赵甜甜 刘蕊 张鸣 阴琪翔
（山东电力工程咨询院有限公司 济南 250013）
摘要：根据国家电网公司2013年大力推行“标准化设计、工厂化加工、装配式建设”、建设标准配送式智能变电站的理念，装配式建筑设计成为标准配送式智能变电站设计的重要内容。常用的装配式结构体系包括预制装配式混凝土结构和钢结构框架体系、预制楼板和预制墙体板。其中，钢结构是装配式建筑物的主要结构形式，与钢筋混凝土结构相比，具有施工周期短、抗震性能优、钢材环保、可回收利用的优点，但其防火及防腐性能差[2]，需采取特殊措施进行防护。本文结合实际工程，对常规220kV变电站建筑物中所采用的钢框架结构形式进行介绍，并与常规钢筋混凝土框架结构进行经济对比分析。
关键词：钢结构建筑物；220kV变电站；经济比较分析
目前我国变电站建筑物以钢筋混凝土现浇体系为主，或采用框架结构，或采用砌体结构。为积极响应我国以绿色、循环、低碳理念指导城乡建设，加快绿色建筑相关技术研发推广、大力发展绿色建材、推动建筑工业化的绿色建筑行动,中国国家电网公司、中国南方电网有限责任公司相继开展了多项体现“资源节约型、环境友好型、工业化”的全预制装配式变电站建设的试点工作[1]。
1 工程概况
某220kV变电站位于淄博市临淄区，主变规模：规划安装3台180MVA主变，本期安装2台180MVA有载调压主变，电压等级为220/110/35kV。站内共有110kV生产综合楼和220kV生产综合楼两幢建筑物。
110kV生产综合楼为110kV配电装置、35kV配电装置、继电器室等组成联合建筑，地上两层布置，长39.6m，宽11.00m，层高分别为4.50m，7.70m，建筑面积745.80m2。220kV生产综合楼为220kV配电装置、电容器室等组成联合建筑。地上两层布置，长42.0m，宽13.0m，层高分别为5.0m、8.2m，建筑面积109 m2。
2 建筑物的构造
两幢建筑物均采用钢框架结构，梁、柱采用H型钢，楼板及屋面板采用自承式钢筋桁架模板体系现浇钢筋混凝土楼板。
楼的外部无需装修，采用不同颜色压型钢板夹芯板和装饰条排列组合，形成独特的建筑效果。所有内墙及部分外墙（防火墙除外）采用100厚彩钢岩棉夹芯板，面板采用双层0.6mm厚彩钢板，芯板采用岩棉板，女儿墙内侧采用150mm钢筋混凝土剪力墙，外墙兼防火墙的墙体采用水泥基挤塑板复合墙体，外侧采用60mm厚水泥基挤塑板，中间设置120mm厚防火岩棉板，内侧贴0.6mm厚彩钢板。电气设备房间采用标示型彩色水泥基防尘固化面层。
3 钢结构防腐与防火处理
采用钢结构作为装配式建筑物的结构形式，防腐是非常重要的环节，防腐环节的成败直接影响建筑结构的安全。根据国家电网公司建设全寿命周期变电站的要求，防腐方式和材料选择均应满足耐久性，适应性，抗变形性，节能环保，附着性好等要求。
本工程钢结构的防腐设计耐久年限≥15年，采用冷喷锌防腐方案。该方案对构件表面处理要求低，构件经机械喷砂处理后便可进行喷涂，既可工厂喷涂也可现场喷涂，构件尺寸不受限制，材料环保，后期维护方便，与钢构件具有良好的结合力，具有节能、环保、施工方便、易于维护、全寿命周期成本低等优点，非常符合“两型一化”全寿命周期变电站的设计理念。
钢结构建筑物具有耐火性差的致命弱点，当火灾温度超过200℃时强度开始减弱，当温度超过700℃时，钢结构强度消失殆尽。火灾中钢结构建筑在燃烧15到20分钟左右，就可能发生倒塌。因此，钢结构的防火设计是建筑设计中必不可少的一个方面。
本工程采用喷涂法进行钢结构防火。钢结构防火涂料有三种：厚浆型( 隔热型)、薄型及超薄型防火涂料。根据规范[3]要求, 对于隐蔽的钢结构( 钢柱、钢梁) 及耐火极限高于1.5 h的裸露钢结构，宜选用无机类的厚浆型防火隔热涂料，涂层厚度一般在 7mm以上；对于耐火极限低于 1.5 h、对外观装饰性要求较高的钢结构，一般选用薄涂型的膨胀型钢结构防火涂料，尤其是选用可刷涂施工的超薄型钢结构防火漆( 涂层厚度<3 毫米) 。本工程结合钢结构不同的防护要求采用了厚浆型( 隔热型) 和薄型防火涂料两种，满足相关规范要求。
4钢结构与钢筋混凝土结构的经济比较分析
经济成本是选择变电站建筑物结构形式的重要指标之一，经济、安全、环保的结构形式既符合当前建设节约型社会的要求，也能提升设计方案在竞标时的竞争力。表1列出了同等规模的变电站，采用钢结构与钢筋混凝土结构所需的建筑
工程费用。
表1钢结构与钢筋混凝土结构建筑物的建筑工程费用（单位：万元）比较
与钢筋混凝土结构相比，造成钢结构建筑全寿命周期的成本节约的影响因素有以下几点：
（1）工期缩短，人工费用节约：在相同施工条件下，钢结构建筑的柱、梁、楼板以及维护结构，均采用工厂成品加工、现场安装的施工工艺；较钢筋混凝土结构而言，减少了施工现场湿作业和混凝土的养护工期，从而减少施工现场的人工投入，费用节约43万元；
（2）建筑物各构件的外表面均可满足装修要求，无需另做建筑装修，较钢筋混凝土结构费用节约21万元；
（3）建筑物达到使用年限60年后，钢材可回收利用92万元，而钢筋混凝土的回收价值为0。
综合考虑，钢结构建筑的经济指标优于钢筋混凝土建筑，表明钢结构建筑在全寿命周期里具有较好的综合经济效益，值得广泛推广应用。
5结论
变电站是涉及民生的重要设施，安全、可靠的变电站建筑物是向用电部门提供连续、合格电能的重要保障。与钢筋混凝土结构相比，装配式钢结构具有节约工期、抗震性能优、钢材环保、可回收利用的优点，更适用于变电站建筑物，但钢结构的防腐与防火处理至关重要，务必采取加强措施，确保建筑物结构安全。
参考文献
[1]熊承伟.装配式变电站土建设计.低碳世界.2014,21:53-55
[2]黄维.浅谈钢结构火灾防治. 四川建材.37(5): 239
[3]CECS24:90,《钢结构防火涂料应用技术规范》
[4]GB50016-2014 《建筑设计防火规范》
[5]GB50017-2003 《钢结构设计规范》
论文作者:赵甜甜 刘蕊 张鸣 阴琪翔
论文发表刊物:《电力设备》2016年第8期
论文发表时间:2016/7/18
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