变电站单元式辅助用房技术成果简介.pdf
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1、1变电站单元式辅助用房技术成果简介1.概述概述变电站单元式辅助用房(以下简称辅助用房)是指为满足变电站值班及供电等生产、生活需求,采用模块化设计、工厂化生产,其主体刚架、围护体系、生活,以及电气、水暖、通信等设施及预留接口均在工厂内一体化完成,一次性整体运输,现场吊装拼接后即能使用的高度集成化建筑成品。1.1 典型方案根据国网公司 35220 千伏智能化变电站模块化建设要求,结合变电站场地、功能需求、运输吊装等条件,辅助用房每单元标准轴线尺寸为 6 米长2.9米宽3.2 米高,设置警卫室、保电值班室、备餐间、卫生间。现场采用两种拼接方案。表 1.1-1辅助用房尺寸方案拼接后尺寸(mm)(长宽高
2、)一1220029003200二600060003200a)方案一:轴线尺寸(长宽高)12200mm2900mm3200mm图 1.1-1方案一平面布置图b)方案二:外形尺寸(长宽高)6000mm6000mm3200mm;2图 1.1-2方案二平面布置图1.2 基本性能要求单元式辅助用房设计应符合现行国家标准、设计规范的要求。基本性能要求如下:表 1.2-1基本性能序号性能指标具体参数1设计年限50 年2抗震设防烈度63环境温度-25+554隔音性能外墙55dB,内隔墙45dB5耐火等级II 级6燃烧性能A 级注:当超出规定的条件时,由用户和制造商协商规定。32.技术方案技术方案2.1 结构2
3、.1.1 基本设计规定1)辅助用房安全等级为二级,抗震设防分类为标准设防(丙类)。2)采用钢框架箱体结构,主材采用方钢管,辅助支撑系统采用方钢管及 C型钢,屋盖采用冷弯薄壁型钢檩条。3)钢结构梁柱等主要承重构件材质采用 Q355B,支撑及檩条等辅助构件材质采用 Q235B。4)钢结构采用工厂焊接连接。2.1.2 结构布置辅助用房为两个尺寸(6 米长2.9 米宽3.2 米高)相同的的单元拼接而成,因此结构计算时采用一个单元计算。根据工程经验,当结构跨度较小时,若柱距选用较大的间距,会增加檩条的用钢量是不经济的。在设计当中不能过于追求主钢构单位用量,如果只追求用钢量随着柱距的增大,刚架的单位用钢量
4、的确是逐渐下降,但对于其他结构如辅助支撑系统、檩条的用钢量会随着柱距的增大而增大,就房屋的总用钢量而言,随着柱距的增大先下降而后又上升,当柱距增大到一定数值后,钢架用钢量随着柱距的增大下降的幅度较为平缓。因此,在考虑房间布置、基础连接及总用钢量等因素后,经过优化,柱距采用3m 左右的标准化模数,最终结构平面尺寸如图所示。4图 2.1.2-1一层结构布置图图 2.1.2-2屋顶层结构布置图5图 2.1.2-3刚架剖面图2.1.3 结构计算2.1.3.1 结构取值1)恒载、活载、风荷载、屋面雪荷载等按现行国家标准 GB 50009 的规定采用。其中,地坪活载:2KN/M2;屋面活载:0.5KN/M
5、2,风荷载:0.45KN/M2,恒载为材料的自重取值。2)地震作用按 6 度地震力计算。2.1.3.2 计算结果根据同济大学的 3D3S 钢结构设计软件计算分析模型,检验结果表明,结构能够满足承载力计算和位移要求,其中应力比最大值仅为 0.33,位移变形微乎其微,几乎可以不计,杆件挠度最大值为 1.7mm,是跨度的 1/1785,远远小于规范限值。图 2.1.3-4建模模型强度和整体稳定控制表:6表 2.1.3-1最严控制表(强度和整体稳定)强度绕 2 轴整体稳定绕 3 轴整体稳定沿 2 轴抗剪应力比沿 3 轴抗剪应力比绕 2 轴长细比绕 3 轴长细比所在单元4646465254242数值0.
