電力建筑結構優化設計對策研究

韋娜

摘要：在設計電力結構設計時，因為電力建筑建設投資大而且自身具有一定的特殊性，所以對其結構的功能性與安全性要求也比較高。最優的結構方案可以使電力建筑結構的性能、性價比以及效益等都得到提高。本文主要以變電站中電力結構的設計優化為切入點，對電力建筑設計優化進行了簡要的探討及研究。

關鍵詞：變電站；建筑結構；設計；優化

1 電力建筑結構體系

電力建筑結構設計是否合理對結構的抗震性、經濟性與施工都有直接影響，應根據環境本身的實際情況，施工條件以及資金情況等因素，合理的確定應使用的結構形式。一般使用混合結構、框架和框架—混合組合結構三種。

1.1 混合結構

混合結構指的是屋頂、樓頂等水平承重結構使用混凝土鋼筋等材料，而墻體等豎向承重結構則使用砌體材料。這種結構的優點是具有良好的豎向荷載能力，并且取材容易，易于施工。缺點是抗拉、抗彎以及抗震能力差，而且平面布置不靈活。

1.2 框架

框架結構體系是指用梁柱剛接組成的結構，其結構可根據需要靈活布置，柱高尺寸根據需要可以隨意取用，平面布置也比較靈活，可以很好地滿足使用要求與生產工藝。并且其結構強度與抗震能力都是混合結構無法比擬的，其豎向荷載能力也很強。

1.3 框架—混合聯合結構

因為混合結構與框架結構各有優缺點，所以出現了另一種框架—混合聯合結構。其根據環境資金等限制結合兩種結構的有點，從而得到最理想的建筑結構。

2 變電站電力建筑結構的設計

2.1 選址

因為變電站在國民經濟和生活中都處于很重到的地位，所以其選址應尤其重視。首先應明確電站的負荷中心，初步在電站負荷中心確定幾個選址方案。因為線路的造價昂貴，甚至高于變電站本身造價，而且線路中還有網損所以變電站應靠近電站負荷中心。在選定的幾個方案中，排除處于滑坡、塌陷區、溶洞地帶以及容易發生滾石的地方，并考慮周圍是否有無墓地以及礦藏的影響。在剩余的方案中選取征用耕地較少且交通便利的的最優位置。

2.2 初步設計

在得到土地選址審批后，就開始了初步設計階段。該階段應根據征用的土地對總平面設計，排水處理以及地基處理的具體設計提出2～3個方案進行對比，從中選取最好的方案。

總平面布置時要對以確定的建筑物進行合理布局，盡量合并公共設施，合理設計道路減少其占地面積。在可行的情況下盡量緊湊建筑，如電容器室與配電室呈一字型建造時可以取消消防間距?？刂剖?、配電室意見電容器室建在同一建筑中可以減少占地，而且不需要考慮消防間距。為減少不必要的施工量，在豎向布置時應盡量利用原有地形，根據地形選擇階梯型或者平坡式布置。階梯型兩平面盡量保持在3.5米之內，此距離有以滿足道路連接。平坡式則應盡量依據原有地形，但坡度不小于5%。擋土墻的高度低于6米屬于經濟型，高于8米之后應盡量采用鋼筋混凝土扶壁式結構擋土墻。并且在挖填方量變動不大時，擋土墻高度越小越好。高度大于7米時，比較適合使用邊坡，此時擋土墻斷面較大不經濟。而開挖高度小于6米時邊坡則不經濟，此時若按1：1放邊坡會增加18m?/m，多增加6㎡/m的征地面積，還需要做護坡，所以此時做擋土墻較為實用。

2.3 場地綠化及硬化

為體現“以人為本”的設計理念，場地綠化和硬化是必不可少的。早期的設計中，受到經濟等方面影響硬化材料多為混凝土硬化或者粘土磚鋪砌。粘土磚鋪砌非常受環境影響，水位較高的，并且土壤堿化嚴重的地區，短期內就會使粘土磚變酥，嚴重破壞了場地硬化，不利于開展工作。而現在水泥磚的興起給場地硬化帶來了極大的便利，不僅像粘土磚一樣使用方便而且不受環境影響。而綠化時，變電站前區多用水泥磚鋪路硬化，路邊采用經濟的綠籬，既美觀又能起到凈化空氣的作用。變電站內則多采用200mm的碎石地坪，地坪下則使用3：7的灰土夯實，并保證其壓實系數不小于0.95.

