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开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇电气抗震设计,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:电力建筑;高架电气装置;防震
中图分类号:TU文献标识码:A文章编号:1672-3198(2008)05-0337-02
1 高架电气防震装置研究的意义
强烈的地震给世界各国人民造成了巨大的灾害,地震中大量建筑物的破坏与倒塌,是造成地震灾害的直接原因,结构的抗震设计是结构工程领域的重要课题。在震害调查分析中发现,建筑物即使按照传统的抗震设计方法进行设计也有倒塌的现象,因此为了保证重要建筑的安全,结构工程师们转向对新的抗震设计方法即结构控制的研究。通过在结构上设置控制机构,由控制机构和结构共同控制抵御地震动等动力荷载,使结构的动力反应减小,从而有效地减轻地震灾害。同时随着国家经济的发展,变电站工程建筑形式要求越来越复杂-平面上不规则,立面上也不规则,而且需要在楼板上竖向布置电缆,对结构局部刚度有所削弱,同时需要较大的内部空间,水平刚度较小。在地震作用下,这些结构将发生较大的扭转,加重这些建筑的破坏,因此制约着结构建筑形式的多样化发展,对变电站工程中建筑的扭转响应控制迫在眉睫。
电力系统是生命线工程的重要组成部分。在地震中,电力系统一旦发生破坏,可能造成震区及周边地区的大面积停电,严重影响救灾及震后的重建工作。高压电气设备在地震时是应该首要保护的,而其中尤以高架电气设备最为重要,相比其他电气设备,高架电气设备由于位置较高,动力响应较大,容易破坏,一旦震坏则更难修复及更换,也是震后难以通电运行的关键所在。而现在对于电气设备的抗震在实际设计时考虑的较少,主要是由于设计人员认为电气设备生产厂家已经考虑了设备的抗震,故在设计时未考虑设备的抗震。从历次震害调查发现,高架电气设备没有像设计人员想象的那么安全,很多高架电气设备遭到严重的破坏,因此对于高架电气设备抗震研究迫在眉睫。
2 新型高架电气隔震装置
对于高架电气设备的隔震不但要使隔震层的水平刚度小,最重要的是隔震装置要能抵抗大震下的产生的倾覆力矩,然而普通的橡胶隔震装置不能抵抗大震下在隔震层产生的倾覆力矩,因此普通的橡胶隔震装置不适合应用于高架电气设备的隔震控制,必须开发新的隔震装置对其进行隔震。由高架电气设备对隔震装置的力学性能要求可知,隔震装置必须能够承受大震下电气设备对其产生的拉力,而且必须水平向的刚度较小。装置在水平向的刚度较小,而竖向的刚度较大,能够提供较大的拉力。装置的钢材主要采用Q235钢材,以保证水平向刚度较小,而且该装置材料造价较低,材料可以就地取材,因此比较容易实现。
3 330KV电压互感器隔震设计
3.1 工程概况
该项目来源于某高烈度地区的新建330kV变电站工程,根据《建筑抗震设防分类标准》和《建筑抗震设计规范》 (GB50011-2001),设防烈度8度(0.309)。场地类别II类,设计分组第一组,场地特征周期取 Tg=0.35秒,不考虑近场影响。设计目标减小电气设备的水平向地震加速度及设备顶点与底面的相对位移。隔震支座设置在支架顶部,将330KV电压互感器与支架隔开,以达到隔离地震能量、减小电压互感器水平地震作用的目的。330KV电压互感器隔震设计如图1所示:
图1 互感器隔震设计图
3.2 材料属性
对于上部结构330KV电压互感器由瓷套组成,下部支架由钢材组成,各材料的属性表1所示:
3.3 隔震装置刚度确定
采用有限元分析软件SAP200建立隔震装置的有限元模型,通过计算分析小震下隔震层x向Y向水平刚度1.61×106N/m,大震下隔震层装置的部分屈服,故考虑刚度的退化,取小震时刚度的0.2倍。
3.4 计算分析与构造措施
利用时程分析法,对该结构选用三条实际地震记录和一组人工模拟加速度时程曲线,分别选取El-Centro波、Kobe波、波、Taft和所拟合的人工模拟地震波(兰州波)。对该工程进行了分析,加速度峰值取为:多遇110.0cm/s2,罕遇510.0 cm/s2,对结构分别进行不隔震、隔震小震、隔震大震情况下计算。
(1)结构基本周期:
(2)隔震支座最大压力:
考虑竖向地震作用,取构件重力荷载代表值的20%,隔震支座的压力设计值由1.2×永久荷载标准值+0.2×构件重力荷载代表值求得。计算结果表明,隔震支座最大压力设计值小于隔震装置竖向承载压力。
(3)隔震效率:定义隔震效率为=隔震后设备顶点最大加速度/隔震前设备顶点最大加速度,计算结果见表3
(4)罕遇地震时隔震支座验算:
①隔震层在罕遇地震作用下隔震层水平剪力标准值平均为8.9lKN,设计值11.58KN。小于4个M18螺栓的剪力承载力设计值。
②隔震支座在罕遇地震作用下隔震层的弯矩标准值平均为25.03KN.m,螺栓的拉力设计值为25.73KN,小于螺栓容许拉力值。
③隔震装置A构件的拉力设计值为25.73KN,小于竖向容许拉力值为。
④隔震支座在罕遇地震作用下平均最大位移为2.89cm。
(5)隔震支座以上结构设计:
隔震层以上结构应采取不阻碍隔震层在罕遇地震下发生较大变形的措施。上部结构及隔震层部件应与周围固定物脱开,与水平方向固定物的脱开距离。
(6)隔震支座以下支架结构设计:
隔震层以下结构的强度、刚度、稳定性对上部结构安全至关重要,应务必使该部分结构具有较大的安全储备。根据抗震规范GB500II-2001要求,隔震层以下结构的地震作用和抗震验算,应按罕遇地震作用下内力组合进行验算。水平剪力Vi为11.58KN、轴力N为ZI.87KN,弯矩为上部结构在罕遇地震作用下产生的弯矩+Vi H,H为支架柱高。
参考文献
[1]周锡元,阎维明,杨润林.建筑结构的减震、减振和振动控制.建筑结构学报,2002,23(2):2-12.
[2]李宏男,阎石,林皋.智能结构控制发展综述.地震工程与工程振动,1999,19(2):29-36.
[摘要]结合实际工程,简单讨论下石油化工项目变配电所抗震设计中常遇到的几个问题:建筑形体不规则性的影响、单跨框架问题、楼梯间对框架结构抗震设计的影响。
[关键词]抗震设计、不规则、单跨框架、楼梯间。
0. 前言
变配电所是石油化工项目中的重要建筑物,对其抗震设计应予以重视。《石油化工建(构)筑物抗震设防分类标准》(GB 50453-2008)[1]将其划分为乙类建筑,即“地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建(构)筑物和可能发生较严重的次生灾害的建构筑物”。
1. 工程概况
1.1. 结构形式及安全等级
本工程为福建中景石化园区新建化工项目公用工程中的35kV变配电所,为现浇钢筋混凝土结构,无地下室,地上三层,室内外高差为300mm,室外地面到主要屋面板板顶的高度为15.500m。
设计使用年限为50年,结构安全等级为二级。
1.2. 地震作用参数
抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.10g,设计地震分组为第三组,场地类别为Ⅱ类[2],特征周期为0.45s。
2. 建筑形体不规则性
2.
2.1. 不规则性的判定
建筑功能划分及空间布置详见图1(图中的剪力墙及抗震缝为结构专业要求增设)。
2.1.1. 平面规则性判断
建筑平面典型尺寸见图1,对照《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)[3](简称《高规》)图3.4.3,本工程主要平面尺寸为(不设缝时):
长度方向尺寸:L=67m,b=7m; 宽度方向尺寸:B=13m,Bmax=21m,l=8m。平面尺寸及突出部位尺寸的比值为:L/B=5.1>4(长宽比偏大),l/Bmax=0.38>0.35(凸出部分比例过大),l/b=1.14>1(凸出部分长宽比较大)。参照《高规》3.4.3条条文说明:“平面过于狭长的建筑物在地震时由于两端地震波输入有位相差而容易产生不规则振动,产生较大的震害 [3]” ;“平面有较长的外伸时,外伸段容易产生局部振动而引发凹角处应力集中和破坏[3]”。
根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)[4](简称《抗规》)3.4.3条规定及其条文说明,l/Bmax=0.38>0.30,判定结构属于“平面凹凸不规则”类型。
通过PKPM系列软件的SATWE程序计算,可以发现,不设缝时,结构的扭转效应非常明显。例如:在X向规定水平力作用下(考虑偶然偏心),水平最大位移比为1.41;在Y向规定水平力作用下(考虑偶然偏心),最大层间位移比达到1.75。因此,结构属于典型“平面扭转不规则类型”[4]。
不设缝时,结构在9轴处会存在错层,错层高度(2100mm)超过结构梁高,且错层面积较大超过该层楼板总面积的30%,依据《抗规》3.4.3条条文说明,判定结构属于“楼板局部不连续”[4]。
综上所述,不设缝时,结构存在三种平面不规则类型,即:凹凸不规则、扭转不规则、楼板局部不连续,而且扭转效应非常明显。
2.1.2. 竖向规则性判断
经SATWE程序计算,不设缝时,结构无竖向不规则情况出现。.