6、3330.2460.3340.0950.01076761)强度应力比图:图 2.1.3-5强度应力比图2)最大位移图:图 2.1.3-6最大位移图3)钢梁挠度图:7图 2.1.3-7钢梁挠度图4)主材杆件型号:表 2.1.3-2钢梁截面表2.1.4 吊耳2.1.4.1 吊耳位置当采用底部四点吊装时,一般情况下吊耳是设置在建筑物的长边方向的钢架上,每边二个吊耳,均匀布置,以保持整体平衡及稳定。如图 2.1.4-1 所示。图 2.1.4-1底部吊装法8考虑到方案二的单元房需要在长边(6 米)现场拼接,当吊装第二个单元房时,受基础短柱尺寸限制,两单元之间的缝隙不会过大,钢绳拆除不便。因此,单元房采用
7、顶部吊装法。如图 2.1.4-2 所示。图 2.1.4-2 顶部吊装法2.1.4.2 吊耳设计经计算,辅助用房每单元房的自重仅为 810 吨,取最大值 10 吨计算吊耳。顶部宜采用六点吊装,也可采用四点吊装,吊装点与钢框架柱焊接。根据规范规定,当一个构件设有 4 个吊环时,设计时应仅取 3 个吊环进行计算。因此单个吊耳所受的拉力标准值 N=10/3=3.333 吨=33.33kN。吊耳厚度为14mm,吊装孔径 32mm,宽度为 100mm,Q235B 材质。如下图 2.1.4-3 所示。图 2.1.4-3 吊耳大样1)吊耳孔净截面处的抗拉强度动力系数取 1.3,活载分项系数取 1.5,构件厚度
8、为 14mm,计算宽度b1=min(2t+16,b-d/3)=23mm抗拉强度=N/2tb1=1.31.533.331000/(21423)=100.9215N/mm22)吊耳端部截面抗拉(劈开)强度劈开强度=N/2t(a-2d/3)=1.31.533.331000/214(34-232/3)=183.4215N/mm23)吊耳抗剪强度抗剪强度=N/2tZ=1.31.533.331000/21447=49.3215N/mm29上述计算值均满足规范要求。2.2 围护材料选择2.2.1 墙板体系2.2.1.1 基本设计规定1)辅助用房外观配色应与变电站主体建筑协调一致。2)外墙板及其接缝设计应满足
9、结构、热工、防水、防火及建筑装饰等要求,内墙板设计应满足结构、隔声及防火要求。3)墙体围护构件采用具有功能性和带装饰的纤维水泥板,中间保温层采用阻燃环保、保温隔热效果好的岩棉材料。主要技术参数如下:墙板材料:纤维水泥板材料组成:外墙:厚度 120mm,由外至内为 12mm 纤维水泥板(带饰面)+防潮密封薄膜+96mm 轻钢龙骨+保温棉+12mm 纤维水泥板(带饰面)内墙:厚度 114mm,9mm 纤维水泥板(带饰面)+防潮密封薄膜(卫生间迎水面)+96mm 轻钢龙骨+保温棉+9mm 纤维水泥板(带饰面)板材尺寸:标准尺寸 310050012mm,板缝宽度 8mm板材密度:1400kg/m3抗折
10、强度:7Mpa湿涨率:0.25%憎水率:98%耐火等级:II 级燃烧性能:A 级隔音效果:外墙55dB,内隔墙45dB饰面要求:室内外侧均自带饰面导热系数:0.18W/m.k抗冻融循环:25 次冻融循环,不开裂、起层、脱落使用寿命:50 年10图 2.2.1-1纤维水泥板2.2.1.2 排版布置布置原则:按 3100500mm 为标准模数横版排版,局部采用同规格纤维水泥板裁切补差,求整齐有序,规则统一;门窗均采用标准模数尺寸,其中门有 0.62.1m、0.72.1m、0.92.1m 三种尺寸,窗有 0.61.2、1.21.2m 二种尺寸,窗台高度 0.9m,使门窗孔洞顶标高保持一致,减少板块裁
