用轻型装配式结构建造两型一化变电站概要.docx
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用轻型装配式结构建造两型一化变电站概要
第5期·
用轻型装配式结构建造“两型一化”变电站
肖向东,司为国
（江苏省电力公司,南京市,210024
[摘要]用高强的钢结构为骨架和以轻质保温、易于安装的ALC板为围护体系来建造轻型装配式的“两型
一化”变电站,避免了施工过程中大部分的湿作业,实现快捷化建造,使现场文明施工提高到更高的层次。
该新型变电站建造方式充分贯彻了国家电网公司建设“两型一化”变电站的要求。
[关键词]
钢结构;ALC板;轻型装配式;“两型一化”
中图分类号:
TM63
文献标志码:
B
文章编号:
1000-7229（200905-0025-04
基金资助项目:
江苏省电力公司科技项目（J2007001收稿日期:
2008-12-08
:
（,0引言
变电站的建造长期以来沿用了就地采购砂石、
砖块、钢筋、水泥等建筑材料,现场绑扎钢筋、立模、拌制混凝土、浇筑、养护、砌筑填充墙并粉刷等传统模式。
这种作业因建造队伍的技术水平参差不齐而使工程质量很不均衡,同时施工周期较长,现场文明管理难度较大,与国家电网公司建设“两型一化”变电站的要求存在一定差距。
2007年以来江苏省电力公司积极探索的轻型
装配式变电站是深入贯彻落实国家电网公司“两型一化”建设要求的一项重要创新。
轻型装配式变电站的设计有别于传统的变电站设计,其总平面布置、电气工艺布置、建筑设计、结构选型、建筑构造等都与传统变电站有较大的不同。
轻型装配式变电站建筑具有高效率、高质量、节能环保的优点,同时可实现工厂化生产、标准化施工、减少现场湿作业和节约构件运输费用等。
当构件形成规模化生产后,还具有较高的经济性,完全符合今后电网建设发展的需求。
本文主要介绍江苏省电力公司的轻型装配式变电站的轻钢结构和围墙建造经验,以供相关工程设计施工参考。
1ALC板介绍
轻型装配式变电站的墙面、屋面等围护结构材
料均采用蒸压轻质加气混凝土预制板,简称ALC
（AutoclavedLightweightConcrete板[1,2]。
ALC板在国
内属于一种科技含量较高的新开发应用的新型建筑
材料。
它是以生石灰、硅砂、水泥为原料,以铝粉为发泡剂,经过一系列工艺流程,最后在高温、高压蒸汽养护下获得的多孔硅酸盐制品。
ALC板是一种性能优越的新型轻质建筑材料,广泛应用于工业民用建筑领域。
ALC板在我国已有近10年的使用经验,相继
完成了国家标准设计图集《蒸压轻质加气混凝土板（NALC构造详图》（03SG715-1和江苏省地方标准《蒸压轻质加气混凝土板应用技术规程》（DGJ32/
J06-2004、《蒸压轻质加气混凝土（ALC板构造图
集》（苏J01-2002（上、下册,上册用于钢筋混凝土
结构,下册用于钢结构。
ALC板内配有一定数量的钢筋网片,板内网片
可根据需要配以单层或双层。
配筋大小根据荷载大小经计算确定。
ALC板的宽度可选范围为300~600mm,10mm
的级差,厂家大批量生产的板宽度为600mm。
通常以600mm为模数来选用ALC板。
ALC板的厚度最小50mm,最大200mm,级差25mm。
ALC板有7种板厚供设计选择。
厚度50mm的ALC板称为薄型板,多用于不受力的部位,如钢梁、柱的防火包裹、外墙保温、轻型屋面等。
厚度75mm的ALC板只用作屋面板和隔墙板。
屋面板以25mm的级差,从75mm到200mm共有6种板厚,各种板厚的屋面板最大长度为1.8~5.2m,可承受的荷载为0.8~2.2kN/m2。
屋面板
放置方式有顺坡和横坡两种,顺坡放置时必须使用轻钢檩条,横坡放置时可直接搁置在屋面梁上。
电力建设
ElectricPowerConstruction
第30卷第5期
2009年5月
Vol.30No.5
May,2009
25
电力建设
第30卷
··
