广东永光新能源设计咨询有限公司 黄德权

设计施工环节是变电站建筑结构设计、施工的重要内容，当设计出现问题会对后续施工建设造成影响，加剧资源浪费，同时会对客户用电质量造成影响，安全隐患大、危及生命安全。

建筑选址问题。按照变电站实际特点可知，变电站内部多数设备具备大电压、大电流特点，电路之间容易穿插，外部环境影响大。如山体滑坡、地震等灾害都会危及变电站内部设备运行，还会出现线路短路故障，引发变电站火灾事故，严重威胁人员人身安全。因此须高度重视变电站设计选址，将变电站选择在雷电频发地区会极大影响变电站运行。规划设计期间，多数变电站建筑结构设计人员并没有考虑地址特点的影响，设计前期考察不到位、影响机电设备地理位置选择，从而对变电站正常使用造成影响[1]。

体型设计问题。建筑结构设计中，注重加强抗震效果、合理规划建筑体型，保证平面与空间形状合理性。注重研究建筑地震灾害，不规则体型建筑的地震灾害影响大。不规则建筑空间结构复杂，地震波对建筑结构的影响非常大，会导致建筑出现晃动问题，致使内部结构部件松动及错位，对建筑结构承载能力影响大。对于规则建筑结构地震波也会带来影响，但由于结构规整性与稳定性，不会导致建筑结构出现严重变形。建筑体型设计不仅要优化平面与空间形状、加强结构规则性，还需减少凹凸造型、确保建筑结构两端对称性，维护结构刚度与强度，确保受力分布均匀性。

平面布置设计问题。建筑结构设计中，确保平面布置合理能提升建筑结构质量：平面布置设计合理性可准确划分建筑结构功能，维护建筑实用性与有效性；
建筑结构梁板与柱子布置时，平面布置设计属于基础内容，会直接影响建筑强度与承载能力。所以开展平面布置设计时应联合建筑结构功能要求，确保内部空间效果规划合理，加强空间结构连接坚固性。当发生地震灾害时可降低地震波对空间结构的影响，维护结构稳固性，减少危险与损失[2]。

2.1 做好前期现场调查

注重前期准备工作，可确保工程开展顺利性。在设计变电站建筑结构前应当收集变电站设计材料，深入研究和计算变电站线路设计最优化，明确变电站内部各环节关系。同时，变电站前期规划设计中注重分析变电站地址选择，深入分析变电站选址可行性，考虑变电网络规划总图，按照实际问题开展科学化分析。设计人员注重检查目标建设地点的地形地质，掌握地质承载能力，收集建设资料，验证变电站建设可行性，联合实际建设需求选择适宜地点施工。按照站内规划情况，获得当地政府审批，确保变电站顺利完工。

2.2 选择抗震结构方案

我国各地区情况差异大，所以发生地震灾害等级与频率的差异大。变电站确定抗震指标，应按照地震灾害频率分析选择可缓解抗震危害的设计方案。如，地区地震烈度为7度，变电站丙类建筑采用砌体结构，当普通砖最小厚度不小于240mm时应当确保建筑高度低于21m、层高控制在3m内。变电站建筑内部设备比较多、横墙布置少，应确保建筑总高度小于18m，也可采用框架型结构。在设计结构时，保证建筑层高一致，从而确保变电站建筑各部分结构刚度相同。

2.3 优化平面布置

变电站结构抗震设计时选择科学的平面布置。变电站发生地震灾害时，由于建筑横向地震承载力、水平刚度不满足要求，极易造成建筑倒塌现象，增加变电站经济损失。针对砌体结构，合理设计建筑物横墙间距、优化调整建筑刚度，在调整横墙间距时保证建筑水平高度达标。针对横墙最大间距，应按照不同情况确定，当地区抗震设防为7度时抗震横墙间距最大为15m。变电站建筑平面设置时须明确受力状态，保证刚度与质量对称性，以确保建筑整体规整。变电站建筑竖向布置时应联合横向布置，使建筑结构高度降低，从而优化变电站结构抗震设计[3]。

2.4 合理应用变电站分体柱

短柱抗弯承载能力、抗剪承载力存在不均匀性特点，当发生地震灾害时变电站建筑结构抗剪能力不足极易产生损坏问题，无法充分发挥出抗弯承载能力的作用。在划分性能时，注重加强抗弯承载能力、抗剪承载能力的协调性，在地震作用下，柱子先达到抗弯强度、呈现延性破坏状态，分体柱方法注重系统短柱抗弯承载、抗剪承载。经济技术快速发展加大了建筑结构抗震设计研究力度，特别是建筑结构、地基材料性能、计算理论、动力响应研究成效，有助于提升建筑结构抗震设计水平。