11、切方便板块现场安装。在进行墙体轻钢龙骨结构设计时,经过对墙板模数尺寸多次的研究,为满足板材标准规格(宽 0.5长 3.1m)对轻钢轻钢墙身结构调整为 0.50.6m 分格布置排版。图 2.2.1-2墙身龙骨图为进行批量化生产,减少异型板,降低成本,排气扇、空调管穿墙等小洞口均开在单板的中间位置,增加板整体刚度的同时也降低板的生产成本。11图 2.2.1-3排版布置图2.2.1.3 板材连接1)板材的连接板材采取干挂方式,先用 1.2mm 厚铝合金装饰线(卡槽)按照板材模数与墙体结构龙骨用 4.825mm 的不锈钢螺丝连接,然后把纤维水泥板插进卡槽中,最后在卡槽与板材的缝隙中打密封胶封闭。12图
12、 2.2.1-4板材的连接图 1注:卫生间墙身需添加防湿密封薄膜并满涂防水涂料两层。13图 2.2.1-5板材的连接图 22)雨棚与墙板、结构的连接雨棚采用轻钢结构,#8 槽钢为主要受力结构,中间铺设轻钢龙骨后,采用折型铝板封闭。具体方式:预先在工厂将焊接有 2M10 螺杆(间距 500mm布置)的钢板焊接于墙体龙骨上,到工地后安装好墙板后将雨棚悬挑部分用螺母固定于连接钢板上,最后在与墙板的接缝处用密封胶封闭。如下图所示。14图 2.2.1-6雨棚与墙板、结构的连接153)两单元房墙体之间的拼缝连接外墙接缝处连接:在工厂预先采用 10mm 折 L 型钢板焊接于立柱上,运至现场安装好墙身板块后,
13、用 M12 螺杆(间距 500mm)互相拉结,突出部分现场采用 2mm 折型钢板(不锈钢材质)收口,用平头不锈钢螺丝(间距 500mm)与钢柱固定,最后在墙板的接缝处用密封胶封闭。如下图所示。图 2.2.1-7外墙接缝处连接内部过道接缝处连接:待辅助用房就位后,在过道处用 6mm 厚纤维水泥板(带饰面)封闭,铝合金装饰线护角。纤维水泥板采用不锈钢螺丝固定在周边的龙骨上,如下图所示。图 2.2.1-8内部过道接缝处连接162.2.2 屋面体系屋面采用结构找单坡形式,坡度不小于 5%,二层柔性防水,防水等级为 I级。当采用有组织排水时,可现场加装 PVC 排水天沟及落水管(成品),通向附近的雨水井
14、,落水管距地面高度 1m 处设置检查口。构造层次由下至上为:6mm 纤维水泥板+屋面檩条+保温棉+15mm 纤维水泥板+聚合物防水涂料+1.5mm 三元乙丙防水卷材+浅色防水保护涂料。两单元拼缝处预先在工厂用 10mm 折 L 型钢板(不锈钢材质)焊接于横梁,运至现场后,用 M12 螺杆(间距 500mm)互相拉结,突出部分现场采用 2mm折型钢板收口,用平头不锈钢螺丝(间距 500mm)与屋面板固定后,采用密封胶封闭。如下图所示。17图 2.2.2-1屋面体系2.2.3 地坪体系房间地坪做法是在钢结构底座和轻钢龙骨上铺设 20mm 纤维水泥板作为基板,再满铺防湿密封薄膜,最后使用 6mm 纤
15、维水泥板作为地面饰面板,卫生间及备餐间地面粘贴 PVC 塑胶做为面层以防水。纤维水泥板板缝之间采用压条和美缝剂勾缝。辅助用房吊装前,基础范围内回填土需压实回填,并应按当地习惯性做法做好防潮层,以防使用过程中地下潮气进入室内。辅助用房就位后,两单元拼缝处采用铝合金地板压条封闭。18图 2.2.3-1地坪体系2.2.4 室内悬挂空调、热水器与墙板连接:由于纤维水泥板与螺丝咬合力度欠佳,较重物品不能安全地固定在墙体上,所以必须在需要挂重物的墙体上用螺丝固定2mm钢板作为加强板,加强螺丝与墙体的咬合力度,同时钢板应采用螺丝与轻钢骨架固定。19120图 2.2.4-1室内悬挂图中阴影部分是 2mm 钢板