图1二次设备室横向结构计算简图
外墙板以25mm的级差,从100mm到200mm共有5种板厚,可承受的风荷载标准值为0.8~3.0
kN/m2,各种板厚的外墙板最大长度为3.5~6.5m。
外墙板放置方式有横放和竖放2种,可根据建筑的具
体条件选择。
ALC板的截面形式有C型板、TU板和变截面
板3种。
ALC板还有一些特殊规格的板材,如艺术板、角型板、特殊厚度的板（厚度为87.5mm等。
2
轻钢结构与混凝土结构比较
2.1
技术比较
轻钢结构与混凝土结构相比具有轻质高强、空
间布置灵活、较强的抗震能力、工厂化生产、标准化施工等诸多优点,但混凝土结构在防火,耐久性方面有明显优势,因此钢结构的防腐和防火问题,在设计、制作、防护、安装时必须引起足够的注意[3-10]。
2.2
经济比较
经统计分析,同等条件下钢筋混凝土结构常规
方案的每平米工程造价为1400元左右,而轻型装配式钢结构的每平米工程造价为1899元。
当前轻型装配式钢结构的每平米工程造价高于混凝土结构,主要因为建筑内、外墙板、楼板、防火等构的成本较高。
此外,我国劳动力价格低廉,属于技术密集型的钢结构体系,在节约劳动力方面的优势显示不出来。
如果定型化、批量化建造,则可以在一定程度上降低材料成本。
钢结构工程可以缩短工期,相应的工程贷款利息和管理费用大为节省,可以用来弥补较高的建安费。
3工程应用介绍
轻钢结构与轻质材料的围护系统配合组成的轻
型装配式体系,已经在江苏省张家港220kV三兴变电站及扬州110kV东石变电站等工程中得到应用。
张家港220kV三兴变电站的二次设备室、35kV屋内配电装置室和围墙,扬州东石110kV变电站的生产综合室、围墙及主变防火墙均采用了轻型装配式钢结构。
3.1
装配式围墙
装配式钢柱ALC板围墙采用热轧H型钢和ALC板材,现场拼装施工,所有钢构件需热镀锌,围
墙高度为2.5m,围墙钢柱间距4.0m。
围墙结构主要考虑风荷载作用,基本风压为0.4kN/m2,柱顶水平位移限值为墙高/100,经计算热轧H型钢选用
HW125×125,角柱选用[12.6槽钢。
每档柱距有4块条形花纹。
装饰板的厚度125mm,余下的ALC板厚度为100mm,板内双面配筋。
安装时将板的两端嵌入钢柱,围墙板与钢柱翼缘间的缝隙采用定制的硬塑料楔子固定、发泡材料填塞,密封胶封口。
基础为现浇独立混凝土杯口基础,采用微膨胀细石混凝土二次灌注,基础间不设连梁。
装配式围墙可以实现围墙的标准化设计、工厂化加工、机械化安装,达到高效率、高质量、经济环保的目的,缩短了围墙建设的周期。
相对于传统砖砌围墙的主要优势在于实行工厂化生产,质量、效率有保证。
装配式构件生命周期长,具有回收利用价值,符合“两型一化”的建设要求。
3.2轻型装配式房屋3.2.1结构体系
（1横向框架和纵向框架
轻钢结构的横向框架由梁柱组成,可以有多种形式:
单跨与多跨;单坡、双坡与多坡。
轻钢结构的纵向框架由纵梁、柱、刚性系杆、柱间支撑组成,纵向框架中的纵梁、刚性系杆和支撑构件与柱做成铰接连接[4-5,9-10]。
三兴变二次设备及功能用房室为一单层双跨建筑,两跨不等,位于南侧的功能用房跨度为4.025m;位于北侧的二次设备间跨度为12.075m,屋脊在中柱轴线上。
室内净空高度呈南高北低的态势。
南北两部分用内隔墙分隔。
（2结构布置
三兴变二次设备及功能用房室结构形式为装配门式刚架轻型钢结构。
横向是二跨门式刚架（见图
1,梁、柱截面均为等截面,均选用HM300×200（截
面尺寸294mm×200mm×8mm×12mm,中间摇摆柱选用HM250×175（截面尺寸244mm×175mm×
7mm×10mm。
图1中,A、C柱底端均为固结,中间摇摆柱上下端均为铰接,横向梁柱连接处均为固结。
纵向为5等跨排架结构（见图2,纵向梁柱均为铰接,并在4、5轴之间设置一道柱间支撑,对应于柱间支撑开间内设置屋面横向水平支撑（见图3,26
第5期·
·图2
二次设备室纵向结构计算简图
