摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的现代化建设的发展也突飞猛进。为促进变电站建设的规范、统一，提高建设效率，国家电网编制了通用设计并推广装配式建筑。在应用通用设计时简单套用标准图集，对具体工程可能会造成不必要的浪费，必须针对工程项目实际，结合建筑材料的发展，进行优化和细化设计。结合工程实例，根据功能需要和建筑材料性能，在满足结构、功能要求前提下，按照建筑、节能降噪、防火等要求，对全户内变电站装配式建筑墙体进行优化和细化设计研究，经过计算，确定了墙体构造、用材、厚度等具体设计参数。研究表明：细化设计方法通过多项工程实例检验，细化设计后节省了建材，节约了建筑占地，达到了节能目的。提出的细化设计方法可为同类工程设计和建设管理者提供借鉴和参考，值得推广应用。
关键词：全户内变电站装配式；建筑墙体；细化设计
引言
近年来，随着劳动力成本的不断上升及城镇化进程的加快，建筑工业化、住宅产业化正逐渐改变着建筑施工形式，使混凝土结构房屋的建造由现场浇筑转变为工厂预制、现场装配。相比于现浇建筑，装配式建筑具有生产工业化、设计标准化、管理信息化、节能环保等优点，可缩短工期、减少现场湿作业、降低能耗、降低造价，正逐渐成为建筑行业的主流。墙体作为建筑结构的竖向承重、维护构件，能够实现楼层荷载的竖向传递及风荷载、地震作用等水平荷载的传递、分割建筑空间等功能，因而是装配式建筑中非常重要的结构构件。装配式建筑可分为砌块建筑、板材建筑、盒式建筑等类型，以下介绍各类型装配式建筑墙体力学性能相关研究的进展，旨在为后续研究提供借鉴参考。
1墙体设计分析与计算
装配式建筑墙体可分为预制板类和预制砌块类。在我国，变电站的装配式建筑，结构主体一般为钢结构，建筑墙体常选用预制板中的压型钢板、ALC板（蒸压加气混凝土板）、石膏板等。传统的钢筋混凝土建筑物内外墙是实体墙，在满足结构设计的条件下，基本都能满足节能、降噪、防火等要求，在墙体材料、墙厚上没有更多的设计空间。而装配式建筑墙体，在材料上有多种选择，墙体厚度可以更加灵活，如果使用相同墙体，就会造成不必要的浪费。比如配电装置楼，不同部位的墙体应有区别的进行设计，即便都是内墙，也应根据墙体的耐火极限、节能、降噪、设备安装等因素进行优化和精细化设计，体现出装配式建筑的优点。《国网通用设计》因篇幅受限，装配式建筑墙体只推荐了形式，没有详图设计。陕西西安某110kV变电站，采用《国网通用设计》中全户内变电站110-A2-3方案（应用本文时应以《国网通用设计》中该方案的适用条件为准）。该变电站为城市型全户内变电站，《国网通用设计》统一了配电装置楼的墙体材料：外墙采用压型钢板复合板，内墙采用轻钢龙骨石膏板隔墙。在该工程设计时，根据规程规范的防火、节能、降噪等要求，分别对变电站的内隔墙、外墙，进行墙体参数细化设计研究，内墙主要根据墙体材料耐火极限进行设计，外墙根据防火、节能、降噪等要求进行设计计算。
1.1一般外墙节能计算
变电站一般外墙设计，依据《工业建筑节能设计统一标准》（GB51245—2017）进行计算。根据计算，110-A2-3方案配电装置楼满足节能要求的外墙构造为：金属岩棉板（双面单层彩钢板，中间填充70mm厚、容重100kg/m3的岩棉）+轻钢龙骨单面钉纸面石膏板（20mm厚）。
1.2主变压器室外墙降噪设计计算
变电站主变压器设备会产生一定的噪声，城市户内变电站一般位于城区，距文教区、居民楼较近，容易引发环境矛盾。根据《城市区域环境噪声标准》的要求，当处于标准中规定的五类区域时，不能超过该区域环境噪声的最高限值，因此户内站的主变压器室墙体需要根据所处环境类别采取相应的噪声控制措施，本方案按2类标准控制。国内专家和机构对变压器的噪声特性进行了大量研究，根据变压器频谱样本的平均值分析，最高噪声频谱主要集中在低频段20～630Hz之间；从变压器噪声的1/3倍频程频谱图可以看出，变压器噪声频谱主要集中在1kHz之内。