16、,使用 4.816 不锈钢螺丝固定于墙身龙骨上再安装室内墙身板材,这样就可以避免封盖板材后找不到墙身龙骨固定。2mm钢板只用于需悬挂于墙身的物件(如空调、即热式小型电热水器)。2.3 门窗1)门窗的选用:外门窗气密性能分级不低于 4 级,水密性能分级不低于3 级、抗风压等级为 3 级、隔声性能分级为 3 级。门窗玻璃的选用应符合 11J508建筑玻璃应用构造和 JGJ113-2015建筑玻璃应用技术规程中相关要求。20建筑物外墙采用钢质防盗门,内隔墙为木质门,采用断桥铝合金窗,中空玻璃 6+12+6mm。2)门窗、窗台窗套节点门窗安装方式:封盖好墙身板材后,在窗台处在门窗预留孔上用螺丝连接于窗
17、台龙骨,固定后内外四周打上密封胶防水,最后室外使用断桥铝合金门套窗套收口,如下图所示。图 2.3-1门窗、窗台窗套节点2.4 装饰装修1)室内墙身:室内墙身使用纤维水泥板(带饰面)作为饰面,板缝间使用铝合金卡槽连接,此连接方式一方面可以保护清水板边角减小损坏,另一方面可以遮挡板与板拼接的胶缝。21图 2.4-1室内墙身装饰装修2)天花吊顶:由于本建筑为单坡,屋顶左右高度不统一影响美观,因此使用 6mm 纤维水泥板吊顶天花找平,板表面采用丙烯酸乳胶漆处理,顶标高为 2.5m。3)给排水系统:为整体美观,给排水管暗敷于墙体里。图 2.4-2排水布置图22图 2.4-3给水布置图4)供电系统:为整体
18、美观,供电走线暗装于墙身,由配电箱出线沿墙身集中到天花厚再分布到各开关插座,在结构墙身龙骨开直径 30mm 过孔,在过孔处用直径 25mmPVC 管保护电线引上天花。图 2.4-4平面布置图23图 2.4-51-1 剖面图图 2.4-62-2 剖面图图 2.4-73-3 剖面图24图 2.4-84-4 剖面图3.附属设施3.1 电气辅助用房的电气设施含照明及接地设施。3.1.1 照明设施1)配电箱设置辅助用房共设置配电箱 2 个,分别布置于警卫室及保电值班室。其中布置于警卫室的配电箱主要给备餐间、警卫室及其所属卫生间的负荷供电;布置于保电值班室的配电箱主要给保电值班室及其所属卫生间的负荷供电。
19、配电箱箱体采用厚度不小于 1.5mm 的 304 冷轧钢板制作,外形尺寸(深宽高)=90460290mm,嵌入式安装,布置于警卫室及保电值班室进门处,箱底距地面 1.3m。2)开关及插座设置保电值班室、警卫室、备餐间及卫生间等应设置照明开关,其中,保电值班室、警卫室采用额定电压 250V,额定电流 10A 的单联双控暗开关,布置于进门处及床头旁,面板底部距地面 1.3m;备餐间及卫生间采用额定电压 250V,额定电流 10A 的单联单控暗开关,布置于进门处,面板底部距地面 1.3m。保电值班室及警卫室应设置插座,选用额定电压 250V,额定电流 10A 的两极加三极联体插座,底边离地 0.3m
20、。3)灯具设置警卫室、保电值班室、备餐间、卫生间等均应设置正常照明设施,其中警卫室、保电值班室正常照明采用 LED 灯具,额定工作电压为 AC220V,0.75 水平面照度300l,安装方式为嵌入式;备餐间正常照明采用 LED 灯具,额定工25作电压为 AC220V,0.75 水平面照度200lx,安装方式为嵌入式;卫生间正常照明采用 LED 防水灯具,额定工作电压为 AC220V,地面照度100lx,安装方式为嵌入式。3.1.2 接地每单元房底框四角各设一个接地槽钢,为便于现场安装,方案一设置在单元房的长边方向,方案二设置在单元房的短边方向。接地端子采用8mm 槽钢,尺寸为 16080mm(
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- 变电站 单元 辅助 用房 技术成果 简介
