摘要：快速的城市化发展加速城市电网的发展，在变电站不断地扩建和改建过程中，钢结构因为其质量轻而承载力高、施工工期短、强度高、跨度大、抗震性能好等优点逐渐替代钢筋混凝土结构，在变电站建筑中发挥重要作用，本文分析了钢结构在变电站建筑中的发展优势、不足之处以及相应的解决办法。
关键词：变电站；钢结构；建筑；优势
随着社会的不断发展，我国的电力事业也获得了突飞猛进的发展；城市化进程的不断加快、社会用电需求的增加促进了变电站的快速发展；随着时代的发展，变电站的发展需要满足节能、节材、构件标准化等绿色发展要求，在保障安全的前提下，能够节约能源、节约材料；钢材作为一种新型的建筑材料，因其成本低、性能可靠，逐渐成为建筑行业中不可或缺的建筑材料。根据相关资料统计，自2010年以后钢结构在变电站的扩建和改建项目中的使用的频率逐渐增加，由于我国钢结构的发展时间比较短，目前仍处于探索发展阶段，仍存在很多不足之处，通过对钢结构在变电站建筑中的应用分析，更加了解钢结构在变电站建筑中的发展优势以及不足之处，使钢结构在变电站建筑中更好的发挥作用。
1 变电站建筑的现状分析
为满足日益增长的社会用电需求，变电站的输变电导线由单拼电缆发展为双拼电缆，电缆的水平拉力变大，对钢筋混凝土环形杆的强度要求加大，在此强度作用下，钢筋混凝土环形杆容易出现纵向裂缝，导致混凝土保护层剥落，内部钢筋外露，不但影响美观，在外界环境的影响下，钢筋外露还影响结构的承载力，降低使用性能。
变电站的建筑设计主要依据变电站所需设备的容纳空间作为设计依据，变电站对于设备用房的要求严格，一般是跨度大、长度长，钢结构（主要承重构件由钢材构成）具有的强度大、质量轻抗震性能好、施工工期短等性能可以很好地满足设备用房的空间需求。
2 钢结构在变电站建筑中的应用优势
与传统的钢筋混凝土结构相比，钢结构在变电站建筑的应用具有明显的优势，主要表现在：材料的使用性能、抗震性能、抗风性能、耐久性、节能、造价等方面。
2.1 钢结构的质轻而承载力高
钢材自身的抗压、抗剪、抗拉强度比较高，相同的强度要求下，所需的钢材截面比较小，材料的质量比较轻，自重小，因此与传统的钢筋混凝土结构相比，钢结构的质量比较轻但承载力比钢筋混凝土结构高；假设不同结构所需承担的外部荷载条件相同，钢结构的质量轻，自重小，基础所需承担的荷载比较小，从而降低了对基础的处理，在一定程度上可以缩短施工工期，减少成本。
2.2钢结构具有良好的抗震性能
钢结构因其具有良好的整体性，从而具有良好的抗震性能，安全性好；根据抗震设计规定，在结构的弹性设计阶段，高层钢建筑层间位移是高层钢筋混凝土结构层间位移的1.8倍，根据《建筑抗震设计规范》，钢结构能够抵御地震烈度8度的地震破坏，具有良好的抗震性能。
2.3钢结构可灵活布置，合理利用建筑空间
相同的承载条件下，传统的钢筋混凝土结构的自重比钢结构大很多，建筑的空间尺寸受到限制，往往出现柱子尺寸过大、梁过高、板过厚等情况，结构所占面积过大，建筑空间的使用面积变小。钢结构的质量比较轻，结构占用的面积比较小，相同的荷载条件下，钢结构占用的建筑面积要比钢筋混凝土结构小的多，建筑平面合理分隔，满足变电站建筑设计中不同设备用房的空间需求，合理的利用建筑空间。
2.4构件标准化，减少施工工期，降低成本
钢结构的基础按照传统方式进行现场施工，而其他预制构件是装配式施工，形成标准的建筑体系，实现建筑构件的工厂化加工和机械化施工。变电站建筑一般为2~3层的多层建筑，钢结构可采用现场吊装作业，钢板作为楼板，可现场同时施工，施工流程简单，降低施工周期，降低施工成本。
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2.5钢结构节能环保
