摘要：主控楼、配电楼和构支架等是变电站建筑中的主要组成部分，在我国大部分地区水泥杆的构支架已经逐步被钢管杆取代，钢筋混凝土框架结构代替了砖混结构的变电站建筑，使得变电站的安全性大大提高。随着我国变电站框架结构设计的标准化，必须要把握变电站建筑框架结构的设计，了解钢结构节点的设计情况，这样才能优化变电站建筑的结构设计情况。
关键词：变电站；建筑框架结构；钢结构；节点；设计
电能通过高电压进行传输可有效降低电能损耗，高压变电站是电力系统供配电的重要场所。变电站组装电气设备安装的结构设计至关重要，是能否满足电力系统的安全运行、保证用户安全用电需求的重要环节。
一、变电站建筑框架结构设计
（一）基础设计
天然基础设计可以应用柱下条形基础，尤其是的柱下扩展基础地基土比较松软的情况，或有效防止地基不均匀沉降。节点处的基础宽度要适当增加，对于柱下节点处基础底面积重复使用的情况，条形基础下方的垫层可以运用C20混凝土铺设100mm，这样基础浇筑混凝土的质量才可以达到设计要求[1]。如果地基土基础埋深超过3m，承载力比较差，可以建设地下室并通过筏板或桩筏基础来提升地基承载力，这样不容易发生地基不均匀沉降的现象。在设计筏板基础时，要保证地基土承载力满足设计要求，通过适当扩大建筑四周的地下室筏板，保证其上部荷载可以均匀分摊。如果筏板长度或面筋较大，可以设置后浇带，在筏板的凝土浇筑60天后进行封堵。进行山区建设时，要及时评价场区的工程地质和水文地质。选建建设场地要慎重，排除对建筑物有潜在威胁或直接危害的滑坡、泥石流、崩塌、岩溶、土洞等强烈发育地段。
（二）平面结构设计
在高度方向楼板可以将建筑物分隔为若干层，保证其受力上为墙、柱水平方向提供支撑和联系杆件，这样墙柱才更加稳定，可以承受水平方向传来的荷载，传给墙、柱和基础。配置板筋要选择二级钢筋或三级钢筋，这样才能够满足其大跨度或重荷载板的受力需求，而且此类钢筋的刚度大，施工过程支座面筋不易被踩趴，可以保证面筋的受力充足。在满足承载要求的情况下，不能设置太大的板筋间距，板筋间距最好在150-200mm之间，要求防水防裂的板板筋间距在150mm以下。要结合其跨度大小来确定板厚，保证单向板板厚在1/30L以上，双向板板厚在1/35L以上。通常普通楼盖厚度在100mm以上，天面层楼板的厚度在120mm以上，钢筋间距在150mm以下，这样就不会因为受到温度应力的影响而发生温度裂缝。
（三）框架梁设计
框架梁可以直接承受楼屋盖的荷载，为框架柱传递荷载，其与框架柱刚接形成梁柱抗侧力体系，主要作用是对风荷载和地震作用等水平方向的力进行抵抗。框架梁的截面高度h范围为1/10-1/18，梁的截面宽度在200mm以上，梁截面的高宽比不超过4。如果梁高较小或采用扁梁，不仅要对其承载力和受剪截面进行验算，也要保证刚度、挠度和裂缝满足相关要求。在梁的挠度计算中，梁的合理起拱值要及时扣除，并考虑现浇梁结构梁受压翼缘的有力作用。进行抗震设计时，梁端纵向受拉钢筋的配筋率在2.5%以下，除根据计算确定外，梁端截面的底面和顶面纵向钢筋截面面积的比值，一级在以上0.5，二、三级在0.3以上；至少配置两根纵向钢筋在沿梁的全长顶面和底面，设计一级、二级的抗震时保证钢筋直径在14mm以上，与梁梁端顶面和底面纵向钢筋中较大截面面筋相比，是其1/4；设计三、四级抗震和非抗震时，保证钢筋直径在12mm以上[2]。
（四）框架柱设计
