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摘要：电力行业的不断发展使得当前我国的变电站土建结构的标准逐渐升高，因此，我们需要对其在施工设计过程中的问题进行分析，并采取相应的措施来改善，进而规范当前变电站土建结构的施工设计。对于变电站的结构设计来说，设计时应当重点满足强度、稳定、变形、抗裂及抗震等要求，并在总结实践经验和科学试验的基础上，积极慎重地推广国内外先进技术，因地制宜地采用成熟的新结构和新材料。本文主要对变电站结构设计要点及注意的事项进行了探讨分析。
关键词：变电站；结构设计；结构体系；内力分析
0前言
当前，电力行业的设施建设逐渐成为了我国经济发展的助力，因此，为了保证我国各种用电设备的正常使用，对现有的变电站进行改造建设的工程项目数量越来越多。变电站土建结构的设计和施工的基础环节是设计施工环节。如果土建结构的设计中出现问题，则会影响后续的施工架设，导致资源浪费，同时影响用电客户的用电质量，并带来一定的安全隐患，有时甚至危及他人的生命安全。因此，我们需要高度重视变电站土建结构设计的规范，保证施工的合理性、科学性、可靠性。
1、变电站结构体系考虑
对于变电站结构设计，应根据建筑的重要性、安全等级以及抗震设防烈度等而采用合理的结构体系。通过工程实践表明，对于变电站结构的梁及柱宜采用现浇钢筋混凝土结构，对预留孔较多的部位或防水要求较高的屋面、楼面宜采用现浇钢筋混凝土板。同时，变电站建筑物在经济合理和非强侵蚀介质环境的情况下，可采用轻型钢结构，如热轧轻型型钢、轻型焊接和高频焊接型钢、冷弯薄壁型钢以及薄钢板、薄壁钢管等作为主要受力构件的结构，并在构件设计上并应优先采用定型的和标准化的构件以及标准化的节点型式，以及优先采用与轻型钢结构相适应或配套的建筑材料。对于变电站结构的屋面大梁宜采用钢筋混凝土结构或钢-混凝土组合结构，受施工限制且跨度超过15m时也可采用钢屋架，对于跨度超过18m时也可采用网架结构。
2、变电站结构设计荷载取值技巧
变电站建、构筑物应根据结构破坏可能产生的后果（危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等）的严重性，采用不同的安全等级。500kV变电站的主要结构（如主控制楼、500kV配电装置结构）宜采用一级，其余结构宜采用二级。对于变电站中的屋外变电构架的关于导线荷载及设备自重的取值问题。导线荷载应由工艺专业提供，应考虑最低温、最大风、最大覆冰和安装检修工况条件下导线悬挂点所产生的水平张力、垂直荷重和侧向风压的标准值，导线的偏角，弛度和荷载因子。
3、变电站结构设计技巧
对于变电站的构件技及其材料的选择应满足使用年限要求，并应考虑材料供应，构件加工制作以及施工安装的具体条件，力求结构合理、构造简单，合理统一构件的尺寸和规格，便于工厂化制作和机械化施工。同时对于变电站中的最低设计使用年限25年的屋外配电装置构架、支架，可根据地区的工程经验采用钢筋混凝土环形杆结构。对于最低设计使用年限为50年的屋外配电装置构架、支架宜采用镀锌钢结构或钢管混凝土结构，横梁宜采用钢结构。
（1）紧凑型的屋外构架结构可采用局部联合布置方案或全联合布置方案，构架结构布置满足联合受力的同时，应尽量减少或消除温度应力的影响。变电构架柱一般宜优先采用人字柱结构或空间桁架结构；但根据工程具体情况，在满足运行、安装和检修条件下，也可采用单杆或单杆打拉线（条）结构。而对于组成构架柱的结构杆件应尽量减少弯矩效应，当杆件承受较大弯矩时宜采用空间桁架结构。
（2）针对变电站建筑中的屋外配电装置构架，设备支架等露天结构，必须根据大气腐蚀介质，采取有效的防腐措施。对通常环境条件的钢结构宜采用热镀锌或喷锌防腐。通过结合工程实践经验，笔者认为对于人字柱的根开与柱高之比，不宜小于1/7。打拉线构架平面内柱脚根开与柱高（地面至拉线点的高度）之比，不宜小于1/5。构架梁的高跨比（高度与跨度之比）：格构式钢梁不宜小于1/25；钢筋混凝土梁不宜小于1/20；单钢管梁直径与跨度之比不宜小于1/40，单钢管联系梁直径与跨度之比不宜小于1/50，采用单钢管梁时应注意采取预防微风振动的措施。
