王江波
国家电投集团（北京）新能源投资有限公司
摘要：文章以风电场升压站建筑物结构形式选择为研究对象，首先对风电场升压站建筑结构形式进行了具体的阐述分析，随后着重对风电场钢框架建筑物结构设计进行了研究分析以供参考。
关键词：风电场升压站；建筑物结构形式；选择
前言：随着低碳环保、绿色新能源理念逐渐深入人心，人们对于风力发电关注度越来越高。做好风电场升压站建筑物结构形式选择，可以有效提升风电场升压站建筑物建设质量，推动风电产业发展，优化当地电力能源结构，减少燃煤发电造成的污染，对于环境保护、清洁能源发展应用具有重要的意义。
一、风电场升压站建筑结构形式概述
风电场升压站建筑结构形式选择呈多样性变化，一般包括五种，分别是砌体结构、框架结构、框剪结构、简中简结构及框简结构。其中最后两种建筑结构形式多用于高层或超高层风电场升压站建筑物建造，不在文章讨论范围之内。文章着重对前三种建筑结构形式进行了分析，这三种建筑结构形式主要用于单层或多层建筑，具体分析如下：
砌体结构：砌体结构建筑材料呈多样性变化，主要以石料、砖、混凝土为砌体材料。主要优点是材料获取来源广，在具体建筑过程中可以就地取材，并且整体建筑在建造完成后具有良好的保温隔热性，耐久性优良，从造价成本的角度来看也相对较低。但缺点是抗剪、抗弯能力较低，自重较大，缺乏良好的抗震能力，因此非常不适于在抗震设计防烈度较高的地区建造。
框架结构：对于框架结构来说，其主要有梁柱为主要材料，完成整体框架搭建构成，并作为主要的承重体系。主要优点是自重较轻，并且可以大量节省建筑材料，针对建筑内部空间分割也更加灵活，缺点是框架节点的应力较为集中，并且侧向的刚度较小，结构框架较为“柔弱”，因此抗震性能也相对较差。
框剪结构：框剪结构主要由框架结构的基础上发展而来，具体来说，其通过在框架结构中进行一定数量的剪力墙布置，可以使得空间更加灵活多变，在剪力墙的支撑下使得整体结构也更加趋于稳定，能够满足不同建筑功能需求，相对与框架结构而言，其抗震性能也有了显著的提升。
二、风电场建筑物钢框架设计
文章以某山地风电场升压站建筑为例，该升压站为110kV升压站，围墙内总面积为4620m2 ，主要分为两个区域，即生产区和办公生活区，其中生产区包括电气楼、变压器及接地电阻成套装置，位于站区东面。办公生活区包括综合楼、消防水池、生活给水箱等，位于站区西面。 传统的电气楼为钢筋混凝土框架结构，混凝土强度为 C25，基础以钢筋混凝土为主，强度为C20，地下埋深2.5m， 整体结构安全等级为2级，抗震等级可达到4级。钢筋混凝土柱截面具体为 ，钢架梁截面主要分为两种规格，分别是 、 。 钢框架结构除了具备一般框架结构优点之外，基于其自身钢材特性，还具有高强度、高延展性及高韧性等特点，并且在具体施工方面，具有施工周期短、施工成本低、施工效率高等优势。但同样也受钢材自身性质影响，框架结构自身的防锈 、防火性能相对较差，在进行行结构设计时需要特别处理。对于风电场升压站建筑建造来说，其是一个系统、复杂的工程， 涉及环节众多，针对建筑结构体系与建筑结构材料的选择非常重要，并且与建筑物的使用功能和寿命具有密切的关系。基于此，需要从设计方法入手，对风电场升压站建筑结构形式进行科学合理设计，以保证整体建筑功能价值得以充分发挥。
（一）钢框架结构设计
梁柱节点设计。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于该风电场升压站中的电气楼为两层预装式钢框架结构建筑，因此在梁柱节点设计上多采用刚性连接方式，对于该连接方式来说，从构造形式的角度来看，主要包括三种连接节点形式，一是全焊接连接节点形式；二是栓焊混合连接节点形式；三是全螺栓连接节点形式。前两种主要在节点连接时主要采用焊接方式，但针对该项工程而言，由于需要进行现场节点连接作业，而焊接质量具有很大的随机性，不够稳定，因此难以保证现场的焊接质量 ，所以该该工程梁柱的刚性接头设计采用的是高强螺栓连接节点方式。