在框架结构中框架柱可以承受梁和板传来的荷载，为基础传送荷载，是竖向支撑的主要构件。设计框架柱时，要保证柱满足对轴压比的规范要求，这样可以满足抗震时结构柱所需的延性，可以增加截面面筋或提高混凝土标号。而且工程中尽量不使用短柱，这样就不必全高加密布置柱的箍筋。
（五）楼梯设计
在地震、火灾等灾害中，楼梯是建筑内部人员逃生的主要通道，是结构设计中的独立受力构件，所以必须要具有竖向的承载力和相应的抗震性能要求。布置梯梁时要保证不会影响建筑功能的使用，使得梯板受力更加合理，A型楼梯为最好的设计梯型。而且梯柱难满足框架柱的构造要求，全高加密其箍筋。通常1/25-1/30的楼梯跨度可以作为楼梯梯板的厚度，要保证楼梯挠度满足规范要求，所以可以增加梯板厚度或梯板纵向受力钢筋的面筋，纵向底筋面筋更是如此，也可以增加梯板跨中起拱值。如果楼梯有悬挑板休息平台板，就要适当增加其支座面筋，配置时结合配筋增大1.2-1.5倍。
二、变电站钢结构节点设计
（一）事前质量控制
在变电站钢结构施工前，要做好施工准备工作，设置独立的施工项目部门在施工现场，并对项目部相关人员的联系方式进行记录，根据施工组织设计、质量计划、焊接作业指导书与施工手法等资料制定施工计划，促进项目部、监理部门和业主的联系。
（二）事中管理
1.钢结构的制作。在制作加工钢结构前，要做好技术与原材料管理的准备工作，保证材料准备到位，储存场地不会出现排水不通畅的情况，必须要平整通风。而且存放涂料和焊材时要满足防潮、防雨和防火等要求，清晰标识钢材和焊材，保证有齐全的检验报告[3]。
2.钢结构安装。在安装施工钢结构时，要先制作加工钢构件，在检验后进入现场进行安装施工。但是因为受到钢结构件自身的重量与体积的影响，吊装钢结构材料时要根据安装现场的实际施工情况选择起重机。吊装过程中要充分考虑分片分区这一基础条件，保证综合吊装可以选取从平面的中间开始，也可以从某一对称节间进行，吊装单元可以是一个节间的柱网，吊装顺序是先钢柱再钢梁最后支撑，形成一个钢体后才可以向四周扩散。
3.连接施工管理要点。铆接、螺栓、焊接这三个连接是钢结构连接的主要组成部分，建筑工程中螺栓和焊接连接是主要的应用。焊接连接加工方便，构造简单，焊件截面的效果不会被削弱，自动化操作更加方便，可以节省钢材。部分荷载结构连接可以直接承受动力，大部分建筑钢结构连接也可以运用焊接，其焊接时的电弧焊质量可靠。
（三）事后管理
变电站建筑钢结构节点的事后管理和质量控制主要是检测安装、构件的焊接与涂装等过程的质量。在进行质量检测管理事，焊缝的尺寸、漆膜外观和厚度、内部缺陷探伤等都非常重要。在管理安装质量检测时，要检测其安装焊接的质量、抗滑移系数和连接工艺等质量。
结语
变电站建筑的框架结构设计前期阶段必须要做好准备工作，并通过初步设计和施工图设计来优化其时候质量。其框架结构和钢结构节点的设计需要结合其所在地区、地质条件和重要性进行，并把握有效的设计重点，优化其设计质量。
参考文献：
[1]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.
[2]艾华光.浅谈110kV变电站钢结构建筑设计技术[J].低碳世界，2016（21）：62-63.
[3]张文强.浅谈建筑钢结构设计现状及存在的问题[J].黑龙江科技信息，2016，6（44）：24-25.
论文作者:郭增平
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/12
标签：变电站论文; 钢结构论文; 荷载论文; 截面论文; 钢筋论文; 面筋论文; 基础论文; 《基层建设》2019年第17期论文;