广东省首座500kV装配式变电站设计探索研究

摘要：随着“绿色经济、低碳经济”理念的推广，装配式成为变电站建设的重要发展方向。广东省首座500kV装配式变电站对主要建筑物、防火墙、围墙进行了装配式方案的探索，主控楼采用钢框架+钢筋桁架楼板+ALC板，单层建筑物采用门式刚架+压型钢板，防火墙及围墙采用现浇混凝土柱预留凹槽嵌镶ALC板。实践表明，装配式方案建造速度快，现场作业少，节约劳动力，质量可控性强，在节能、减排、降噪方面也有常规变电站无法比拟的优势。其建筑材料、结构形式、造价控制等均与常规变电站有较大区别。
关键词：装配式  变电站  预制板  ALC板
Abstract: with the "green economy, low carbon economy" idea promotion, become the important construction fabricated substation development direction. Guangdong's first 500 kV substations to main buildings, fabricated the firewall, the walls of the scheme being exploration, control building adopts steel frame + reinforced truss floor + ALC board, single building the door frame of + pressed steel plate, firewall and wall using cast-in-situ concrete column obligate grooves panel ALC board. The practice shows that fabricated scheme to build speed, field work less, saving labor force, and quality control is strong, emissions reduction, noise reduction in energy saving, also have incomparable advantage over conventional substation. The building materials, structure, cost control, etc have great differences with conventional substation.
Keywords: fabricated prefabricated substation ALC board


中图分类号：TM411+.4    文献标识码：A     文章编号：

1 引言
随着社会发展，传统土建建设模式暴露出一系列缺点：工人劳动强度大，生产效率低，施工速度慢，材料消耗多，环境污染大，质量控制难等。装配式建筑是指建筑构件在工厂预制完成后运输到工地，利用施工机械装配而成的建筑。其建造速度快，现场作业少，节约劳动力、质量可控性强，在节能、减排、降噪方面也有其独特优势。由于上述优点，装配式建筑在国外发达国家得到了广泛应用。国内华东地区也对装配式变电站也进行了一系列研究和工程实践[1] [2]。
广东省内某500kV变电站主要建(构)筑物采取了装配式设计方案。该变电站围墙内占地面积为42506平米。围墙总长度963.5米，高度为2.5米。主变防火墙高度为8.3米，共4面。并联电抗器防火墙高度为6.5米，共16面。主控通信楼为两层建筑物，建筑面积约1800平米(含电缆间)。另有配电室、泵房等单层建筑物。
对比研究了主要的装配式材料，论述了该500kV装配式变电站的建构筑物方案，对比分析了装配式与常规式的造价差异。

2 装配式材料研究
2.1 墙体材料
预制大板材是工业化装配式建筑的主要墙体材料。目前市场常见的预制大板材有：蒸压素纤维水泥板（CCA板）、石膏板、埃特板、压型钢板、蒸压加气混凝土板（ALC板）、玻璃纤维增强水泥板（GRC板）等。
CCA板、石膏板、埃特板和压型钢板属于轻质薄板，保温、防火性能一般较差，用于有保温防火要求的建筑需要另设保温（或防火）棉。压型钢板具有良好的防水性能和耐久性，比较适合变电站的水泵房、中央配电室等采用轻钢结构的附属生产建筑物。其余板材由于防水性能较差，一般用于建筑室内装修作轻质龙骨隔墙板。
与轻质薄板相比， ALC板及GRC板的保温、隔热、防火性能较好。100厚的ALC板墙耐火极限、隔声量分别为3.23h、40.8dB，外墙150厚就可满足夏热冬暖地区的建筑节能要求[3]。相对于GRC板，ALC板已有相关的国家标准并已在电力工程推广应用，技术更为成熟[4]。采用ALC的墙体，室内可直接刮腻子和涂乳胶漆，外装修有多种做法，可以刷外墙涂料、贴墙面砖，也可干挂彩色压型钢板、铝合金板等轻质板材。完成后的装配式建筑室内外观感与常规建筑差别不大，较易为人所接受。ALC墙板无论是室内还是室外，做面层前均无需抹灰，节省了施工工期。另外由于安装方便、施工周期短和防火防水性能优越，ALC板还可用于露天的防火墙和围墙。
ALC板的外装修材料可选用铝塑板、外墙涂料、墙面砖、石材等。铝塑板及外墙涂料都存在耐久性问题，特别是酸雨较多的广东地区。石材除了造价过高外，还因为重量过大而不能直接挂在ALC板上。贴墙面砖则需要耗费大量人工并需要湿作业，与装配式变电站宗旨相违背。外墙采用压型钢板，全干作业且施工安装效率高，耐久性和维护成本低，可回收利用，更符合装配式变电站的发展趋势。
2.2 楼板材料
钢筋桁架楼板是近年来出现的新型楼板形式，常用于民用多高层钢结构的楼屋面板，目前在华东地区变电站及工业厂房中的应用也日渐增多。其主要受力钢筋以钢筋桁架形式在工厂焊接在镀锌钢板底模上，现场施工只需铺设绑扎部分分布钢筋，利用镀锌钢板底模直接浇注混凝土。这种楼板的主要优点在于现场无需搭脚手架并且减少了钢筋铺设绑扎工作量，因此可以有效加快施工进度。然而，作为一种新型楼板，钢筋桁架楼板也存在一些弊端：首先是目前生产厂家少且价格偏高，国内厂家基本集中在江浙一带，异地运输成本较高；其次，相关的设计、施工、质量验收规范尚不完善，产品质量良莠不齐。