柱脚与基础之间的连接设计。柱脚通俗来说即是“柱子的脚”，是柱子与基础连接的重要部位，在整体框架平面设计中，柱脚与基础连接为刚性连接，具体来说，以H型钢柱为例，在其底面通过焊接一平面钢板，我们称之为底板，然后将底板放置在以钢筋混凝土为主的基础顶面之上，在此之前，由于混凝土基础的内部预先埋置了钢锚栓，因此可以利用钢锚栓与H型钢柱的底板紧密连接在一起，为保证柱底连接的稳定，还在柱子的底部设置了抗剪筋。
屋面压型钢板设计。在屋面浇筑混凝土，选择模板上，采用压型钢板代替木模板，可以有效节省木模板使用量。基于压型钢板自身轻量、稳定特点，以此更加便于运输与堆放，安装起来也更加方便，并且减少了很多支模工作。总的来说，选择压型钢板作为屋面板底模施工，有效节省了施工量，降低了施工成本，改善了施工条件，提升了施工效率，且相对于木模施工更加安全、可靠，减少了火灾发生几率。除此之外，在设计中采用压型钢板，还更加有利于管线敷设，为管线敷设提供了良好的条件，可以在其中进行隔音、隔震、隔热材料的敷设，促进工作层面性能得到有效的改善。
钢框架结构防腐防火设计
基于钢材结构自身易腐蚀特点，需要做好相应的防腐设计。具体来说包括以下几点，一是钢材上选择具备抗腐蚀能力强的耐候钢，二是采用各种防腐方法做好钢材防腐措施，例如可以采取镀层防腐法，简单来说即是在钢材表面镀上一层稳定性良好的惰性金属，例如热镀锌、电镀锌等，实现钢材的防腐。三是为防止空气中水分等其他有害物质对钢材造成侵蚀，可采用涂层防腐法，简单来说即是可以选择在钢材表面进行非金属保护层涂抹，以达到钢材防腐目的。第三种方式是当下最为流行且应用最为广泛的钢材结构防腐法，主要原因在于应用该方法所需要的涂料来源及种类较多，并且价格低廉，具有良好的适用性，方法操作比较方便，但也存在一定缺陷，即“保质期短暂”，耐久性差，需要定期对钢材结构进行检查维护，而镀层防腐法耐腐年限较长，防腐质量上相对更加稳定，但成本相对涂层防腐法较高。
做好钢框架结构的防火设计也是该项工程的重中之重，具体防火方法主要包括以下几种：一是可以在钢结构的表面进行防火涂料的喷涂，可有效提升钢材防火稳定性，降低火灾发生概率。二是可以选择质量较轻的防火板包裹在钢板表面，对钢板进行有效的隔离，可以降低建筑火灾发生率。三是在钢材防火保护上采用复合式保护方法，全方位做好钢材防火保护，首先在钢材表面喷涂防火涂料，也可以选择其它能够紧贴的钢材结构的防火材料对钢材进行防火保护，然后在外部进行轻质防火材料的包裹，这种方式即是上述两种防火方法的结合。该工程耐火等级为二级，火灾危险性分为戊类，因此结合钢结构耐火极限（钢柱 2.5h，钢梁 1.5h），在防火涂料上需要作涂厚处理。确保钢框架结构的防火性能满足规范及使用要求。
总结：综上所述，在风电场风压站电气楼结构形式中选择钢框架结构，以H型钢作为电气楼主要受力构件，并通过做好梁柱节点设计、柱脚与基础之间的连接设计、屋面压型钢板设计等有效保证整体框架结构质量。在本次建筑结构形式选择设计中，相应钢构件可由工厂进行制作，在正式施工时可直接在现场进行装配施工，有效提升了工作效率，降低了工人的劳动强度，促进经济效益得以有效提升。
参考文献：
[1]华锡江，卢婧. 风电场升压站建筑物结构形式选择[J]. 低碳世界， 2017（22）:166-168.
[2]张宝峰. 国内外风电场海上升压站布置型式标准概述[J]. 中国标准化， 2017（24）23-23.
论文作者:王江波
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/30
标签：结构论文; 钢材论文; 形式论文; 框架结构论文; 风电场论文; 节点论文; 梁柱论文; 《防护工程》2018年第15期论文;