系,保证了整个结构物的稳定。
图3中,连系梁LL1为HM200×150（截面尺寸为194mm×150mm×
6mm×9mm。
（3支撑体系
屋面支撑和柱间支撑构成了整个结构的支撑系统,支撑系统保证了结构框架形成稳定的空间体系。
屋面支撑由交叉支撑杆件、纵向刚性系杆以及刚架梁构成。
一般在设置柱间支撑的开间同时布置屋面水平支撑。
此支撑系统形成沿刚架跨度方向的桁架体系,所以又称为屋面横向水平支撑。
柱间支撑ZC是用φ20mm的圆钢制成,一头焊在连接板上,另一头制成M20mm的螺纹,丝长
200mm,将相同的两根圆钢用花篮螺栓连接。
刚性系杆GXG为φ89mm×4mm的圆形钢管。
3.2.2
围护系统[7]（1墙体
外墙墙体自±0.000m以上采用ALC板,150
mm厚,横放。
用钩头螺栓钩在柱子上。
在门两侧需立小钢柱,采用14号槽钢,上与钢连系梁连接,下与
基础梁连接,一方面固定门樘,另一方面固定墙板。
为了尽量少切割ALC板,门窗的高度尽可能是600的整倍数。
通风机采用无振动的型号可直接安装在墙板上,用角钢框与墙板固定。
±0.000m以下墙体采用240mm厚的灰砂砖砌筑。
内隔墙也采用ALC板,100mm厚,竖放。
下用专用配件与地面固定,上。
（2屋面
屋面板采用125mm厚的ALC板,与屋脊平行铺设,直接搁置在门式钢架梁上。
檐口处的一块
ALC板与钢梁的连接是依靠焊在钢梁上的钩头螺栓相连。
其余的ALC屋面板在板缝的端头,于钢梁上焊一块穿筋压片,与板缝内设置的通长φ8@600
接缝钢筋连接,再用填缝砂浆填实。
女儿墙也用
ALC板,为了女儿墙的稳定在屋面梁上立矩形HW100×100的小钢柱。
3.2.3钢结构防腐与防火
（1钢构件的防腐[11]
钢结构常用的防腐方法有:
（1采用具有抗腐蚀
能力强的耐候钢;（2在钢材表面用金属镀层保护,如电镀锌、热浸锌、热喷锌等,称为镀层防腐法;（3在钢材表面涂以非金属保护层,即用涂料将钢材表面保护起来,使之不受大气有害介质的侵蚀,称为涂层防腐法。
当前涂层防腐是最普遍、最常用的方法,这种方法涂料种类多,价格低廉,适用性强,操作方便,但耐久性较差,经过一段时间需要进行维护。
而金属镀层防腐的耐久年限好,生产工业化程度高,质量稳定。
本工程的大气腐蚀环境为C3,防腐设计预期寿命为高级,所有钢构件均作镀锌处理,镀锌前钢构件表面应采用酸洗除锈,除锈等级应为Sa2
2
。
质量等级应符合现行国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB8923的规定。
（2钢结构防火
目前钢结构常用的防火措施为:
（1在钢构件表面喷涂防火涂料;（2采用轻质防火厚板将钢构件包裹;（3采用复合保护,即紧贴钢构件用防火涂料或其他隔热防火材料,外用防火薄板包覆。
其中喷涂防火涂料保护法的重量轻、施工较简便,适用于隐蔽结构和裸露的钢梁、柱、斜撑等钢构件。
本工程耐火等级为二级,火灾危险性分类为戊类。
根据国家标准《建筑设计防火规范》（GB50016—20063.2.4条的规定,梁柱可采用无防火保护的金属结构。
当火灾危险性分类为丙类时,要求钢构件的耐火极限为:
钢柱2.5h,钢梁1.5h。
钢结构的防火涂料分薄涂型和厚涂型[12}。
（1薄涂型防火涂料又称膨胀型防火涂料,含有机树脂和防火剂。
涂层厚度通常为2~7mm,耐火极限不超过1.5h。
膨胀型防火涂料所含树脂和防火剂遇火升温时会迅速膨胀,使涂层厚度增加5~10倍,形成防火保护层,耐火要求高的局部,可再复合其他,。
图3屋面结构平面布置图
注:
GJ1、GJ1a、GJ2为横向刚架,LL1为连系梁,SC为水平支撑,
GXG为刚性系杆。
用轻型装配式结构建造“两型一化”变电站
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电力建设
第30卷
··
Building
