浅谈变电站中型钢混凝土结构技术的运用

2019-01-31薛华山广西绿能电力勘察设计有限公司广西南宁530000

中国房地产业 2019年3期

文/薛华山广西绿能电力勘察设计有限公司广西南宁 530000

现代科学技术日新月异，工程领域作为一个既古老又崭新的行业同样面临着新技术更新的诉求。型钢混凝土组合结构作为一种极具魅力的组合结构形式，具有其他结构所不具有的独特优点，正日益广泛地应用于各类建筑与桥梁结构中。基本上适用钢结构和钢筋混凝土结构的各种结构体系，均可运用型钢混凝土组合结构。正因为型钢混凝土结构有着诸多的优异特点，在各类建筑被广泛应用，将其引进变电站建设当中合理运用，为变电站行业建设创造更好的经济效应。

1、型钢混凝土结构概念

型钢混凝土结构简称SRC，这种结构包含混凝土与型钢构件，两种结构相互结合，其中型钢结构作为骨架，以此浇筑混凝土充实，再将钢筋布置其中，从而组合构成一种结构体系。该体系充分发挥了型钢和混凝土各自的优势，协调变形，共同受力，可以在满足承载力的同时大幅度减小构件尺寸，从而减轻自重，获得更大的建筑实用空间。同时它具有抗震性能好、承载力高、耐火性和耐久性好、成本低等优点，现广泛用于高层、超高层、大跨度结构等重要建筑中。型钢-混凝土的组合是继木结构，砌体结构，钢筋混凝土结构和钢结构之后发展兴起的第五大类结构。

2、工程的简介

该工程是一栋大跨度多层建筑，为110kV变电站和电力应急指挥中心的综合体，总建筑面积13000多平方米，地上3层，地下2 层，建筑高度16.8M; 层高5 米，框架结构。最大柱距为屋面层的22米柱跨。

3、型钢混凝土在本工程的具体应用

本工程原设计方案采用钢筋混凝土结构。突出难点为22米跨的柱梁截面及配筋。经过大量的验算及优化，该柱最终截面为600x900mm，最大单边计算配筋面积为5300mm2，该梁最终截面为400x1600，跨中底部最大计算配筋面积为12600mm2。该传统设计方案，配筋过大，截面过高，无法将大部分钢筋布置于梁顶部或者底部进行有效利用，结构偏于不利，且下方梁高过高，侵占可用建筑空间。基于以上认识，我们对传统方案进行调整优化。经过多方面的研究考虑，并通过各种体系验算比对，最终确定22米跨的框架柱梁采用型钢混凝土结构进行优化处理。型钢柱梁的设计施工按照规范《04SG523型钢混凝土组合结构构造规范》执行，型钢连接处都是采用全熔透焊缝连接。

3.1 型钢混凝土柱的设计

型钢混凝土柱中的型钢基本按稳定形状进行选择，截面可采用H 形轧制型钢或者H 形，十字形，箱型焊接型钢。箱型焊接型钢用于型钢混凝土柱时，箱型焊接型钢截面尺寸不宜大于型钢混凝土截面的一半。与型钢混凝土柱相连的框架梁可采用钢梁，钢筋混凝土梁，型钢混凝土梁。柱中型钢宜安对称配置设计。

本工程型钢混凝土柱全截面为600x900mm，柱内采用H600X300X14X18型钢。最大单边计算面积1500mm2，满足构造要求即可。

3.2 型钢混凝土梁的设计

型钢混凝土梁中的型钢，宜采用工字型轧制型钢或者工字型焊接型钢。型钢的布置，宜将一侧翼缘位于受压区，一侧翼缘位于受拉区，设计时应该考虑在满足保护层要求和便于施工的前提下，使型钢的上翼缘何下翼缘尽量靠近混凝土截面的外缘。

型钢混凝土梁的截面宽度不宜小于300mm，截面高度和宽度的比值不宜大于4。型钢混凝土梁的腹板高度大于450mm 时，在梁的两侧应沿高度方向设置纵向构造钢筋。纵向构造钢筋的间距，对于一级抗震，不宜大于200mm，对于二级，三级抗震，不宜大于250mm，对于四级抗震和非抗震结构不宜大于300mm。

本工程型钢混凝土梁全截面为400x1400m m，梁内采用H1150X250X14X20型钢。最大配筋出现在跨中底部，计算面积为4900mm2，通过两排钢筋布置可以满足要求。

4、施工中存在的问题

4.1 型钢柱需在柱顶部上面生根，而型钢柱底板的安装准确度要求高，底板的预埋锚栓容易和梁主筋发生冲突，所以在钢筋绑扎时位置必须和底板锚栓相错开。底板的大小必须保证柱钢筋能够避开，否则容易出现底板与柱主筋冲突现象。

4.2 型钢柱钢筋的平面布置必须考虑型钢柱的截面尺寸，柱主筋间距不再均匀对称; 落地型钢柱的地下一层、地上一层、顶板均布满栓钉，非落地型钢柱的底层、顶层均布满栓钉，栓钉规格间距为ф19@200，长80mm。内侧箍筋必须错开栓钉设置，柱主筋相应调整，否则箍筋绑扎难度大。

4.3 型钢梁纵向钢筋在梁柱节点的处理方法不一，有纵向钢筋绕过型钢通行，有纵向钢筋与型钢上附加牛腿焊接而成，有纵向钢筋需穿过型钢腹板通行，有纵向钢筋直接锚固于梁柱节点区域。

5、型钢混凝土构件的优点和应用趋势

型钢混凝土结构与其他结构形式相比，有以下4 个特点： 1.型钢混凝土构件比同样外形钢筋混凝土构件的承载能力高出一倍以上，因而可以减小构件截面尺寸，增加使用面积和降低层高。对于大跨度建筑而言，这种做法经济效益显著。2.型钢在浇筑混凝土之前已形成钢结构，且具有较大的承载能力，能承受构件自重和施工荷载，因而无需设置支撑，可将模板直接悬挂在型钢上，这样可以降低模板费用，加快施工速度。由于无需临时立柱，也为进行设备安装提供了可能。同时，浇筑的型钢混凝土不必等待混凝土达到一定强度就可继续进行上层施工，可以缩短工期。3.型钢混凝土结构与钢结构相比，耐火性能和耐久性能优异，同时由于外包混凝土参与工作，和型钢结构共同受力，因此还可节省钢材50%以上。4.型钢混凝土尤其是实腹式型钢混凝土结构的延性比钢筋混凝土结构明显提高，因而具有良好的抗震性能。