2.2. 结构布置方案的确定
根据《抗规》3.4.1条条文说明的解释,当结构存在三种不规则类型时,应判定结构属于“特别不规则”[4]类型,说明结构布置(从抗震设计角度来说)很不合理。这种情况很大程度上是建筑方案先天存在的,而建筑空间很多方面又受到电气专业(主项专业)技术要求的约束和局限,调整余地不大。这种情况下,只能通过调整结构布置,尽量改善不规则程度。
2.2.1. 结构布置一次调整
首先尝试在9轴位置设置一道抗震缝,将原结构从基础顶面至屋面完全分开,变为两个独立的单体,以解决错层问题(该抗震缝同时也将整个建筑的两大功能区分开,即变配电区域和辅助办公区域)。但SATWE程序试算表明:分开后的两个单体仍存在结构不规则问题。
1) 变配电区域:
长宽比偏大L/B=48/13=3.69,接近于4。
扭转位移比仍然偏大。例如:Y最大层间位移比达到1.89。
2) 辅助办公区域:
平面凹凸不规则。
平面扭转不规则。在X—偶然偏心地震作用下,平面凸出部分的边榀角部位置的层
间位移最大,为结构层间位移平均值的1.22倍。
二层层高为5800mm,而三层为4000mm,导致二层的侧移刚度(考虑了楼梯刚
度)小于三层侧移刚度的70%,按《抗规》规定,判定结构为沿竖向的侧向刚度不规则,二层为软弱层。
2.2.2. 结构方案二次调整
1) 变配电区域修改
经分析,位移比太大主要因为结构长宽比偏大,结构平面为沿X方向的细长形状,并有平面局部突出。为此,结构在5轴位置再设置一道抗震缝,将变配电区域分为两部分。调整后,各部分位移比均明显减小。
2) 辅助办公区域修改
通过减小三层柱截面(从而减小三层侧移刚度)后,二层的侧移刚度超过了三层侧移刚度的70%,二层不再是软弱层。对于平面凹凸不规则和扭转不规则的问题,只能调整结构内力并加强抗震构造措施。
综上所述,上部结构方案在两次修改后,有效减小了结构的扭转不规则程度,解决了错层问题,结构不再是特别不规则。最终结构分为三个独立的单体,即“塔1”、“塔2”、“塔3”(见图1)。
3. 单跨框架问题
“塔1”及“塔2”的顶层在Y向均为单跨框架结构,且跨度较大,达到13m。这一方面造成顶层层间“抗侧刚度较小,更严重的是该层的结构超静定次数少,一旦柱子出现塑性铰(在强震作用下不可避免),出现连续倒塌的可能性很大,在汶川地震、台湾集集地震等历次地震中均有许多震害实例。”[5] 《抗规》第6.1.5条明确规定:“甲、乙类建筑以及高度大于24m的丙类建筑,不应采用单跨框架结构”。考虑到“塔1”、“塔2”为乙类建筑,地震时使用功能不能中断,依据《抗规》第6.1.5条、6.1.3条及条文说明,并参考《高规》6.1.2条条文说明,分别在“塔1”和“塔2”的四角增加剪力墙(保证结构抗扭刚度的合理分布),剪力墙的截面尺寸和数量以使得底层框架部分所承担的地震倾覆力矩不超过50%作为控制指标,这样结构就成为具有两道抗震防线框架—剪力墙抗侧力体系,抗震性能明显增强。
4. 现浇楼梯对框架结构抗震设计的影响
塔3为框架结构,角部设一楼梯间,一层至二层楼梯为双跑,二层至三层楼梯为四跑,
梯板平面沿Y向布置。由于楼梯与框架整浇,抗震设计时应考虑楼梯对框架结构抗震设计的影响。
4.1. 规范规定
《抗规》第6.1.15条规定:“对于框架结构,楼梯间的布置不应导致结构平面特别不规则;楼梯构件与主体结构整浇时,应计入楼梯构件对地震作用及其效应的影响,应进行楼梯构件的抗震承载力验算;宜采取构造措施,减少楼梯构件对主体结构刚度的影响”。相应条文说明解释为:“对于框架结构,楼梯构件与主体结构整浇时,梯板起到斜支撑的作用,对结构刚度、承载力、规则性的影响比较大,应参与抗震计算;当采取措施,如梯板滑动支承于平台板,楼梯构件对结构刚度的影响较小,是否参与整体抗震计算差别不大。对于楼梯间设置刚度足够大的抗震墙的结构,楼梯构件对结构刚度的影响较小,也可不参与整体抗震计算。”
《高规》第6.1.4条规定:“楼梯间的布置应尽量减小其造成的结构平面不规则;宜采用现浇钢筋混凝土楼梯,楼梯结构应有足够的抗倒塌能力;宜采取措施减小楼梯对主体结构的影响;当钢筋混凝土楼梯与主体结构整体连接时,应考虑楼梯对地震作用及其效应的影响,并应对楼梯构件进行抗震承载力验算。”相应条文说明解释为:“抗震设计时,楼梯间为主要疏散通道,其结构应有足够的抗倒塌能力,楼梯应作为结构构件进行设计。框架结构中楼梯构件的组合内力设计值应包括与地震作用效应的组合,楼梯梁、柱的抗震等级应与框架结构本身相同。框架结构中,钢筋混凝土楼梯自身的刚度对结构地震作用和地震反应有着较大的影响,若楼梯布置不当会造成结构平面不规则,抗震设计时应尽量避免出现这种情况。震害调查中发现框架结构的楼梯梯板破坏严重,被拉断的情况非常普遍,因此应进行抗震设计,并加强构造措施,宜采用双排配筋。”
4.2. PKPM不同建模方式结果对比
对于楼梯间的考虑,目前在用PKPM的PMCAD程序建模时有两种不同的建模方式:
第一种建模方式:在模型中不布置楼梯。“这种方式将楼梯作为主体结构的附属构件,对楼梯结构进行简化计算。在PMCAD中将楼梯间的楼板厚度定义为零,仅仅将楼梯的竖向荷载传递到框架梁、柱或墙上,并未将楼梯的构件作为结构的一部分参与整体计算。而在楼梯构件设计中不考虑地震作用。梯板、梯柱、梯梁仅按各自的竖向荷载进行设计,而楼梯的抗震性能仅通过梯柱的箍筋加密等构造措施来保证”[6]。
第二种建模方式:在模型中布置楼梯。PMCAD可以在四边形房间中进行多种楼梯的布置。程序将楼梯梯板和休息平台分别转换成斜向及水平向的扁梁,用梁单元模拟;梯柱用斜杆单元来模拟,斜杆单元与柱单元具有相同的自由度,但布置更为灵活。[6][7]楼梯间的荷载需人工将面荷载转换成线荷载,然后按梁间荷载输入。
4.3. 两种模型计算结果比较
以下结合本工程,对上述两种建模方式的计算结果进行对比,来粗略考察楼梯对框架结构抗震设计的影响,主要包括对整体结构影响(如层间位移(角)、楼层作用力、各层侧移刚度、结构自振周期)、对框架结构构件内力影响(如框架梁、框架柱)及对楼梯构件内力影响(如梯梁、梯柱、梯板)。
1) 对整体结构影响
对比结果详见表1~表6。可以看出,计入楼梯影响后:结构自振周期(仅给出前3个)减小;框架结构各层X、Y两个方向的侧移刚度均增大,一、二层增大非常明显且两个方向增幅接近,三层增大很有限且Y向增幅相对更大些;一、二层平均层间位移双向均减小,三层平均层间位移双向均增大;各层地震反应力及层间剪力双向均增大,Y向更为明显。
2) 对框架结构构件内力影响
对比结果详见表7~表14(限于篇幅,仅给出柱1、柱2、梁1、梁2几个位置的
对比情况),可以发现,计入楼梯影响后:
对于楼梯间处框架梁柱(柱1、梁1):框架柱轴力(正号为拉力)、剪力、弯矩均有明显增大,且一、二层增幅尤为显著,三层变化相对较小;框架柱剪力、弯矩变化与地震力方向存在明显不对应的情况,反映了结构存在明显扭转效应;框架梁内出现较大的轴力,梁端弯矩有一定的变化,且梁端弯矩的方向可能改变(梁的方位与地震方向垂直时)。
对于远离楼梯间的框架梁柱(柱2、梁2):框架柱一、二层轴力无明显变化,三层轴力明显增大;一、二层剪力有增有减,增幅不大,三层剪力可能有较大增幅,且Y向更明显;一、三层柱弯矩Mx在X向地震工况下增幅非常显著(直接导致了柱子截面Y向边长增大,配筋增加明显),分析其原因,应是由于柱子位于结构平面的边榀,且该榀属于L型结构平面的短边,考虑楼梯刚度影响后,结构刚度中心向楼梯间方向大幅移动,导致远离楼梯间的边榀框架存在很大扭转效应。框架梁内没有出现轴力,梁端弯矩可能有一定的变化,且某些情况下(梁的方位与地震方向垂直时)梁端弯矩的方向发生了改变。
3) 对楼梯构件内力影响
限于篇幅,直接给出对比结果:在地震作用工况下,梯板内可能出现较大的拉力,梯柱内可能出现拉力,且双向受弯;梯梁受力复杂,轴力、弯矩、剪力、扭矩均存在。
5. 全文总结
1) 变配电室建筑由于功能的多样性和特殊性,建筑形体往往很不规则,抗震设计时应
注意对不规则类型的判断,调整结构布置,尽量减少不规则程度,择优选择规则的形体,使得结构抗侧力体系布置合理、传力明确、性能可靠,并应特别重视抗震概念设计,“不规则的建筑应按规定采取加强措施,特别不规则的建筑应进行研究和论证,采取特别的加强措施,严重不规则的建筑不应采用”[4]。
2) 电气专业常要求配电室房间内部做成大空间(房间内不允许有柱),造成单跨框
架结构。这种结构超静定次数少,在强震作用下容易出现连续倒塌,抗震设计时应引起重视,应首先根据具体情况进行判断,必要时应采取可靠的加强措施。通过增加一定数量的剪力墙,使结构变为框架—剪力墙体系是一种可行的思路。
3) 楼梯与框架结构整浇时,梯板起到斜支撑的作用,对整体结构刚度、承载力、规
则性的影响比较大,应参与抗震计算。在地震作用工况下,框架结构构件内力可能会发生很大的变化;楼梯的梯板内可能出现较大的拉力,梯柱内可能出现拉力,且双向受弯,梯梁受力复杂,轴力、弯矩、剪力、扭矩均存在。抗震设计时应充分考虑楼梯的影响,合理确定构件内力,加强抗震构造措施。
4) 通过采用梯板滑动支承于平台板从而忽略楼梯构件对结构刚度的影响的做法,建
议在进行可靠论证、搜集试验数据、积累足够工程经验后再决定是否采用。
参考文献
[1] GB 50453-2008石油化工建(构)筑物抗震设防分类标准[S].北京:中国计划出版社,2008.
