分析可知该结构存在如下不规则性：1.凹凸不规则，2.楼板局部不连续，3.扭转规则。根据抗震结构设计规范可以判定该结构属于特别不规则结构，规范中规定“不规则的建筑应按规定采取加强措施，特别不规则的建筑应进行专门的研究和论证。”由于该配电楼参考相关典型设计，在典型设计编制过程中，经历了专门研究和评审，但毫无疑问，在设计时对该结构采取加强措施是非常有必要的。
三、设计及结论
半户内变电站的配电装置楼结构设计时为满足电气工艺及规范要求，结构布置时受到很大的限制，导致配电装置楼属于抗震严重不规则结构，增加了结构抗震设计难度，若结构处理不当，将给结构抗震埋下安全隐患。因此在配电装置楼结构设计时需重视结构抗震概念设计，对一些重要结构构件采取必要措施进行加强处理：
1.采用三维空间模型或有限元程序对配电装置楼结构进行分析，力学模型及假定应与结构实际受力相吻合，应该考虑楼板局部变形的影响，计算完成后需对电算结果进行判断和校核，在确认合理有效后方可用于工程设计。
2.为保证抗震计算结构的准确性，必须选取足够多的振型数量，使抗震计算有效质量系数大于90%，如果条件允许可以使抗震计算有效质量系数大于95%。
3.结构抗震设计要求对称、均匀，而本配电楼采用钢筋混凝土框架结构，由于质量中心与刚度中心不重合，结构扭转变形较大，使得结构的位移比不满足抗震规范要求。此种情况在结构计算和梁柱布置时，需通过不断改变梁柱截面尺寸或增设层间梁的办法来控制偶然偏心影响的规定水平力作用下位移比小于1.4，避免结构出现扭转特别不规则。若采用改变梁柱截面或增设层间梁方法计算出来位移比仍不满足，可参考文献[4]中描述方法：当最大层间位移很小（结构的弹性层间位移角不大于建筑结构抗震设计规范表5.5.1规定的0.4倍时，可判定为绝对位移值很小）时，其位移比数值可适当放宽，一般不大于1.6。可以增加整个柱子的截面尺寸来满足该方法要求。
4.地下室钢筋混凝土侧壁和框架柱宜整浇，且侧壁延伸至1.500m处。若侧壁只做到0.000m处，会使0.000m处的柱子出现刚度突变且形成短柱，形成结构的薄弱环节，在水平地震作用下，框架柱在此处极易受水平剪力被剪断，从而使得整个结构被破坏。若在实际工程中实在不能把侧壁做到1.500m处，则需对侧壁顶到1.500m框架柱处的箍筋进行加密处理。
5.由于主变区域框架为满足电气工艺要求无法布置楼板和纵轴方向的框架梁，在结构设计上需对该区域梁柱进行构造加强处理，使梁、柱具备更好的延性和抗地震力的能力。
6.错层柱及扭转位移较大的部位，应采用局部内力增大系数，采用增大后的内力进行结构设计。
参考文献：
[1]论110kV半户内变电站的布置特点杨海宁电力与能源 2008年28期
[2]建筑工程抗震设防分类标准 GB50223-2008
[3] 建筑抗震设计规范GB 50011-2010
[4]建筑抗震设计规范应用与分析GB 50011-2010 朱炳寅编著中国建筑工业出版社
论文作者:梁瑞庆
论文发表刊物:《电力设备》2015年4期供稿
论文发表时间:2015/12/3
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