“ResourceConserving,EnvironmentalFriendly,andIndustrialized”SubstationwithLightAssembledStructures
XIAOXiang-dong,SIWei-guo
（JiangsuElectricPowerCo.,Nanjing210024,China
[Abstract]
Byusinghighstrengthsteelstructureasskeletonandlightinsulatedandeasy-to-installALCboardsassurroundingandsupporting
systemtobuildlightassembledsubstationsthatare“resourceconserving,environmentalfriendly,andindustrialized”,itisabletoeliminatemostwetoperationstoexpediteconstructionandraiseon-siteconstructiontoahigherlevel.ThisnewconstructionmethodfullyimplementsSGCC’srequirementsonconstructing“resourceconserving,environmentalfriendly,andindustrialized”substations.[Keywords]
steelstructure;ALCpanel;lightassembled;“ResourceConserving,EnvironmentalFriendly,andIndustrialized”
（责任编辑:
魏希辉
用的钢结构防火涂料与防锈蚀油漆（涂料之间应进行相容性试验,试验合格后方可使用;当不用防锈漆时,确保防火涂料应对钢表面没有腐蚀作用;另外,膨胀型防火涂料每次喷涂厚度不应超过2.5mm,且须在前一遍干燥后方可进行后一遍施工。
在高温下会产生浓烟和有毒气体,且涂层易老化,吸湿受潮后会失去膨胀性,在多层钢结构中应慎用。
（2厚涂型防火涂料为非膨胀型防火涂料,以水泥、水玻璃、石膏为粘结剂,掺入膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、空心微珠等颗粒为骨料的厚质隔热涂料。
涂层厚度通常为15~50mm,通过改变厚度可以满足不同耐火极限的要求。
采用轻钢结构和轻质围护体系建造变电站是江苏省电力公司深入贯彻落实国家电网公司“两型一化”变电站建设要求的探索性创新。
变电站轻钢结构与普通工业厂房的轻钢结构在结构体系上并无明显差别,但由于变电站建筑本身的特殊性决定了变电站建筑中轻钢结构的围护系统,应选用防火、保温、隔热、防水效果好的轻型墙体材料。
ALC板既具备防火、保温、隔热等优良的建筑物理性能,又可以定型化设计、工厂化生产,适合于装配式施工建造,与轻钢结构配合建造变电站,能够真正体现轻型装配式体系的轻质、快速、布置灵活等一系列优点。
可以实现资源节约型、环境友好型以及工业化的建设要求,符合国家电网公司提出的“两型一化”的建设思路。
此类体系已应用于张家港220kV三兴变电站及扬州110kV东石变电站等工程,并且在工厂化生
产、标准化施工、建设周期（三兴变132天建成投运、东石变63天建成投运、节能环保等方面体现出明显的优势。
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[本刊讯]2009年3月30日,全国电力工程造价与定额管理工作会议在北京隆重召开。
这次会议的主要
任务是深入贯彻和落实科学发展观,在深刻分析当前全球经济危机和电力行业发展所面临的新形势下,全面
全国电力工程造价与定额管理工作会议在北京隆重召开
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