[2] 化工部福州地质工程勘察院.中景石化项目35kV变电站工程岩土工程勘察报告[R],2013.
[3] JGJ 3-2010高层建筑混凝土结构技术规程[S],北京:中国建筑工业出版社,2010.
[4] GB 50011-2010建筑抗震设计规范[S],北京:中国建筑工业出版社,2010.
[5]易方民,高小旺,苏经宇.建筑抗震设计规范理解与应用 [M],北京:中国建筑工业出版社,2011.
关键词:抗震设计;新抗震规范;精髓
中图分类号:S611文献标识码: A
0.前言
地震是威胁人类安全的主要自然灾害之一,根据中国地震局的预测,目前我国大陆已进入了第五个地震活跃期。近几年来,一些国家和我国部分地区相继发生了强烈地震,造成很大的损失。地震具有突发性强、破坏性大和比较难预测的特点,目前地震的监测预报还是世界性的难题,很难做出准确的临震预报,而且即使做到了震前预报,如果工程设施的抗震性能薄弱,也难以避免经济损失。因此,实施有效的抗震设防仍然是当前防震减灾的关键性工作,必须继续执行预防为主、平震结合方针。贯彻执行新修订的建筑抗震设计规范就是执行这一方针的重要手段。
国内外的地震经验教训表明,严格执行工程建设强制性标准,搞好新建工程的抗震设计,对原有未经抗震设计工程进行抗震加固等,是减轻地震灾害的最直接、有效的途径和方法。这方面有很多成功的经验,在我国新疆伽师地区,严格按抗震规范设计建造的工程,经历了近几年多次地震均未发生损坏;云南丽江地区经过抗震加固的房屋,美国、日本等发达国家,一直把提高工程结构的抗震能力作为最大限度地减轻地震灾害的基本手段。许多震害分析表明,虽然人类目前尚无法避免地震的发生,但切实可行的抗震措施使人类可以有效地避免或减轻地震造成的灾害。新修订的《建筑抗震设计规范》GB50010-2010就是将一系列的抗震技术措施以技术标准的形式确定下来,作为结构工程师进行建筑工程抗震设计和抗震防灾部门进行抗震设防管理的依据。
1 现行抗震设计规范的主要特点
我国现行《建筑抗震设计规范》GB50010-2010是对近年来我国在建筑物抗震防灾领域的研究成果和经验教训的基础上制定的,和GB50011-2001相比在抗震理论和设计方法的主要变化如下:(1)2010规范对抗震设防依据、场地划分和地基基础设计的规定做了调整和改进。
(2)2010规范对地震作用和抗震验算方法做了较为具体的规定,提出了长周期和不同阻尼比的设计反应谱,并对建筑结构分析适用模型作出了较明确的规定,增加了弹性分析和弹塑性分析的要求,当侧移附加弯矩大于水平力作用下构件弯矩的110时,应考虑重力二阶效应;明确了按楼盖刚度、扭转效应等的区别对待划分平面结构和空间结构分析的要求;对结构分析计算软件的选择和对电算结果的分析判断提出明确要求。
(3)对建筑结构地震作用的取值,从特征周期、最小地震力、偶然偏心和双向水平地震等四个方面来控制建筑结构地震作用。
(4)增加了结构弹塑性变形验算的规定,层间变形可采用静力的弹塑性计算方法,即所谓推覆(push-over)方法予以简化计算。
(5)提出增加各类建筑结构延性的设计和构造要求。
(6)新增了若干类结构的抗震设计原则,如配筋混凝土小砌块房屋、钢筋混凝土筒体结构、高强混凝土和预应力混凝土结构、高层和多层钢结构等。
(7)规定了隔震结构设计的具体要求和技术措
施。
(8)规定了消能减震结构的具体措施。在建筑结构中设置消能器以吸收和耗散地震能量是实现基于性能要求的抗震设计的一种技术措施。
(9)明确了非结构构件抗震设计的要求。
从以上几点可以看出,现行新规范GB50010-2010比GB50011-2001在抗震设计理论和计算方法以及抗震构造等方面做了更详细的规定,并对减震消能设计等均做了规定,使得这些新技术能够得到有依据的推广。
2 新抗震规范对抗震设计的影响
目前各国抗震设计规范中普遍采用的是“小震不坏,中震可修,大震不倒”三水准设防的抗震设计方法,是以保证生命安全为单一设防目标。尽管它可以做到在大震时主体结构可以避免倒塌以保证生命的安全,但是对一些现代建筑,内部设备的价值远远超出结构自身的价值,且由于建筑物功能的不同重要性,如医院、核电站等重要建筑,建筑物破坏所导致的直接经济损失、间接经济损失以及人员伤亡等方面的损失将是巨大的。因而现代建筑不仅要防止结构倒塌还要考虑控制经济损失、保证结构使用功能的延续等问题。正是基于这种情况,美国学者率先提出了基于性能的抗震设计概念(performance-based Design),引起整个地震工程界极大的兴趣。基于性能设计的理念在于根据灾害荷载的不确定性(发生时间、强度、作用历时等的变化)以及抗力的不确定性的特点对不同风险度水平的灾害荷载作用(地震等),将建筑物设计成满足不同功能要求,保障建筑物在整个运行期充分发挥功能,方便维护和改建,符合经济目的。
结构构件在地震作用下的破坏程度与结构的位移响应和构件的变形能力有关,用位移控制结构在地震作用下的性能更为合理。因此在提出基于性能的结构抗震设计概念时,将地震作用下结构位移(变形)反应作为衡量结构性能的重要指标。
基于性能抗震设计制定的设计规范与基于性能进行工程抗震设计的主要区别是:基于性能制定抗震设计规范,确定其目标性能水平时要充分考虑全社会的经济发展状况,以及所有可能涉及到的结构形式,建筑物的用途,最后综合确定规范抗震性能水平,这也是抗震设计必须达到的最低要求,且在实现基于性能抗震设计时,规范必须要做到明确且简单实用。而基于性能抗震工程为某一工程项目从开始提出,一直到最后包括使用期间维护在内的整个使用寿命的全过程。它包括选择设计标准,恰当的结构形式和布局,结构细部设计和非结构构件的设计,保证和控制施工质量和长时间的维护,使之在使用期间,在可能遭受的不同水平地震作用下,能达到预先确定的不同性能水平。在这里,结构目标性能水平需要业主根据建筑功能、用途和经济条件,以及和结构工程师相互讨论决定。而结构工程师也应该提供初始造价、维护造价、以及在地震后可能的损坏以及修复费用,使结构在整个生命周期内费用达到最小。
3新抗震规范的精髓归纳为以下几点
3.1 建筑选地
选择对建筑抗震有利的场地,宜避开对建筑抗震不利的地段,不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。对于不利地段,结构工程师应提出避开要求,当无法避开时,应采取有效措施,这就考虑了地震因场地条件间接引起结构破坏的原因,诸如地基土的不均匀沉陷、地震引起的地表错动与地裂。
3.2 建筑的平立面布置
建筑的平立面布置应符合概念设计的要求,不应采用严重不规则的方案。不规则的建筑,在结构设计时要进行水平地震作用计算和内力调整,并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施。借鉴国际的通行做法,参考外国规范,使我们的设计更加完善合理。
3.3 结构材料选择与结构体系的确定应符合抗震结构的要求
采用哪一种结构材料,什么样的结构体系,经技术经济条件比较综合确定。同时力求结构的延性好、强度与重力比值大、匀质性好、正交各向同性,尽量降低房屋重心,充分发挥材料的强度,并提出了结构两个主轴方向的动力特性(周期和振型)相近的抗震概念。
3.4 尽可能设置多道抗震防线
地震有一定的持续时间,而且可能多次往复作用,根据地震后倒塌的建筑物的分析,我们知道地震的往复作用使结构遭到严重破坏,而最后倒塌则是结构因破坏而丧失了承受重力荷载的能力。适当处理构件的强弱关系,使其形成多道防线,是增加结构抗震能力的重要措施。例如单一的框架结构,框架就成为唯一的抗侧力构件,那么采用“强柱弱梁”型延性框架,在水平地震作用下,梁的屈服先于柱的屈服,就可以做到利用梁的变形消耗地震能量,使框架柱退居到第二道防线的位置。
3.5 具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性
提高结构的抗侧移刚度,往往是以提高工程造价及降低结构延性指标为代价的。要使建筑物在遭受强烈地震时,具有很强的抗倒塌能力,最理想的是使结构中的所有构件及构件中的所有杆件都具有较高的延性,然而实际工程中很难做到。有选择地提高结构中的重要构件以及关键杆作的延性是比较经济有效的办法。例如上刚下柔的框支墙结构,应重点提高转换层以下的各层的构件延性。对于框架和框架简体,应优先提高柱的延性。在工程设计中另一种提高结构延性的办法是结构承载力无明显降低的前提下,控制构件的破坏形态,减小受压构件的轴压比(同时还应注意适当降低剪压比),提高柱的延性。
3.6 确保结构的整体性
各构件之间的连接必须可靠,符合下列要求:① 构件节点的承载力不应低于其连接构件的承载力,当构件屈服、刚度退化时,节点应保持承载力和刚度不变。② 预埋件的锚固承载力不应低于连接件的承载力。③ 装配式的连接应保证结构的整体性,各抗侧力构件必须有可靠的措施以确保空问协同工作。④ 结构应具有连续性,注重施工质量,避免施工不当使结构的连续性遭到削弱甚至破坏。
