装配式变电站混凝土结构和钢结构的对比分析

装配式变电站混凝土结构和钢结构的对比分析

石威宵

中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司 山西省太原市 030000

摘要：自国家大力推广工业化建筑以来， 装配式建造的技术越来越多的应用在变电站的建造中。国家电网自2007 年以来就开始大力提倡建设“两型一化”变电站，逐步摒弃传统建设方式的弊端。钢结构由于自身重量轻、制造简单、施安装周期短的优点，被广泛应用在各种厂房建筑中，而装配式钢筋混凝土结构则凭借其整体性好， 结构稳定而大量应用在住宅建筑中。对于变电站的装配式建造，这2 种结构选型目前都有应用，但是却没有一个明确的选择标准，本文在装配式变电站的设计中比较了混凝土和钢结构，并讨论了使用两种不同结构形式装配式变电站的优缺点。

关键字：装配式变电站；混凝土结构；钢结构；对比

装配式建筑是当前建筑施工行业发展的重要体现，是建筑行业科学化的发展的重要方向。装配式建筑的发展与普及是传统建筑工程项目发生了巨大改变，变电站建设就是其中之一，随着我国电网工程事业发展，变电站建设项目不断增加，为居民工作生活中电力资源供应了重要保证。在装配式变电站设计中，主要分为混凝土结构装配式变电站以及钢结构装配式变电站两种，是当前装配式变电站建设的主要方式。本文在装配式变电站的设计中比较了混凝土和钢结构，并讨论了使用两种不同结构形式装配式变电站的优缺点。

1装配式建筑特点及适用范围

1.1装配式混凝土建筑。

1. 精度高、质量好、耐久性强。预制混凝土构件在工厂模具中生产，模具可以严丝合缝，混凝土不会漏浆;墙、柱等立式构件大浇筑、振捣方便、效果更好，养护质量、构件的强度、耐久性和精度大大提高。

2. 有效节约材料。装配式混凝土结构建筑节约模具材料达80%以上，减少模具材料消耗，预制构件表面光洁平整，可以取消找平层和抹灰层;减少脚手架材料消耗达70%以上;装配式建筑精细化和集成化会降低各个环节材料与能源消耗。

3. 不受冬季施工影响。装配式建筑把很多现场作业转移到工厂进行，高处或高空作业转移到平地进行;风吹日晒雨淋的室外作业转移到车间里进行；工作环境大大改善，冬雨季施工的成本比现浇建筑降低很多。装配式混凝土建筑适宜发展居住类建筑。

1.2装配式钢结构建筑。

1. 符合建筑节能可持续发展的要求。装配式钢结构建筑是用钢构件作为主要材料，再使用保温隔热，高强度等材料作围护结构完成的建筑。钢结构建筑减少了对粘土砖、砌块、水泥、砂、石、灰的用量，减轻对资源的破坏，保护了生态环境。同时，钢材还可以再次回收利用，在新建和拆除建筑物时对环境污染相对较小，属于绿色节能环保建筑。

2. 强度高、重量轻。钢结构自重轻，约是混凝土结构的一半。由于减小了房屋自重，从而提高了承载力。同时还降低了建筑的造价。

3. 工业化程度高，符合产业发展要求。钢结构建筑的结构构件大多在工厂制作，后经现场加工完成的建筑。钢结构建筑安装方便，适宜大批量生产。钢结构改进了生产方式，促进了建筑产业从粗放型到集约型的转变，促进了生产力的发展。

4. 抗震性能好。由于钢材弹性好，塑性强，因此提高了建筑的安全性可靠性。钢结构具有钢材的特征，强度高、弹性好、塑性区，极大改善结构的受力性能，尤其是提高了抗震性能。装配式钢结构建筑适宜公共建筑、高档住宅、工业建筑。

