全 丽

(成都城电电力工程设计有限公司，四川成都 610041)

0 引言

随着城市用电负荷的急速增长，负荷的密集度也越来越高，变电站的规划、选址等要考虑更多的影响因素。为了改善城市用电环境，一些大容量、紧凑型以及地下变电站也随之出现。在城市建设步伐不断加大，城市电网压力越来越大的今天，要想有效解决城市建设与电网建设之间的矛盾，实现变电站结构设计的实效性、科学性与安全性，就必须在进行结构设计时，对几个常见问题进行全面考虑。

1 城市变电站结构设计的新要求

变电站是电力系统中重要结点，也是城市电网不可缺少的重要组成部分。对于变电站来说内部设备的安全性固然重要，但其框架结构的安全性也不可忽视。变电站结构设计主要是指主控室、配电室以及结构支架等结构体系的设计。随着建筑技术的不断发展，我国大部分城市变电站都采用了钢筋混凝土结构，这便大大提升了变电站的安全性。

以往的变电站大多建设在边远的市郊，受经济与观念的影响，在进行结构设计时，只是简单的为电气设备构筑个保障正常运行的包装外壳，主要考虑的是变电站的功能及设备的运行条件，从而忽略了外观造型、土地利用率以及环境保护等问题。随着城市建设与建筑理念的不断提升，城市变电站已经成为城市面貌体系中不可缺少的一部分，对变电站进行结构设计时，所需要考虑的问题也越来越全面。其中提高土地利用率，节省用地是城市变电站结构设计首先需要考虑的问题;随着人们环保意识的不断增强，变电站的结构设计也应该具有节能环保的特点;另外，在现代建筑科技不断发展的前提下，变电站还要重视对一些高新技术的应用，对设备、工艺的不断完善等;最后，为了美化城市环境，呈现现代城市的新风采，在进行变电站结构设计时，还需要考虑其整体的美观性，以及与周围其他建筑、环境的协调性等。这些都是目前城市变电站结构设计所需要考虑的内容。

2 变电站结构设计

2.1 变电站结构设计的重点内容

1)基础的设计:在采用天然基础且柱下扩展基础较宽、地基存在不均匀性，或地基为软土地基时，可充分利用柱下条形基础。另外，由于在节点部位基础底面积容易在反复利用后产生不利影响，所以应该考虑适当将基础加宽;在变电站基础设计为桩基础时，应该结合该区域的地质资料，选择合适的桩基础类型。通常采用预应力环形杆桩基础的情况较多，桩体可为端承摩擦桩，如果淤泥层较厚，则还应该考虑负摩擦带来的影响;混凝土基础应该在混凝土下方做好垫层，如果有防水需要，应该对防水层的厚度进行明确;当抗震缝与伸缩缝在地面以下时，可不设缝，但要加强连接处，且沉降缝两侧的墙体基础一定要分开;新建的建筑物基础不能比周围既有建筑基础深。如比原基础深，那么必须保证基础间的距离要大于基础间高差的1.5倍～2倍，以避免破坏既有建筑的稳定性。

2)平面设计:变电站的现浇板配筋应该采用Ⅱ级钢，吊钩则可使用Ⅰ级钢。可采用大直径、大间距的布筋方式。钢筋的布置要均匀，板上与板下的钢筋间距要一致，可以采用直径不同的钢筋，但直径的类型不能太多;框架填充墙的隔墙大多为轻质材料，过梁应该采用现浇梁带而非预制混凝土梁。但是必须对轻质隔墙的做法及图集进行标注，如果过梁与柱、构造柱连接时，柱要甩筋，且过梁需要采用现浇混凝土;为了提高变电站顶层的防水性能，顶层应该采用现浇楼板，同时要保证结构的整体性与易装饰性;在电缆较多的房间，比如通信室，地板可采用活动结构。

3)楼梯设计:应该将休息平台与梯段板平行方向的钢筋拉通，而且休息平台与梯段板的配筋也要合适。通常梯段板的厚度可取其跨度的1/30～1/25。当板式楼梯的跨度大于5 m时，应该加强反拱或增加配筋。