主变压器独立安装于主变室内，变压器产生的噪声通过四周墙体向外辐射，变压器外壳与墙体之间形成平行反射面，形成较强的混响噪声，再加之混响噪声与变压器噪声的叠加，使得主变室内的总噪声声压级提高。为了有效降低室内所承受的噪音，设计采用在内墙体上设置穿孔吸声板的方法，对室内进行吸音处理。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据相关研究，穿孔吸声板孔径选择在3～10mm之间，板厚选择9～15mm，板后空腔深度一般在5～50cm，腔体内填充离心玻璃棉。根据类似工程经验，本案例选择5mm厚穿孔吸音板，8cm厚空腔，内填离心玻璃棉，外加墙体围护结构，可满足2类标准降噪设计要求。
2装配式墙板墙体材料
预制装配式剪力墙结构是以预制或半预制墙板为主要构件，经现场装配、部分现浇而成的混凝土结构。在该结构发展历史上最早出现的是装配式大板结构。作为传递水平荷载和竖向荷载的装配式墙板，除了其自身强度、刚度、稳定性需满足设计要求外，墙板之间的连接问题也是装配式墙板结构的关键技术问题。基于数值模拟对装配式大板结构进行了抗震性能分析，确定了结构性能水平与层间位移角之间的关系，并给出了层间位移角限值；对螺栓连接式新型全装配式剪力墙结构进行了抗震性能研究，验证了螺栓连接及连接钢框的可行性和可靠性；对全装配式混凝土墙板结构的竖向接缝间承载力进行了理论研究；对灌芯装配式混凝土大板剪力墙的抗震性能进行试验研究和数值模拟研究的结果表明，该类型墙板具有良好的耗能能力，破坏过程、破坏形态与全现浇混凝土剪力墙相似，抗震性能相当。由预制的大型内外墙板、楼板和屋面板等板材装配而成，又称大板建筑。它是工业化体系建筑中全配送式建筑的主要类型。板材建筑可以减轻结构重量，提高劳动生产率，扩大建筑的使用面积和提高抗震能力。板材建筑的内墙板多为钢筋混凝土的实心板或空心板；外墙板多为带有保温层的钢筋混凝土复合板，也可用轻骨料混凝土、泡沫混凝土或大孔混凝土等制成带有外饰面的墙板。建筑内的设备常采用集中的室内管道配件或盒式卫生间等，以提高装配化的程度。
3外墙设计
3.1一般外墙
110-A2-3方案配电装置楼除主变压器室外墙外，其他外墙在满足规范要求的耐火极限前提下，主要考虑外围护和节能要求。根据前面墙体节能计算，综合考虑外墙的耐火时间要求，一般外墙的构造层次设计为金属岩棉夹芯板（双面单层彩钢板，中间填充70mm厚容重100kg/m3的岩棉）+轻钢龙骨单面钉耐火纸面石膏板（20mm厚）。
3.2主变压器室外墙设计
主变压器室外墙分两种情况：如果总平面规划与站外建筑物不满足防火间距，主变压器室外墙应同时满足降噪和耐火极限≥3h的要求，主变压器外墙构造（由外至内）为：金属岩棉夹芯板（双面单层彩钢板，中间填充110mm厚容重100kg/m3的岩棉）+3×12mm（耐火纸面石膏板）+100mm（钢龙骨，内填100mm厚容重100kg/m3岩棉）+3×12mm（耐火纸面石膏板）+80mm空腔（钢龙骨，内填80mm厚玻璃丝绵）+穿孔吸声板。如果总平面规划与站外建筑物满足防火间距，主变压器室外墙主要满足外围护及降噪要求，主变压器外墙构造（由外至内）为：金属岩棉板（双面单层彩钢板，中间填充110mm厚容重100kg/m3的岩棉）+80mm空腔（钢龙骨，内填80mm厚玻璃丝绵）+穿孔吸声板。
结语
装配式建筑墙体在变电站中的实际应用还有很多不足，未完全实现工厂化预制，现场还存在较多的组装和二次饰面装修工作量。要真正实现装配式的理念，今后还应在变电站建设中加大新材料的研究、推广和应用。
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论文作者:史锋锋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/12
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