同时对于构架设计应设有便利维护检修人员上下的设施。对半高型和高型布置的构架应合理设置必要的维护检修和运行操作的通道。高型及半高型屋外配电装置构架供人员上下的扶梯宽度不应小于0.60m，双侧扶手的扶梯及水平通道宽度不应小于0.80m；扶手栏杆高度不宜小于1.10m。隔离开关操作平台的宽度应比设备尺寸大1.0m（每边加0.5m），同时应设置防止坠物的护沿，护沿高度不宜小于0.05m。供维护检修人员上下的直爬梯的设置应满足带电检修的上人条件，梯宽不宜小于0.30m。半高型及高型配电装置的平台，走道、扶梯及牛腿宜采用钢筋混凝土结构，当采用钢平台、钢梁及钢牛腿时，应考虑其防腐及维护的方便。
（3）另外，对于变电站中当建筑物长度大于55m时，宜设置后浇带。后浇带可每隔40m～55m设置一道，应设在对结构受力影响较小的部位，宽度为800mm～1000mm，钢筋宜贯通不切断，宜在后浇带两边配置适量的加强钢筋。在后浇带区段中间，可设置一道膨胀混凝土加强带。同时变电站结构所采用的后浇带应通过建筑物的整个横断面，分开全部墙、梁和楼板。后浇带的混凝土应在主体结构浇筑28d～60d后进行，浇筑时宜用微膨胀混凝土。
（4）对于变电站结构中的钢筋混凝土屋盖的温度变形及砌体干缩变形引起的顶层墙体的水平裂缝及各层墙体的八字裂缝，可根据具体情况采取下列措施：屋盖上设隔热板或其他保温隔热措施；减少屋盖温度变形对墙体产生推力的各种措施；减少墙体干缩变形的各种措施。
（5）对设有钢筋混凝土圈梁的带壁柱或钢筋混凝土构造柱的墙体，在柱的间距小于或等于30倍圈梁宽度且圈梁高度不小于120mm时，圈梁可视作不动铰支座来校验柱间墙体的高厚比。同时对于结构设计的承重墙，当梁跨度大于4.8m（对砖砌体）或4.2m（对砌块和料石砌体）时，梁的支承面下应设置混凝土或钢筋混凝土垫块，遇圈梁时垫块与圈梁宜浇成整体；当梁长大于或等于6m（对砖砌体）或4.8m（对砌块和料石砌体）且墙体厚度等于240mm时，其支承处宜加设壁柱或采用其他加强措施；当梁为预制结构且跨度大于或等于9m（对砖砌体）或7.2m（对砌块和料石砌体）时，其支承处应加构造柱，其端部应采取锚固措施，并应与柱或垫块锚固连接。
4、变电站结构计算简图及其内力分析
对于变电站结构的计算简图的假定应符合结构的实际构造和受力情况。对空间杆系、多层构架的内力分析宜采用三维结构计算模型进行内力分析，也可简化为平面杆系。采用全联合构架结构计算模型进行内力分析时，应考虑构架联系梁轴向刚度的影响。对于由钢筋混凝土环形杆或钢管混凝土构件组成的人字柱，在主要承受水平力作用时，可按拉压杆不等刚度的刚架进行内力分析（刚度比可取1：2），也可按等刚度进行分析。在进行结构的内力分析以及变形验算时，其抗弯刚度可近似地按下列规定选用：对格构式钢结构，可按实腹式构件的刚度乘以下列的修正系数，对焊接结构取0.90，对螺栓结构取0.80。
另外，对于变电站中的构架在正常使用状态下的变形限值。文章通过结合笔者从事变电站结构设计实践经验，对变电站的结构体系、荷载选取、构件设计等问题进行了深入探讨，提出了相应的设计技巧，以有效地满足变电站结构强度、稳定、变形、抗裂及抗震等要求。
5、结束语
综上所述，变电站运行的安全性、稳定性和可靠性是保证电网正常服务群众的基础，因此，在变电站的土建结构设计过程中，需要根据当前设计要点与注意事项进行分析，掌握、找寻最优的解决办法，进而通过保障设计方案的质量来保障后续施工的质量，最终促进我国电力行业服务质量的提升。
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