3.7 规范与设计新抗震规范已将设计中常出现的问题做出了具体规定
① 体形复杂的建筑不一概提倡设防震缝。②对规则结构与不规则结构做出了定量的划分。并用强制性条文对建筑师的建筑设计方案提出了限制。如规范规定,“建筑设计应符合抗震概念设计的要求,不应采用严重不规则的方案”。③ 预应力混凝土的抗侧力构件,应配有足够的非予应力钢筋。④非结构构件与其结构主体的连接,应进行抗震设计,如幕墙、附属机械、电气设备系统支座和连接等需符合地震时对使用功能的要求。⑤ 投资方愿意通过增加投资来提高安全要求的抗震建筑,采用隔震和消能减震设计。⑥ 结构材料的选用应减少材料的脆性,优先采用延性、韧性和可焊性较好的钢筋和规定强度等级范围内的混凝土。通过执行新抗震规范中的各项规定,来保证抗震概念设计的完成通过遵循抗震概念设计的原则,使建筑物具有可靠的抗震性能。概念设计决定建筑物的抗震性能,如果概念设计不适宜于抗震 那么不管多“精密”的计算也无济于事。当然,在做好概念设计的基础上也要认真计算做好定量分析。新抗震规范对于各构件在抗震计算中的作用及各项参数的选取作了详尽的规定,并且提出了在建筑物内设置地震反应观测系统的要求,这标志我国建筑工程抗震科学的发展进步。
3.8 钢筋混凝土结构是常用的结构形式
目前城市中正在建设和拟建的多层、高层建筑物大都是钢筋混凝土结构,地震是一种自然现象,为避免它给人类带来大的灾难,要求结构工程师根据新抗震规范运用好抗震概念设计。做到:① 结构功能与外部条件一致;② 充分发展先进的设计理念;③ 发挥结构的功能并取得与经济的协调;④ 更好地解决构造处理;⑤利用定量的计算进行抗震分析;⑥ 用概念来判断计算的合理性。
关键词:建筑;结构;设计;问题
中图分类号:TU
文献标识码:A
文章编号:1672-3198(2010)07-0316-01
1 有关建筑结构设计
(1)建筑结构设计基本内容。结构设计简而言之就是用结构语言来表达建筑师及其它专业工程师所要表达的东西。结构语言就是结构师从建筑及其它专业图纸中所提炼简化出来的结构元素。包括基础,墙,柱,梁,板,楼梯,大样细部等等。然后用这些结构元素来构成建筑物或构筑物的结构体系,包括竖向和水平的承重及抗力体系。把各种情况产生的荷载以最简洁的方式传递至基础。结构设计的内容由上可知为:基础的设计上部结构的设计和下部设计。
(2)建筑结构设计基本原则。工程结构可靠度设计统一标准,该标准为统一工程结构可靠度设计的基本原则和方法,使设计符合技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的要求,制定本标准。本标准是制定房屋建筑、铁路、公路、港口、水利水电工程结构可靠度设计统一标准应遵守的准则。在各类工程结构的统一标准中尚应制定相应的具体规定。本标准适用于整个结构、组成整个结构的构件以及地基基础,适用于结构的施工阶段和使用阶段。工程结构必须满足下列功能要求:①在正常施工和正常使用时,能承受可能出现的各种作用;②在正常使用时,具有良好的工作性能;③在正常维护下,具有足够的耐久性能;④在设计规定的偶然事件发生时和发生后,能保持必需的整体稳定性。结构在规定的时间内,在规定的条件下,对完成其预定功能应具有足够的可靠度,可靠度一般可用概率度量。确定结构可靠度及其有关设计参数时,应结合结构使用期选定适当的设计基准期作为结构可靠度设计所依据的时间参数。工程结构设计宜采用分项系数表达的以概率理论为基础的极限状态设计方法。工程结构设计时,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。
(3)建筑结构设计的基本方法。结构设计的阶段大体可以分为三个阶段:结构方案阶段、结构计算阶段和施工图设计阶段。以方案阶段为例,方案阶段的内容为:根据建筑的重要性,建筑所在地的抗震设防烈度、工程地质勘查报告、建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式(例如,砖混结构、框架结构、框剪结构、剪力墙结构、筒体结构、混合结构等等,以及由这些结构来组合而成的结构形式)。确定了结构的形式之后就要根据不同结构形式的特点和要求来布置结构的承重体系和受力构件。
2 我国建筑结构设计应该注意的问题
2.1 切实提高设计质量
(1)提高设计质量保证结构安全。中央多次强调同时也制定了一些重要的法规,第68号令和质量条例,对各方责任主体的违法违纪行为作出了具体的规定。质量责任制重在责任追究,从设计行业来看,在有些方面还需继续完善。①制定合理设计周期。②建立工程设计各级行政和技术人员责任制。③工程设计签字制度统一规定。(2)推行工程设计咨询和强化设计审查。设计院对某些已建成工程进行回访时,甲方反映在工程开始阶段对发展趋势不了解,建成后在使用功能和内部设施方面感到滞后,留下不少遗憾,希望设计单位在工程前期多介绍一些超前的设计思想。可以预见,开展设计咨询的必要性将会逐步被认识。设计审查有利于政府对设计质量实行监督。设计是工程建设的龙头,抓好设计审查对保证结构安全,节约投资将起到重要作用。
2.2 建筑结构设计与电气专业设计的协调
电气专业的室内敷线,原则上应以导线在金属管中沿墙及楼板暗设,这对于预制装配整体框架、框架一剪力墙结构是很困难的。穿梁的垂直管道要在预制梁制作时预留孔道,并且梁宽和墙厚尽量一致,如不一致则要求墙的一侧与梁的侧面平齐,使穿梁管不露墙外。高层建筑平面电梯井道的位置确定后,电梯机房位置也就确定下来,电梯机房内孔洞、预埋件较多,电梯机房荷载也比较大,因此应详细了解所选型号电梯土建条件并注意单台布置和多台布置的差别。由于电梯井道一般作为钢筋混凝土剪力墙,除承受竖向荷载外,还承受水平力作用,因此应校核洞口削弱后的强度。
2.3 在多高层结构设计时,应尽可能避免短柱
其主要的目的是使同层各柱在相同的水平位移时,能同时达到最大承载能力,但随着建筑物的高度与层数的加大,巨大的竖向和水平荷载使底层柱截面越来越大,从而造成高层建筑的底部数层出现大量短柱,为了避免这种现象的出现,对于大截面柱,可以通过对柱截面开竖槽,使矩形柱成为田形柱,从而增大长细比,避免短柱的出现,这样就能使同层的抗侧力结构在相近的水平位移下,达到最大的水平承载力。
3 今后建筑结构设计的发展展望
(1)概念设计将发挥越来越大的作用。概念设计是指正确地解决总体方案、材料使用和细部构造的问题,以达到合理抗震设计的目的。概念设计是根据抗震设计的复杂胜、难以精确计算而提出来的一种从宏观上实现合理抗震,避免不必要的繁琐计算,同时为抗震设计创造有利条件,使计算分析结果更能反映地震时结构反应的实际情况的设计方法。
(2)采用先进的计算理论。空间受力分析,非弹性变形分析,塑性内力分析,由加载到破坏的全过程受力分析,时程分析,最优化设计,方案优化等先进科学的设计方法、设计理论将得到越来越多的应用。
(3)采用主动设计,使设计更合理、更经济。今后的设计除了提高结构抗力,还应考虑尽可育跳咧氏作用效应。因为阳氏作用效应,对增加结构安全性,阳氏造价,节约投资意义重大。
参考文献
【关键词】建筑;结构设计;问题;措施;施工
一、建筑结构设计中存在的问题
1、抗震设计不符合标准的问题。近年来我国在建筑领域颁布了很多政策,其中《建筑抗震设计规范》对我国建筑抗震度进行了明确的规定,即在小型地震中建筑物不损坏、中型地震中可以对建筑物进行修复,大型地震中保证建筑物不会倒坍。但是现阶段我国建筑工程的抗震性还无法满足抗震标准,这在很大程度上影响了我国建筑工程的快速发展。一些建筑工程项目中的结构设计人员,在设计过程中没有重视建筑物的抗震性,导致建筑工程项目建设的抗震度不符合相关规定中的标准,对人民群众的生命财产安全构成严重的威胁。
2、环境因素的问题。建筑工程结构设计在考虑结构稳定性和安全性基础上,还需要全面考虑外部环境因素,包括空气湿度、温度和土质结构等,但就现状来讲,环境因素往往会被忽略,而这些因素对结构构件会产生重大的负面影响。不仅无法强化工程结构的稳定性和安全性,而且也会对工程结构带来巨大隐患。
3、建筑结构设计中偷工减料的问题。(1)建筑企业为了获取高额的利润,节约建筑成本,在建筑结构设计中偷工减料、过度节约,忽略了建筑工程的整体质量与安全性能;建筑企业选择一些廉价、质量不合格的建筑材料,增加了建筑工程建设中的安全风险,尤其是建筑工程施工中所需要使用到的钢材;我国建筑工程建设相关规定中明确对钢筋的配筋率进行了确定,在建筑工程不同施工环节中,要选择相应的钢筋配筋率。建筑结构设计人员应当充分重视建筑工程项目建设中的配筋率,并且对建筑结构施工进行合理的监管。(2)一些规模较小的建筑企业,为了节约建筑工程项目建设中的资金成本,在建筑结构设计中选择冷轧变形钢筋,这种钢筋的韧性小、强度高、脆性大,不适合在现代建筑结构中使用,而且对于建筑物的抗震性有着严重的影响,使建筑物无法达到抗震标准,增加了建筑结构设计中的安全风险,不利于建筑工程整体质量的提升,在很大程度上降低了建筑物的安全性。
二、加强建筑结构设计的措施