2.5 科学选择和计算变电站结构参数

为确保变电站抗震设计效果须合理选择建筑结构参数，参数选择错误会影响建筑结构抗震性能。规划设计前科学选择建筑结构设计参数，针对无法确定的参数则以实验方式确定。建立地震灾害模型，实行模拟计算与分析，根据标准比例建立建筑模型，在震动台上模拟地震作用，找寻建筑结构抗震薄弱点，确保建筑结构的地震受力合理性[4]。

2.6 注重结构薄弱部分抗震设计

变电站结构抗震设计中，注重优化主体结构抗震设计规范，合理设置封到楼梯间等，全面加强变电站结构抗震效果：在平面布置中，减少转角部位、建筑尽头部位的楼梯间设置；
选择现浇板或梁式楼梯，减少内部结构空旷，同时在楼板端部位置设置梯梁；
当楼层中间位置出现梯段转折点，需在下层楼面设置梯柱支撑梯梁，减少折板楼体结构设计，以免在地震灾害作用下梯板出现折断问题，阻断人员逃生路线。

图1 构造柱与圈梁连接图示

2.7 现有建筑抗震加固设计建议

早期变电站规划设计时都没有考虑到抗震设计，为确保变电站运行安全，对于未抗震设防变电站实行分批化抗震加固处理时，需针对不同工程情况制定相应的加固方案。

原有变电站建筑多为砖混结构，缺乏构造柱与圈梁。在现有建筑外墙设置混凝土柱、拉梁，柱子设置在建筑四角、横梁与纵墙交接位置，拉梁沿着建筑全高设置三道，分别为上部中部和下部，并与原有墙体拉结，即在柱与梁对应墙上植筋，将钢筋深入到新加梁柱内，确保原有墙体与新加梁柱形成一体结构。注重约束原有墙体，提升建筑整体性、抗震能力、韧性。建筑墙体整体性加强后能有效抵抗地基不均匀沉降、总体变形问题；
墙体内外使用钢筋网片、混凝土加强墙体，混凝土厚度为50mm，钢筋网与原有墙体植入筋焊接在一起，从而提升墙体承载能力与变形能力，加强墙体抗剪能力。

变电站配电室跨度大、开间多，为加强外纵墙抗震能力，需在外纵墙之间设置钢筋拉杆，以提升纵横墙整体性；
变电站配电室梁下无构造柱，墙体局部抗压强度不足。在建筑梁下加设混凝土壁柱连接外部新加柱，能满足梁下墙体强度要求。在优化设计时注重整体抗震设计，同时优化局部位置设计，以此实现抗震效果，加强建筑主体、局部结构设计效果；
原有建筑大多为预制板屋顶、抗震性能不足，屋顶保温与防水不满足要求。为加强屋顶刚度实现抗震目的，需拆除原有防水层与保温层，在原有预制板上设置双向钢筋网浇筑层，加强屋顶整体刚度。

原有配电室基础为刚性基础，下方未做好地基处理。为加强基础整体性，保证新加柱基础与原有基础连接，需在原有建筑基础内加设混凝土弹性带，从而提升基础整体性；
在原有超过两米宽的洞口两侧增加混凝土构造柱、底圈梁，保证原有墙体和过梁连接成一体，从而加强刚度。当建筑结构不变时构造柱数量须遵循标准规范实施。针对墙体交叉位置应合理设置构造柱，避免墙体材料脆性发展。

设置抗震构造措施：变电站建筑结构中，抗震构造措施的效果显著，构造设置合理性对结构防震效果影响大。当建筑上部主体结构不同则构造措施也不同。针对砖混结构建筑，沿楼板标高设置水平圈梁，加强内外墙连接度，以提升建筑整体性。圈梁可约束预制板散落，降低砖墙平面倒塌率。圈梁为边缘构件，能够加强屋盖水平刚度。在地震作用下能限制墙体斜裂缝开度与延伸，减轻不均匀沉降对建筑的影响，确保构造柱设置合理性，加强房屋整体性、优化改善结构脆性、加大延性。建筑设置构造柱墙体能够加强变形能力。当墙体开裂后，通过塑性变形、滑移、摩擦方式可消耗地震能量。然而，设置圈梁与构造柱后并未明显改善多层砖混房屋抗裂能力，所以必须做好细节设计控制。

经济发展离不开电力能源支持，对社会生产与生活的影响非常大。变电站连接电厂、用电终端。为了确保电力能源可靠性，变电站应当始终处于安全运行状态。变电站设计中配电室是变电站重要建筑，应当优化配电室抗震设计，同时对无抗震设防变电站配电室、主控室实施抗震加固，以保障电力供应安全性，进一步提升电力企业的重视度。

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