2.4 施工圖設計

初步設計通過審核后，對于土建的建筑面積、平面布置、結構選型、地基處理等都有了明確的方案意見。施工圖階段就是結合初步設計的審查結果和現行的過節標準，從局部到整體進行設計。并且設計前應明確所有廠家的資料、原料尺寸以及電氣提資等。

3 優化設計的對策研究

3.1 站址方案的比較選擇

通過對多個方案進行全方面的比較，由專業人員進行初步的評定選出最優方案，并確立明確的、合理的、科學的評定標準。結合實際再確立備選方案，以備需要。最優方案選定后還應進一步的進行完善，然后確定最終方案。

3.2 主要結構的方案設計與優化

建構方案設計一般包含立面與平面的方案設計、結構及基礎方案設計、暖通風及水工方案設計?？紤]到變電站的重要程度以及所處位置的抗震強度，其主要建筑物使用鋼筋混凝土來建設，而支架以及構架則使用鋼結構。其平面設計應滿足兩個要求，美觀性以及各功能房間的空間性。其建筑基礎形式則需要根據實際情況來選取。根據土質情況選取天然地基處理、強夯處理或者灌注水泥土攪拌樁等方法，確保地基的承受能力。暖通風設計則需要滿足消防與設備的運行能力即可。

3.3 主建筑結構的施工與抗震

我們應從唐山地震以及汶川地震中西區教訓，提高對變電站抗震設計的重視。對于已有建筑物應進行抗震加固，而將要新建的建筑結構應根據需要與以往存在的問題采取一些有效措施。

建筑結構的抗震能力與地基時密不可分的，地基及場地條件對建筑結構的抗震能力有著直接的影響。在場地選取時應盡量遠離地震帶以及松軟土質的地方。地基的處理時防震的根本方法，如在濕陷性地區采用墊層、打樁或者換土等方法，不可將未處理的濕陷性原土作為持力層。地基基礎與上部建筑結構是協同工作的，在重視上部結構的同時，也應加強地基基礎的處理。

結構選型時由建筑物的用途來決定的，設計結構時應明確傳力途徑以及計算簡圖。增強建筑結構中構造的連接也能有效的增強抗震能力，同時，為避免因局部構件損壞而影響整個結構，應在結構體系中設計多道防線，并保證其具有良好的變形能力。

橫墻作為承擔水平震力的結構，在設計時應嚴格按照要求使用，并使其具有足夠的承載能力。屋蓋、樓蓋的作用是將水平震力傳遞給橫墻，當橫墻之間的距離過大時，應按空曠房屋計算，。水平圈梁也可以有效地增加房屋的整體性以及內外墻的連接性。

擁有了正確的選址以及合理的抗震設計后，還有一個環節尤為重要。施工質量的好壞不僅影響建筑的質量，對抗震設計能否達到預期效果也有一定的影響。所以在施工時，應加強施工監督，確保嚴格按照設計圖紙進行施工，并防止其偷工減料，保障建筑結構能百分百的建造。

3.4 排水及消防系統的設計與優化

因為變電站中生活用水以及消防用水需求量都不是很大，所以可以考慮市政供水。給水系統主要是生活和消防兩方面，盡量將其分開設計。排水系統采用分流排放的方法即可。有一點值得注意，當建筑物與建筑物之間、設備與建筑物之間以及設備與設備之間的距離不能達到消防規定的標準時，應使用防火墻以及防火窗等方法代替處理。

4 結語

根據變電站建筑結構優化設計的研究，大多可以參考應用于其它電力建筑結構的設計中。其排水、消防、抗震以及設計步驟都是相同的。雖然每個建筑的實際情況是千變萬化的，但是只要抓住設計的重點，都可以達到預期的效果。在設計時要參考成功案例中的優點，吸取失敗案例中的教訓，不斷進步，不斷創新才能得到最合適的方案。保證電力建筑的實用性以及安全性。

參考文獻：

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