1、确定结构设计方案。工程结构设计方案主要包括框架选择、基础设置和结构措施等内容。框架结构由结构性构件组成,彼此之间通过节点加以连接,以产生垂直和水平荷载能力。若是多层建筑,还要对水平风荷载加以特殊考虑。此外,框架结构最好要选择杆件刚接体系,以确保工程结构的抗震性和稳定性。
2、建筑的基础设置。基础设置要充分考虑施工现场的水文地质和施工环境等。若是低层建筑,那么其上部结构荷载不会太大,由此便可以选择独立基础的结构模式。若是高层建筑,就要选择综合基础的结构模式。结构措施要结合具体的抗震设计规范要求,在结构设计方面加强抗震设计,采取有效抗震措施。比如以整体浇筑的方式进行梁柱灌注,选择最佳的结构构件。
3、设计内力组合。内力组合是工程结构设计中抗震设计的关键点,要在调整结构抗震系数的基础上加以科学设计。在进行抗震设计时,构件材料的强度要大于未考虑抗震要求时的材料强度。若是以普通抗震设计材料强度对抗震系数加以计算,那么在实际工程结构抗震设计过程中要对系数加以调整。经过全面的抗震系数调整,提高建筑结构的抗震能力。
4、提升建筑结构设计人员的专业技能。随着我国建筑事业的快速发展,现阶段建筑结构设计与以往的建筑结构设计,在内容与形式上具有很大的差异性,在技术方面的要求进一步提高;针对这一实际状况,建筑结构人员应当开拓自己的视野,拓展自身知识的广度,加强建筑结构设计的深度。信息时代的来临,要求建筑结构设计人员掌握计算机信息技术,熟悉计算机设计软件的应用;所以,建筑企业应当加强建筑结构设计人员在新知识、新技术方面的培训,研究与开发更加先进的建筑结构设计软件,不断的创新,在建筑企业内部中建立一支综合素质高、实践经验丰富以及专业性强的建筑结构设计队伍。
三、建筑工程施工的分析
1、钢筋工程的施工与控制。在建筑钢筋转换层工程中,转换板的含钢量很大,往往需要很长的主筋密密麻麻的布置在其中。在梁与柱的节点区域钢筋分布更为集中,正确合理的连接和下料成为关键一步。必须考虑好节点之间钢筋穿插和避让的关系,正常情况下节点主筋接头都采用闪光对焊,两节弯头对接,冷挤压套筒等方法连接。钢筋的稳固性能也非常重要,施工时尽量保证钢筋骨架稳固操作简便,制作的尺寸和绑扎的顺序合理,也可以使用永久骨架。当今社会出现的高强钢索使得斜拉结构和悬挂结构拥有更大的可用空间,被广泛应用于转换层中。
2、混凝土施工。对于大多数建筑的转换层的转换板,具有体积、厚度都很大的特点,这就导致施工条件复杂而且技术要求相对较高。不仅要求普通混凝土的刚度、耐久性、强度等,还要严格控制温度应力、温差的影响。所以要保证多方面因素相对稳定结合,确保混凝土质量。在建筑工程中普通混凝土的抗拉强度较低,是脆性材料并且抗裂性能也不符合标准,这就影响了建筑物的使用年限、存在安全隐患。因此,人们从逆向思维进行思考在钢筋的初步安装时不受应力改为受应力状态,这样解决了结构延展性、耐久性和混凝土的矛盾,使之成为弹性材料。在浇筑时还必须让每层整体连续性做到最好,从转换板的中心部位向两侧同时进行,对称浇筑可以使得下部转换板受力均匀,防止应力扭偏。在浇筑结束后需要静待一到两小时,等混凝土表面泌水渗出后要及时排水。
3、裂缝控制与施工。导致混凝土的裂缝的原因很多,特别是大体积的混凝土浇筑。这个问题不容忽视,如果不能采取有效措施,其后果不容设想。现在的大体积混凝土浇筑都采用标号很高的混凝土,这种混凝土添加多种化学试剂,成分多种多样,也导致施工程序复杂,如果任何一个环节出现问题都会导致裂层的出现。要想避免或者减少断裂、裂缝的出现,就必须对高标号的混凝土做好温度保护。普遍的做法有两种。一种是在春秋时期,为了保证混凝土的内外温差,减缓收缩还有散热时长,让混凝土在后期缓慢降温过程中得到充分的强度来抵抗变形和温度作用力。还要在混凝土表面增加保湿材料;另一种是在寒冷的冬天,气温较低,为了保证混凝土硬化正常不被寒潮天气气温突降而冻裂,在混凝土表面要采取相应的措施。保温湿控法被广泛的认可,它主要是在混凝土表面铺一到两层草垫,有时也可以铺塑料薄膜以保障表面与外界温差达到最小,保持湿度,与此同时也可以减少散热以保持强度的潜力和抗拉效果。预应力工程技术的应用可以抵消部分或者全部负荷的应力,使得混凝土由脆性建材变成具有弹性的塑性材料,避免或延缓了混凝土的开裂现象。
结束语
随着城市化建设的快速推进,促进了建筑业的快速发展,使得建筑日益增多。为了更好适应日趋复杂和多元化的建筑,深入地研究探讨结构设计与施工技术具有十分重要的意义。
参考文献:
[1]陈久鑫.基于本体的建筑结构设计案例表示与检索研究[D].大连理工大学,2013.
关键词:变电站,选址,平面布置,建筑设计
1 前期阶段
1.1 选址
选址工作一开始应确定负荷中心位置。需要对每个候选站址进行综合分析,考虑的因素主要有以下几个方面:
(1) 站址所在地是否违反城建的相关规划。需特别注意的是,该站址是否被划入基本农田保护区,除通过国土部门对土地利用总体规划进行调整外,不得占用基本农田。还需向规划部门收集资料,了解站址的规划情况,避免与城建规划相冲突。如需要避让公路、铁路等。
(2)土地征用、交通运输、水文地质等是否可行。为了建设资源节约型、环境友好型电网,变电站选址应注意节约用地,尽量利用荒地、劣地、不占或少占耕地和经济效益高的土地,同时应注意避开不良地质构造、矿产等,例如站址应距离地震断裂带1 km以上。由于站址经常选择在山坡及较偏远的位置,需考虑进站道路的宽度、坡度及转弯半径是否满足主变等大件运输的要求。
二 站址选定后的总平面布置设计。根据规程要求,应注意以下几点:
1) 平面布置前的总体规划:变电站的总体规划应与当地区域总体规划和城镇规划相协调,宜充分利用就近的生活、文教、卫生、交通、消防、给排水及防排洪等公用设施,同时,还应根据工艺要求、施工和生活需要,结合所址自然条件按最终规模统筹规划,近远结合。变电所的总体规划应根据以上原则对所区、生活区、水源地、给排水设施、防排洪设施、进所道路、进出线走廊、终端塔位、出线杆等进行合理布局,统筹安排。站内电气设备、建(构)筑物布置宜紧凑合理,以利分期建设和节约用地。主要建(构)筑物的长轴宜平行自然等高线布置。当地形高差较大时,可采用台阶或错层布置。山区变电所当主要的生产建(构)筑物,设备架构靠近边坡布置时,应注意边坡的稳定及坡面处理;城中变电所与站外相邻建筑物之间应有消防通道。
2) 主要建(构)筑物平面布置:主控室宜布置在便于运行人员巡视检查、易于观察屋外设备、减少电缆长度和避开噪声影响的地段,宜位于配电装置一侧,两配电装置之间或所前。同时,主控室宜有较好的朝向,尽量朝南。炎热地区宜面向夏季盛行风向,避免西晒。载波室与主控室宜紧邻布置。
3)屋外配电装置平面布置:各级电压的屋外配电装置应结合地形和所对应的出线方向进行平面组合,避免或减少线路交叉跨越。配电装置问的相对位置应使主变、无功补偿装置至各配电装置的连接导线顺直短捷以及场内道路和电缆的长度较短。
4)附属建筑物的平面布置:工具间,检修间等可布置于配电室与主控室之间。采暖锅炉房宜布置在采暖建筑集中处。如为燃煤锅炉房,宜位于所区冬季最小频率风向的上风侧,附近设小型煤场。考虑站内设备的防尘要求,冬季采暖尽量使用电暖气或电锅炉。消防器材间宜布置在主变、电容器等带油设备附近。所前建筑及设施应结合工艺所形成的总平面基本格局和进所道路的方位进行布置,并宜面向城镇当地的主要道路或生活区。
三 场地硬化和绿化
1)硬化材料种类的选择。在前几年的设计中,由于经济等因素的限制,一般采用粘土砖铺砌或混凝土硬化,而粘土砖铺地的场地在干燥地区尚可,在潮湿且土壤中有腐蚀介质的地区粘土砖强度就会受到影响而大大降低,从而缩短其使用寿命。比如,我省平遥35 kV宁固变电站紧邻汾河,站内硬化采用粘土砖铺砌。由于该地区地下水位较高,地面潮湿,且土壤严重碱化,铺砌的粘土砖受到严重侵蚀,砖体起鼓、变酥,场内硬化地面受到了严重破坏。对于此种环境下的地面硬化,我认为采用混凝土硬化效果较好。但随着经济的发展,混凝土硬化渐被水泥砖硬化所取代。还有从经济角度考虑,水泥砖在场区改扩建时,还可重复利用,大大节省了建设投资。因此,在变电站地面硬化设计时,应尽量采用水泥砖硬化。
2)硬化地面的施工。变电站场地水泥砖硬化工程做法:首先,要进行素土夯实;然后打3:7灰土垫层;再做面层。而在实际施工中,由于有些施工人员质量意识淡薄,偷工减料,不能严格按照设计图纸进行施工,往往形成隐患,造成质量事故。
3) 绿化品种的选择。为提高站区绿化效果,改善所区运行环境和运行条件,变电站内配电装置场地硬化采用200 mm厚碎石地坪,地坪下150 mill厚3:7灰土夯实,压实系数不小于0.95。站前区采用水泥方砖硬化,站内路边绿化采用经济型绿篱,既能净化空气,又能美化环境。经过多年的设计,我深有体会:经过硬化,绿化的变电站环境优美,空气清新。给运行人员创造了一个舒适的工作环境,充分体现了“以人为本”的设计理念。
四 站内主要建筑设计