2装配式变电站设计中混凝土结构和钢结构的对比分析

2.1装配式变电站设计中混凝土结构和钢结构经济成本对比

传统变电站设计都是采用钢筋混凝土结构为主体，然后通过混凝土浇筑的形式进行变电站整体结构建设，而装配式变电站则是通过结构预制构件的形式，采用混凝土预制构件或者钢结构预制构件进行现场拼装和安装施工，实现变电站的建设。成本控制作为设计工作的重要组成，在装配式变电站设计开始前，笔者经过对大量变电站建设成本资料的分析，得出：传统浇筑式钢筋混凝土结构变电站的建设成本约为1450元/m2，装配式变电站建设中的混凝土结构建设成本造价约为1950元/m2，钢结构装配式变电站的建设成本则约为1850元/m2。钢结构装配式变电站的建设成本更低是由于我国钢结构装配式构件预制技术较为成熟，技术发展时间较长，而混凝土装配构件预制则还处于刚刚起步的状态，装配构件预制厂家的混凝土构件预制技术成熟度不足，再加之重量以及运输成本的影响，导致预制成本的增加。因此在进行装配式变电站设计中进行成本控制时，要根据建设现象的实际情况，因地制宜，进行最优化成本设计的考虑，降低变电站的建设成本，提升装配式变电站设计的科学性和适宜性。

2.2装配式变电站设计中混凝土结构和钢结构构件预制和运输技术对比

现阶段装配式建筑构件预制的形式主要有两种：（1）工厂预制构件，也就是由固定位置的装配构件预制工厂进行统一的构件预制，然后通过运输将构件运送到施工现场；（2）游牧式构件预制，是指在施工地点附近进行装配式构件的预制，降低了运输成本，但其预制生产效率以及预制构件的质量相较于工厂预制的形式则处于落后的局面。在装配式变电站设计建设中，混凝土结构与钢结构构件预制中，混凝土结构预制构件本质上属于二次加工材料，在构件预制过程中，涉及到了模板制作安装、钢筋结构制作安装、混凝土构件制备等等，还有养护、脱模，预制等流程，预制周期较长。而钢结构构件则是一次加工材料，构件预制过程较为简单，但钢结构构件预制过程中涉及到了大量的焊接工程，钢结构构件的焊接质量直接关系到了装配式变电站建设的整体质量。因此，在进行装配式变电站设计过程中，要综合对钢结构装配件及混凝土结构装配件的综合考察和评估，从最优化设计角度出发，对装配式变电站建设的结构进行选择。

2.3装配式变电站设计中应进行混凝土结构与钢结构的安装施工技术对比

在装配式变电站建设中，主要的安装施工就是对装配式构件的吊装以及构建拼装节点的连接。混凝土结构装配式变电站建设中，由于混凝土装配构件的重量和体积原因，需要运用大型吊装设备，对现场施工空间的要求较为严格，同时其施工风险性和施工难度也更高，因此也导致了混凝土结构构件的安装施工周期更长。而钢结构装配构件则由于质量较轻以及构件截面较小的原因，吊装施工的难度更低，使用小型机械吊装施工设备仅能够实现对钢结构装配式变电站的吊装对接。而在装配构件的拼装节点连接中，混凝土结构构件的拼装精度要求更高，对施工技术人员的专业技术要求以及机械设备的使用要求也较高，容易受到外界环境因素的影响，而导致构件节点拼装质量受到冲击。因此，在进行装配式变电站设计时，要对施工现场的实际情况和工程技术的成熟性进行充分考察，以保证设计方案的科学性和合理性，选择最优化的装配结构形式。

2.4装配式变电站设计中混凝土结构和钢结构运维工作对比

维护工作对装配式变电站建设具有重要意义，直接关系到了变电站的功能发挥以及供电稳定性和安全性，因此是装配式变电站设计中重要的设计影响因素之一。混凝土结构装配式变电站的耐火耐腐蚀能力都较为优越，对切对外界环境因素影响的抵抗能力也较强，后期进行维护保养时，维护保养更加简单便捷。因此设计要根据施工地点的维护方便性和养护环境条件，进行相应科学化装配结构的选择。

3结束语

总而言之，本文主要从经济成本、构件预制和运输技术、安装施工技术和运维工作上分析了预制混凝土结构和预制钢结构的差异，比较了2种结构方案在经济上和技术上的优劣。综合上述，对于的建筑来说，钢结构除了在维护阶段较为麻烦之外，在其他方面都比预制混凝土结构略胜一筹。因此，在的综合楼建设中选择钢结构更为合适。

参考文献:

[1]盛立军.浅谈装配式钢结构建筑在变电站的应用[J].城市建设理论研究：电子版，2018（21）：61，146.

[2]王英豪，李建辉，张元良，等.装配式变电站混凝土结构和钢结构的对比分析[J].江苏建筑，2018（1）：63-65.

[3]胡春雷.装配式钢结构建筑物在变电站中的推广应用[J].城市地理，2017（12）：158.