3 主要建构筑物方案
基于对上述装配式材料的研究，该500kV装配式变电站采用了如下方案： 
(1) 主控通信楼：主结构采用钢框架(箱型柱+H型钢梁)，楼屋面采用钢筋桁架楼板，围护墙体为150厚ALC板，内墙刮腻子刷乳胶漆，外墙挂压型钢板。钢结构采用冷喷锌防腐体系。部分装修要求较高的房间，采用铝合金穿孔板吊顶，石膏板封闭H型钢梁侧面。其它房间直接利用钢筋桁架楼板底模压型钢板作为天花。
(2) 单层建筑物：主结构采用门式刚架轻钢结构，外墙采用内外两层单层压型钢板夹棉和复合压型钢板，屋面为双层压型钢板复合保温隔热屋面。
(3) 防火墙及围墙：均采用现浇钢筋混凝土柱设凹槽，横装150厚ALC板。围墙顶部采用ALC花纹装饰板。ALC板的两端嵌镶在钢筋混凝土柱预设的槽内，空隙用细石混凝土填实。墙板表面涂丙乳密封液一道、披防水腻子一道、刷外墙防水弹性涂料两道。

4 造价对比
常规500kV变电站中，建筑物一般采用混凝土框架砌体填充墙，内刷涂料外贴瓷砖；防火墙一般采用现浇钢筋混凝土墙；围墙一般采用砖砌。该变电站采用装配式方案后，土建造价为911.76万元，相对于常规式造价509.79万元增加了约80%。可见采用装配式方案后，土建造价增加较多，主要原因有以下几点：
(1) 墙体材料ALC板及楼屋面钢筋桁架模板均为异地采购，单价较高；
(2) 由于建筑立面效果受围护压型钢板质量影响很大，采用了单价较高的知名厂家产品。

5 结论
(1) 该500KV变电站采用装配式方案后，土建造价增加了约80%。但土建施工工期减少了约两个半月，现场湿作业和施工废料大幅度减少。装配式方案在工期、环保方面表现出很大优势。
(2) 综合考虑防火、防水、隔声、保温隔热、外装饰等性能，ALC板是目前最适合装配式变电站的墙体材料。目前主要困难在于其厂家集中在江浙一带，异地采购成本较高。但推广应用后，其运输成本问题应会逐步得到改善。
(3) 防火墙采用装配式方案后，避免了清水混凝土大模板的现场拼装，减少了现场混凝土浇筑量和降低了施工难度，各方面优势十分明显，是一种值得推广的防火墙方案。


参考文献
[1] 王尉, 王磊, 杨明.“两型一化”变电站设计的初步实践. 武汉大学学报( 工学版)，第41 卷增刊，2008 年7 月.
[2] 肖向东，司为国，戴阳，郭正兴. 预制装配式变电站设计和建造技术研究. 建筑技术，第39 卷第12 期，2008 年12 月.