首先,从安全角度考虑,规程 要求:1)靠近主变侧留门窗是否满足防火要求;2)主控室、配电室是否至少设置了两个外开门,以便发生火灾时迅速疏散;3)配电室穿墙套管洞至室外地面的高度是否满足带电安全距离的要求。其次,主控室、配电室在满足安全的前提下,还要注意适用的原则。设计时应注意:1)主控室是值班人员工作的主要场所,值班室与休息室应紧邻主控室布置,以方便值班人员的工作生活;
2) 主控室应有良好的采光,以便于观察主控屏,并且值班人员应能通过主控室靠架构区侧的窗观察主要设备(如变压器)的运行情况;3)根据工艺要求,主控室内主控屏对防尘有较高的要求,因此,主控室地面应采用不起尘的材料(如水磨石、铺地砖等)。主控室是人员活动的主要场所,除满足安全、适用的原则外,在经济允许的前提下,还应考虑给值班人员营造一个良好的工作氛围,即美观的原则。如:主控室内要设吊顶,并且照明要设光带;内墙要刮仿瓷涂料,刷乳胶漆;门窗采用轻质、美观的塑钢门窗;采暖、通风采用空调等。室外要在建筑立面,造型上下功夫,力求设计出使人赏心悦目的建筑。经多年的设计我的一点体会是:在设计建筑立面造型时,从门窗、屋面、雨篷形式以及外墙饰面材料上人手,稍作一些处理,就会呈现一定的效果。总之,变电站建筑设计应本着以人为本的设计理念和安全、适用、经济、美观的设计原则进行设计。
五 主建筑结构的抗震与施工
由于我区处于地震多发区,地震设防烈度为8度。我们吸取1976年唐山地震和2008年汶川地震的教训,对变电站这一重要的工业设施的抗震设计和施工予以高度重视。对既有的建筑物进行了抗震加固,抗震设计与施工取得了很大进步,针对存在的问题,也采取了一些有效的措施:
1)建筑物的抗震能力与场地条件有密切的关系,场地条件包括地质构造,地基土质和地形,对建筑物震害有着明显的影响,变电站建筑物如建在地震断裂带及其附近,地震时最易倒塌,因此,选址时应避开地震带。
2) 地基基础和上部结构是协同工作的,不能只重视加大基础和加强上部结构,更应重视地基的处理。因为再大的基础断面相对地基来说,也是较弱的,而地基处理是治本的办法。本地区为湿陷性黄土区,为了消除其湿陷性,根据规范要求,一般可采用换土、垫层、打桩等办法,且不应把未经处理的湿陷性黄土作为持力层。
3) 结构选型应根据建筑物的基本条件来决定,合理的结构选型,可加强结构的整体刚度。同时,增强结构构造连接,是减轻地震灾害,提高抗震能力的前提条件。结构选型应有明确的计算简图和合理的传力途径,结构内力分析应符合建筑物的实际情况,结构体系应有多道防线,应具有必要的强度和良好的变形能力,避免因部分构件失效而导致整个结构的破坏。
4) 横墙最大间距问题。横墙承担横向水平地震力,必须具有足够的承载力,楼屋盖具有传递水平地震力给横墙的作用,如果间距较大,就应该按空旷房屋计算。水平圈梁的设置,是为了加强内外墙整体连接,增强房屋的整体性和刚度,按规范和规定:8度地区,圈梁应沿外墙、纵墙及横墙设置。沿横墙设置的圈梁,间距不大于7 m,否则,应利用横梁与圈梁拉通。构造柱的设置应按规范设置:8度以上地区的建筑物所有纵横墙交接处。构造柱在地震时起到增强建筑物整体性,改善结构脆性,增强延性的作用。因此,截面不必过大,配筋不必过多。
5) 在正确选择站址和地基基础按抗震设计的基础上,施工质量成为结构抗震的重要环节。目前施工质量存在问题是多方面的,有的施工单位抗震意识缺乏,对工程质量要求不严,设计意图不能落实,不按规程施工,偷工减料,给工程质量带来隐患,因此需要加强施工监督机制,完善施工质量体系,提高施工队伍的素质和质量意识。
六、结语
变电站土建设计的实际情况是千变万化的, 但只要抓住重点, 就能达到设计的预期效果。由于各地情况不同, 要因地制宜, 不能生搬硬套有关指标, 必须熟悉所设计项目的工艺情况和所址地质情况, 才能设计出合理化的工程。
七 参考文献
[1] GB 50059・92,35 kV~110 kV变电所设计规范[s]
[2] DIMT 5056―1996,变电所总布置设计技术规程[S].
关键词:建筑;结构设计;原则;应注意问题
中图分类号:U214.3 文献标识码:A
1 建筑结构设计的原则
适用、安全、经济、美观、便于施工是进行建筑结构设计的原则。一个优秀的建筑结构设计往往是这五个方面的最佳结合。完美的建筑结构设计就是在努力追求这五个方面的最佳结合的过程中产生的,适用、安全、经济、美观、便于施工是结构设计人员最终努力的目标,是结构设计的最佳体现。结构设计一般在建筑设计之后,“受制”于建筑设计但又“反制”于建筑设计,结构设计不能破坏建筑设计,应满足、实现各种建筑要求;建筑设计不能超出结构设计的能力范围,不能超出安全、经济、合理的结构设计原则,结构设计决定建筑设计能否实现,从这个意义上讲,结构设计显得更为重要,虽然一栋标志性建筑物建成后,人们只知道建筑师的名字,但一个适用、安全、经济、美观、便于施工的结构设计也是工程师们的骄傲和成就。
2 建筑结构设计的程序和要求
2.1 结构设计的程序
建筑物的设计包括建筑设计、结构设计、给排水设计、暖气通风设计和电气设计等。每一部分的设计都应围绕设计的四个基本要求:即功能要求、美观要求、经济要求和环保要求。建筑结构是一个建筑物发挥其使用功能的基础,结构设计是建筑物设计的一个重要组成部分,主要包括以下四个过程:方案设计、结构分析、构件设计和绘施工图。
2.2 建筑物结构设计的要求
计算内容:结构构件应进行承载能力极限状态的计算和正常使用极限状态的验算,如直接承受动力荷载的构件应进行疲劳强度验算。
结构上多种作用效应同时发生时,应通过结构分析分别求出每一种作用下的效应后,考虑其可能的最不利组合。
抗震设计:我国的抗震设防烈度为6至9度,建筑结构根据所在地区的烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级。
3 建筑结构设计应该注意的问题
3.1 建筑结构设计与电气专业设计的协调。电气专业的室内敷线,原则上应以导线在金属管中沿墙及楼板暗设,这对于预制装配整体框架、框架一剪力墙结构是很困难的。穿梁的垂直管道要在预制梁制作时预留孔道,并且梁宽和墙厚尽量一致,如不一致则要求墙的一侧与梁的侧面平齐,使穿梁管不露墙外。高层建筑平面电梯井道的位置确定后,电梯机房位置也就确定下来,电梯机房内孔洞、预埋件较多,电梯机房荷载也比较大,因此应详细了解所选型号、电梯土建条件并注意单台布置和多台布置的差别。由于电梯井道一般作为钢筋混凝土剪力墙,除承受竖向荷载外,还承受水平力作用,因此应校核洞口削弱后的强度。
3.2 关于箱、筏基础底板挑板的阳角问题。阳角面积在整个基础底面积中所占比例极小,可以砍了,可砍成直角或斜角。如果底板钢筋双向双排,且在悬挑部分不变,阳角不必加辐射筋。
3.3 关于梁、板的计算跨度。一般的手册或教科书上所讲的计算跨度,如净跨的1.1倍等,这些规定和概念仅适用于常规的结构设计,在应用日广的宽扁梁中是不合适的梁板结构,简单点讲,可认为是在梁的中心线上有一刚性支座,取消梁的概念,将梁板统一认为是一变截面板在扁梁结构中,梁高比板厚大不了多少时,应将计算长度取至梁中心,选梁中心处的弯距和梁厚,及梁边弯距和板厚配筋,取二者大值配筋。
3.4 主梁有次梁处加附加筋,一般应优先加箍筋,附加箍筋可认为是:主梁箍筋在次梁截面范围无法加箍筋或箍筋短缺而在次梁两侧补上。附加筋一般要有,但不应绝对。规范说的清楚,位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载,应全部由附加横向钢筋承担。也就是说,位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的垫梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力应加附加筋。但梁截面高度范围内的集中荷载可根据具体情况而定。当主次梁截面相差不大,次梁荷载较大时,应加附加筋。当主梁高度很高,次梁截面很小,荷载很小时,如快接近板上附加暗梁,主梁可不加附加筋。还有当主次梁截面均很大,如工艺要求形成的主次深梁,而荷载相对不大主梁也可不加附加筋。总的原则,当主梁上次梁开裂后,从次梁的受压区顶至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁产生的剪力时,主梁可不加附加筋。梁上集中力,产生的剪力在整个梁范围内是一样,所以抗剪满足,集中力处自然满足。
3.5 在多高层结构设计时,应尽可能避免短柱。其主要的目的是使同层各柱在相同的水平位移时,能同时达到最大承载能力,但随着建筑物的高度与层数的加大,巨大的竖向和水平荷载使底层柱截面越来越大,从而造成高层建筑的底部数层出现大量短柱,为了避免这种现象的出现,对于大截面柱,可以通过对柱截面开竖槽,使矩形柱成为田形柱,从而增大长细比,避免短柱的出现,这样就能使同层的抗侧力结构在相近的水平位移下,达到最大的水平承载力。