4)梁的设计:如果梁的上面有次梁，那么就需要适当的增设箍筋或吊筋。禁止将次梁搭建在主梁支座周围，如果不能避免，则应该充分考虑增加箍筋以及纵筋，以抵抗由次梁引起的主梁扭转问题。通常为了满足抗裂要求，上梁纵筋应该采用小直径、小间距的配筋原则，但是实际上对钢筋间距有着严格的要求，并且也需要与梁断面相互协调，所以应该谨慎考虑。挑梁应该为等截面，从整体构造上，应该尽量避免冲切性破坏与斜截面的弯矩破坏等等。

5)柱的设计:为了减轻轴压比制约，柱应该采用高强度的混凝土，并尽量缩小断面的尺寸。柱也要避免过短，如果为短柱，则应该采用全高加密的箍筋，同时避免使用过大的纵筋。受竖向地震应力的影响，应该注重柱的轴压比及配筋设计。当独立柱上面或中部存在挑梁时，应该保证挑梁长度符合要求。在设计施工图纸时，如果连接钢筋的直径较大，必须采用机械进行连接，而不能进行焊接，机械连接不仅可以保证连接质量，同时也方便进行检查。

2.2 变电站结构设计需要注意的问题

对城市变电站进行结构设计时，还应该考虑抗震问题。进行抗震演算时，采用何种理论计算公式，需要根据楼盖及整体的布置来确定。框架结构应该设计成双向梁柱刚接体系，如果部分框架梁需要搭接在另一框架梁上，则需要对竖向抗震设计进行强化，从震害的特征及强度等方面进行全面分析;设计雨篷时，应该避免其从填充墙内出挑。如果雨篷或阳台的跨度较大，则应该注意其抗扭能力;另外，建筑的长度应该能够满足伸缩缝的要求，如果无法满足则应该采取通长配筋、改善保温、铺设架空层等措施来加以补偿。

3 地下变电站结构设计的重点问题

3.1 地下变电站与上部建筑结构协调的问题

为了减少空间干扰、提高土地利用率，目前很多城市变电站都转移到了地下。受许多因素的影响，地下变电站的结构设计与地上变电站有所不同。设计时还需要考虑地下变电站与地上建筑的协调问题。如果地下变电站的结构设计存在缺陷，不仅会影响到变电站正常功能的发挥，还容易给地上建筑造成一定的影响。地下变电站结构设计时，应该在满足地下变电站各项标准要求的同时，满足地面建筑的间隔距离及采光要求。地下变电站与地上建筑协调的好坏，对设计人员来说是一个考验，它决定着整个工程的质量。设计时应该考虑的问题主要有:电梯井与地下变电站的协调性、主变压室和高压室运动维护的方便性、上层建筑设计的合理性、整体设计的经济性以及变电站与周围环境的协调性等。

3.2 地下变电站的结构设计

地下与地上的主体结构都可采用钢筋混凝土框架剪力墙结构，其跨度应该在10 m～12 m范围内。如果跨度大于12 m，则考虑采用预应力混凝土结构体系。如果主体结构的楼板开洞较大，则必须保证楼板强度与变形在允许范围内。如果地下部分的主体结构梁板所承受的压力较大，则应该考虑梁板的轴向压力影响，可依据压弯构件来计算;如地下水位较高，应该考虑降水施工方案对周围建筑物所产生的不良影响。

4 结语

近年来，我国变电站已经基本实现了标准化设计，甚至部分地区也有了标准化设计的具体方案。对变电站的主控楼平面布置进行了明确，同时也基本明确了层数。在进行设计时，设计人员需要根据具体情况进行相应的调整，来实现预期的规划设计目标。

［1］徐 军.变电站框架结构设计［J］.建材技术与应用，2010(5):27-28.

［2］田 毅，续君兰.浅谈变电站框架结构设计［J］.山西建筑，2007，33(32):65-66.

［3］李 锋.地下变电站与上部建设相结合的结构设计［J］.新建设，2012，11(5):64-65.