钢结构构件的连接方式一般采用焊接或者螺栓连接，预制构件使用时安装，随用随安，施工时占地面积小，施工多属于干式施工，减少污染；钢材属于可回收再利用材料，当建筑达到使用寿命，钢材等建筑材料可以全部回收再利用，使用材料重复利用，节约材料与能源，减少环境污染，绿色环保。
3 钢结构存在的不足之处与解决措施
钢结构在变电站建筑的应用中虽然具有很多的优势，但它仍然存在很多不足之处，例如钢结构的耐火性与防腐性能比较差等，针对不足之处需要采取相应的措施解决。
3.1 钢结构的耐火性能弱
钢结构的耐火性能比较弱，因此钢结构需要采取一定的防火措施。钢结构中建筑的钢梁、屋架、钢柱一般采用钢材，作为建筑的骨架部分，钢结构中的梁、屋架、柱承担着建筑的主要安全。钢材是不燃材料，但随着温度的升高，钢材的力学指标会发生变化，性能也会随着温度的升高而有所改变，例如钢材的稳定性、强度会随着温度的升高而下降。钢材在温度达到350 ℃、500 ℃、600 ℃时，其强度分别对应下降1/3、1/2、2/3；在温度足够高时，钢结构的内部应力也会随着发生改变，进而导致钢结构的承载系统发生问题。使钢结构的稳定性发生改变的温度条件是温度达到500℃，而发生火灾时的温度一般达到800℃~1000℃，在此温度条件下，钢结构会发生塑性变形，失去稳定性，轰然倒坍。
喷涂法、包敷法、水淋冷却法是钢结构普遍采用的三种防火方法；变电站建筑的耐火等级一般为Ⅰ级，可根据具体情况搭配合适的钢结构防火保护方法，但必须满足《建筑防火规范》的要求。变电站采用的钢结构防火保护措施一般是喷涂法，喷涂法使钢结构的表面变得粗糙，从而提高钢结构的防火性能，但是喷涂法会增加钢结构的自重，因此可以适当考虑包敷法。
3.2 钢结构的防腐性能差
钢结构的另一个不足之处是钢结构的防腐性能比较差，由于钢材自身的防腐性能比较差，容易被腐蚀，所以钢结构的防腐性能差。变电站建筑大多建在室外，环境条件恶劣，钢结构的防腐性能差是需要解决的重要问题。变电站建筑的使用寿命一般是50年，因此要选择长久有效的办法解决钢结构的防腐问题。
耐候钢、热浸锌、热喷铝（锌）复合涂层、涂层法、阴极保护法是解决钢结构防腐性能差这一问题常用的五种方法，其中热喷铝（锌）复合涂层是常用的解决措施，热喷铝（锌）复合涂层在钢结构的表面形成一种复合涂层，能够很好地适应构件的不同尺寸，不必因此对构件的尺寸做出限制。热喷铝（锌）复合涂层本质上是使钢结构局部受热，不会使钢结构产生热变形，在对钢结构进行防腐处理之前应对钢结构的表面进行清理，使涂料与钢材完全贴合，从而达到理想的效果，提高钢结构的防腐性能。
3.3 变电站的特殊需求对钢结构的要求
变电站一般由主厂房、GIS室、主变间等构成，变电站与其他建筑不同，变电站作为电力分配设施用来变换、分配、接收电能，变电站的设备间之间有大量的线缆相互连接，设备间的设备安装需要预留大量的洞口，可以利用钢柱、钢梁来解决，但要尽量减少线槽明敷，管线敷设可以采用在墙体上开槽暗敷等方式，最后对墙体进行墙体刮平、粉刷，尽量做到美观。
4 总结
钢结构在变电站建筑中的应用仍然处于初步的试验阶段，虽然钢结构的耐火性、防腐性能较差，但因为钢结构具有质轻而承载力高、抗震性能好、节约材料、节约能源、施工成本低等优势，使得钢结构在变电站建筑中的应用成为一种必然趋势；随着钢结构技术的日臻完善，钢结构在变电站的建筑设计中只要精心设计与施工，一般不会存在安全问题，这使得钢结构在变电站建筑中的应用也会越来越普及；钢结构顺应了绿色环保的时代需求，必然会在变电站建筑中得到更好的发展。
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论文作者:刘娜
论文发表刊物:《电力设备》2016年第16期
论文发表时间:2016/11/8
标签：钢结构论文; 变电站论文; 建筑论文; 性能论文; 钢材论文; 钢筋论文; 构件论文; 《电力设备》2016年第16期论文;