3.6 关于箱、筏基础底板的挑板问题。从结构角度来讲,如果能出挑板,能调匀边跨底板钢筋,特别是当底板钢筋通长布置时,不会因边跨钢筋而加大整个底板的通长筋,较节约;出挑板后,能降低基底附加应力,当基础形式处在天然地基和其他人工地基的坎上时,加挑板就可能采用天然地基;能降低整体沉降,当荷载偏心时,在特定部位设挑板,还可调整沉降差和整体倾斜;窗井部位可以认为是挑板上砌墙,不宜再出长挑板。虽然在计算时此处板并不应按挑板计算。当然此问题并不绝对,当有数层地下室,窗井横隔墙较密,且横隔墙能与内部墙体连通时,可灵活考虑;当地下水位很高,出基础挑板,有利于解决抗浮问题;从建筑角度讲,取消挑板,可方便柔性防水做法。
3.7 钢筋混凝土结构梁柱抗震设计问题
对于钢筋混凝土的抗震问题,我们在设计中通常是坚持强柱弱梁的原则,这是结合我们设计中能达到建筑物遇到小的地震时不被损坏,遇到中型地震后能够修复,遇到大的地震时整个建筑物不倒塌的目标而提出来的,并且一直以来我们设计人员也是这样坚持的。提出的所谓强柱弱梁主要是考虑到如果一个建筑物的梁坏了,只会导致建筑物局部受到损坏,但是如果柱子坏了,就会导致建筑物的整个受力结构发生变化,出现整体建筑坍塌的现象。但是,在实际操作过程中我们发现,建筑物的柱也不是越强越好,柱的轴压比也不能太高,如果轴压比过高,在大地震发生时将对建筑物的边柱产生最少30%以上的附加轴力,这对建筑物的安全问题是致命性的。因此,不是强柱弱梁就一定能够保证建筑物不倒塌。我们通常要注意以下几个方面:(1)控制好建筑物的柱轴压比,保证这个比率在各种建筑物中不超过1%,并且要对重点部位的柱断面和配筋进行特别处理,对角柱和边柱要加强,通常要加密箍筋。(2)科学配置框架柱和小截面柱的钢筋,确保不小于Φ20,矩形的柱面我们要采用对称配筋的方法,增强稳定性。(3)巧妙设计梁配筋,对于梁的配筋来说我们应该加强梁中部的配筋,而支座部分的配筋可以根据情况适当降低,这样有利于形成梁铰机制,当地震发生时,因梁端的塑性铰作用而增加柱的实际承载能力。
建筑结构设计是建筑施工的前期规划,直接影响到建筑的质量和成本,因此,我们广大工程设计人员要深刻领会各种规范中的实质性内容,在设计的过程中除了要严格按照规范规定作业外,还要多动脑筋,根据实际情况灵活运用,善于总结经验,对一些规范中规定不是很明确的问题,要多进行调查研究,绝对不能闭门造车。
参考文献
[1]贾永萍.试论民用建筑结构设计[J].科技传播,2011,(16).
[2]董姝男.如何在设计中解决建筑结构的问题[J].科技与企业,2012,(03).
【关键字】建筑;结构设计;安全性;提高
1前言
近几年来,随着我国的国民经济的快速发展,我国的建筑行业也在快速的发展,建筑行业已经成为我国国民经济中的重要组成部分。随着规模的越来越大,我国建筑行业的复杂程度也越来越高,在建筑施工过程中就会一系列的问题。尤其是安全问题,建筑的安全与人们的生命财产息息相关。建筑结构设计是建筑施工中最重要的环节,其好坏与建筑质量的好快有着直接的关系。因此,建筑施工单位当前最为关注的就是怎样提高建筑结构设计的安全性。我国的建筑结构设计虽然在近年来取得了较大的突破,但是仍然存在着很多安全问题。要想确保建筑的安全性,就要找到安全隐患产生的原因,并针对这些原因提出相应的措施。
2我国建筑结构设计中建筑存在的安全隐患
一般来说,我国建筑结构设计中,建筑存在的安全隐患主要有以下几种。
(1)抗震度不够
建筑的抗震设计不合理就容易导致安全隐患。近几年来,我国发生的几起大的地震造成的损失就足以说明我国一些地区建筑的抗震强度不够,并没有达到国家规定的标准。提高建筑结构设计水平的一个重要的方面就是提高建筑抗震设计水平。针对建筑的抗震性能设计,国家颁布了《建筑抗震设计规范》,这为我国的建筑抗震设计提供了重要依据。该规范规定:“小震不坏、中震可修、大震不倒”。然而有一些建筑公司的领导对建筑的抗震性能还不够重视,领导的不重视也就直接导致了员工对抗震性能的不重视。还有一些建筑结构设计人员对抗震设计的认识不够,在建筑结构设计的过程中,忽略了抗震性的原则,这样一来,建筑施工的过程也就只是一个表面工程,其并不具有真正的抗震性能。因此,建筑结构设计者要根据一个地区的实际情况,从而选择不同的抗震规范,这样可以避免造成一些不必要的浪费。
(2)建筑结构设计不合理
现阶段,我国建筑设计者自身的专业素质不够高、安全意识相对也比较薄弱,经验不足等,他们往往只注重建筑设计的美观而不注重建筑质量,或者是为了保住自己的工作而纵容那些不合理的设计,这就为建筑带来了极大的安全隐患。在建筑结构设计工作中,有的电梯、楼梯等的数量以及布置方式,并不能保证期使用效率和防火安全;而有的建筑装修、构造等不适应,这样就会因为风力、地震等引起建筑变形,从而发生安全问题。在建筑结构上,有的建筑结构设计者没有考虑高层建筑遇到巨大风力以及地震力时所产生的水平侧向力;还有一些对高层建筑体型是高宽比例并没有进行严格控制,故而不能保证建筑的稳定性;还有一些建筑的平面、立面的质量不能保持对称,整体结构呈现出薄弱环节等等。尽管这种建筑设计人员在建筑结构设计行业占极少数,但是,他们的存在仍要引起人们的重视。
(3)建筑结构设计过程中偷工减料
现阶段,在市场经济条件下,在利益的驱使下,有一些不良商家在建筑结构设计过程中利用偷工减料来节约成本。这主要体现在两个方面。
①为了节省建筑成本,从而获取高额利润,一些建筑公司在建筑结构设计过度的节约钢材,偷工减料,忽视了建筑的质量和安全,这样就会导致建筑中的建筑材料的性能被削弱,建筑的质量也会产生安全隐患。针对建筑钢筋的配筋率,我国的规范中有着明确的规定,建筑的不同部位,其钢筋的配筋率是不同的。因此,建筑结构设计公司的设计者要对建筑钢筋的配筋率进行高度的重视,对施工过程进行实时的监督。
②一些建筑公司规模较少,为了节省开支,就使用一些冷轧变形钢筋。这种钢筋的强度比较高,脆性也比较大,韧性相对较少,对建筑的抗震是极为不利的。这些建筑公司为了节省开支、获取利益,不管不顾人们的生命安全,使用那些不符合国家规定的钢材,不仅违反了国家的法律法规,还对建筑结构设计带来安全隐患。
3提高建筑结构设计中安全性的措施
建筑工程中的重要组成部分之一就是建筑结构设计,因此,要想加强对建筑结构设计的重视,提高建筑的安全性,一般从以下几个方面来进行。
(1)提高建筑结构设计人员对抗震性能的重视程度
建筑结构设计是一个系统且全面的工作,这不仅要求设计人员有扎实的理论知识作为基础,还要有创新的思维和认真负责的工作态度,同时设计人员还要重视每一个构件的设计。建筑设计人员要密切配合建筑工程,在工作中药善于反思与总结,并积累更多的工作经验。
建筑结构设计人员还要及时的转换自己的陈旧思想,重视建筑结构的抗震性能,发挥自己的主导作用,控制建筑结构设计的安全性。
(2)严格依据国家规范来设计建筑结构
随着我国建筑行业的快速发展,建筑结构也得到越来越多的重视。与此同时,我国也出台了相应的规定。然而,一个国家的规定不尽要具有很强的政策性和技术性,还要与时俱进。建筑结构设计人员要谨守本责,对于那些不符合国家规定的建筑结构行为要及时地提出异议,以避免安全问题的产生。对于那些存在违规行为并且屡教不改的建筑结构人员要及时进行举报。目前来说,作为一名建筑结构设计人员,要熟悉和掌握《高层民用建筑设计防火规范》、《火灾自动报警系统设计规范》、《民用建筑电气设计规范》这三部规范。对于高层建筑中的一、二类建筑的划分以及对火灾的报警和消防联动系统的设置来说,这三部规范与他们的总体要求是基本一致的。当然,这三部规范在各个不同的角度,其侧重点不同。对于那些建筑结构设计人员来说,国家的规范是具有强制性的,因此,他们要严格的遵守。
(3)开展科研,创新建筑结构设计软件
对于任何行业来说,“工欲善其事,必先利其器”,这个道理都是适用的。随着建筑行业的快速发展,建筑结构设计的内容也越来越复杂,建筑结构设计的难度也越来越大。对于建筑结构设计人员来说,我国建筑结构设计对其知识的深度和广度也有了更进一步的要求,现有的建筑结构设计程序已经不能满足建筑设计人员的要求。如果一些构件的承载力设计不理想,建筑的安全性也会相应的缺乏保证。因此,要提高建筑结构设计中建筑的安全性,就要开发出一种高精度的软件,这就需要建筑设计人员与计算机程序人员共同努力去完成这个软件的开发。当然,建筑结构设计人员要能够不安于现状,勇于承担推新创新这个任务。
4结束语
对建筑结构设计过程中存在的问题进行研究,不仅可以加强建筑结构设计人员认识自己工作的重要性,明确他们的责任,还可以提高设计人员对结构设计质量安全问题的识别能力,积累更多的经验,使建筑的设计更加安全、更加合理。对于那些违规公司,要进行实时监督,监督其将国家对建筑的相关规范落到实处,为提高建筑结构设计的安全性提供保障。总的来说,只要建筑设计者能够严格按照国家规定的建筑设计规范来设计建筑结构,提升自己的专业知识水平,就一定能够保证建筑结构设计的安全性。
【参考文献】
[1]李博 石国栋.试论如何在建筑结构设计中提高建筑的安全性[J].科技信息,2012,2(24):122-124.
[2]宿宗英 赵丽艳.在建筑结构设计中如何提高建筑的安全性[J].科技资讯,2010,5(20):178-180.
关键词:地震破坏;施工质量;抗震设防
我国是一个多地震的国家,也是世界上遭受地震最多、损失最惨重的国家之一。强烈地震造成房屋建筑物的破坏虽不能完全避免,但是,能通过精心设计、精心施工而得以减轻。做到多遇地震不坏,设防烈度地震可修,罕遇地震不倒,以最大限度地减少地震灾害给人类造成生命和财产损失。良好的抗震设计是保障新建房和工程结构地震安全的关键措施。抗震设防对震害所起的作用十分明显,唐山、邢台等震后重建的城市,按抗震要求设计和施工,经受住了中等烈度地震的考验。未按要求设防的漂泊市,几年前的一次小震,80%房屋都成了危房,损失惨重。
下面就强烈地震造成建筑物破坏的一些原因,抗震设防区的一些工程质量状况和应采取的措施作一粗浅的论述。
1 地震造成建筑物破坏的一些原因
1.1 设计不合理:建筑物的破坏随建筑平面、布置,结构质式的不同和抗震措施的多少而有差别。房屋平面不规、立面形状复杂,质量分布不均匀、刚度变化较大,地震时引起扭转或变形不协调,加重房屋房屋局部震害。
1.2 施工质量不符合要求
1.2.1 砖砌体质量低劣。砖砌体是一种脆体结构,它的抗剪能力差,抗弯能力更低,在强烈地震作用下,易产生脆性剪切破坏。砌体的抗剪能力既取决砌块砂浆强度,又决定于砖的组砌方法。
(1)粘土砖质量差。合格率低。主要是抗压强度低,外观质量差。通过对本地区粘土砖的抽样检测,砖的规格尺寸均小于标准砖,厚度仅45-50mm,长度仅230mm,宽度仅110mm,且平面弯曲度大,爆裂多,还有相当部分是欠火的废品砖,抗压强度仅达4.0Mpa.担这些不符合砖仍都用在墙体上。
(2)砂浆强度低。砌体主要依靠砂浆胶结成整体来提高抗压、抗剪强度低抗外力的作用,砂浆质量的优劣直接关系到砌体的质量。砂浆配合比不准确和偷工减料是造成砂浆强度低劣的主要原因。本地区的砌体砂浆均为混合砂浆,有的是个队伍在配制砂浆时掺和大量的黄土,砂浆强度十分低劣。
(3)组砌方法不正确。有的顺砖丁砖不按要求砌筑,有的甚至整片墙体没有一皮丁砖,特别是一些窗间墙。
由于砖强度低、爆裂多,运输中野蛮装卸。断砖特别多,施工单位又物尽其用,没有将断砖分散砌筑在非承重墙上,有的鱼目混珠,竟把段砖作为丁砖,严重损害墙体的整体性。
但是构造柱与砌体应有良好的连结,才能发挥作用。构造柱与墙的连接主要依靠马牙槎和拉结钢筋,构造柱在施工中主要质量问题有:
(1)按抗震规范要求,连结钢筋沿墙高500mm设2φ6钢筋,每边伸人墙体不少于1.0m或至门窗洞口。在质检中发现拉结钢筋都采用钢筋的边角料,规格不整,长短不一,有的伸人墙体不足300mm,有的一层柱中仅设一至二道的拉结钢筋,有的整层构造柱竟没设一根拉结钢筋。
(2)马牙槎设置不按规范要求,随意留置,有的甚至留直缝。
(3)当砖墙砌筑完成之后,残留在柱底、马牙槎内的砂浆没有清楚、冲洗干净。浇砼前没有对模板和构造柱四周砖砌体浇水湿润,严重影响构造柱与砖墙的连结。
(4)构造柱的拉结钢筋纵横交错,砼的投入和震捣受到一定影响。若从柱顶直接将砼投入,受到钢筋的阻挡,砼中的碎石和水泥浆易被分离,因此,选好粒径较小的碎石,增加塌落度配制砼,细心震捣是保证构造柱砼充盈度小、不密实,或干后形成缝隙。有的存在漏震、胶结疏松、孔洞、露筋等严重缺陷。
1.2.3 墙和砼梁柱的连结
框架结构中的填充墙应与梁、柱有良好的连结,才能保证强烈地震时墙体不被震塌。由于在框架柱预埋拉结钢筋,填充墙长度大于5.00m时,墙顶部与梁应有拉结措施。墙高超过4m时,宜在墙中部设置与柱连接的通长钢筋砼水平墙梁。在本地区的质检中,墙长大于5.0m的尚没有一下工程设置墙与梁的拉结措施。
1.2.4 框架节点施工质量
框架梁柱节点受力状态十分复杂,既要承受梁端的弯矩、剪力、轴力。由于地震被向的不确定性,在其荷载的反复作用下,柱点丧失支承作用而导致整体倒塌,因此,抗震规范规定梁端、柱端和核心区内应加密箍筋绑扎十分困难。在质检中往往发现梁柱交叉核心区箍筋没有绑扎,或仅放一至十个箍筋。,严重削弱节点的抗震能力。
框架梁柱交叉的核心区内箍筋的绑扎,不能在楼层模板安装完成之后进行,做到箍筋间距一致、方正平直,弯钩符合135°要求,绑扎牢固。
框架梁柱构件的连接主要依靠受力钢筋在节点的锚固。有抗震要求的纵向钢筋锚固长度LaE=La+La, La为非抗震要求的锚固长度,La,一级抗震要求La=10d,二级抗震要求La=5d,三、四级抗震要求可不考虑。在质检中,经常发现钢筋的锚固长度不符合抗震要求,如框架梁中间节点、支承在节点中的梁底钢筋,应按规范要求的锚固长度(见图1)。而在施工中大部分都仅放置在节点中间,没用考虑锚固长度要求。框架结构屋面横梁与端柱的锚固,端柱、中间柱筋与屋面横梁的锚固,都没按规范要求设置(规范要求见图2、3),严重影响构件之间的连接,留下隐患。
2 加强工程项目抗震设防的审核
建筑工程的设计应经所在地的抗震办审核批准,方可施工。但是很多地震设防区的抗震办机构不健全。或没有配备相应的技术人员,或技术力量薄弱,抗震审核不力,对一次违反抗震设计规范的设计,没经审核批准就开始施工,使用抗震设防成了一句话。
2.1 加强场地地震安全性评价的审核
生命线工程是城市的命脉,是人民生存的重要保障,在地震灾害中,地震强度的复核、地震危险性的分析、设计地动参数的确定、地震小区划、场地震害预测、场址及周围地震稳定性评价等进行审核,为工程抗震设计提供准确的设计依据。
2.2 加强地基地质勘察的审核
地质勘察应为设防工程提供经济、安全、准确的设计依据。但是一些地质勘察没有根据实际需要划分建筑有利、不利和危险地段,提供建筑场地类别和岩土地震稳定性的评价,没有对地震时可能产生液化的饱和土进行判别,为地基处理、基础选型提供依据,保证在强烈地震时地基不开裂、塌陷、滑坡或液化。
3 加强施工过程质量监督
建筑工程抗震能力的大小,关键在于精心抗震设计,而这些精心的抗震设计措施能否在地震中充分发挥作用,关键在于施工,在于施工过程的质量控制。因此,必须加强质量监督,把好施工过程质量监督关。
3.1 把好建筑材料关
审核建筑材料的产品合格证,监督施工企业按进场批量和不同规格的材料随机抽样送有资格认证的试验室进行检测,并把检测结果送质量监督站审核,并对送检样品与现场的材料产品进行比较鉴别,防止防伪假冒材料。
建筑材料检验在前,严格查处使用没用检测的建筑材料或先使用后检测的弄虚作假的作法,以核对施工单位抽样的真实性和准确性。
3.2 把好施工企业内部质量控制关
督促施工企业建立健全质量管理制度,落实土建、给排水、暖通和电气安装等不同工种的专职质检员。建立检查程序,建立质量控制点,对每个工序、每个分项、分部工程进行检查。依靠企业内部严格的完整完善的质量体系来保证生产出优质产品。
3.3 把好现场质量监督关
质量监督站应深入现场,将现场质量检查监督覆盖整个施工过程。一旦发现问题,现场解决,将不合格的产品和质量隐患消灭在施工中。
关键词:地震灾害;次生灾害;预防措施;对策
Abstract: When the earthquake happened will produce a lot of seismic secondary disasters, such as flood, fire, building collapses, hazardous and harmful gas leakage, especially in the city, the school, hospital, office, shopping malls, business and other important places with dense population, if not timely preventive measures, induced secondary disasters will be more, danger will be stronger. This article on how to strengthen the secondary disaster of earthquake prevention and strategies are discussed and researched, and strive to promote the cause of reducing city secondary disaster of earthquake.
Key words: earthquake disaster; disaster; prevention measures; countermeasure
中图分类号:U457+.5文献标识码:A
1.防止地震火灾。
1.1使用火具设施、器械等的安全化。
现代大城市内使用着大量的火具设施设备,从国内外历史地震灾害状况分析,地震时火具设施设备起火的危险性是极高的,为此,在城市应基于防火的有关条例与规定,大力普及带有抗震安全装置的石油天然气燃烧机、火具设施设备周围留有标准安全距离、消防用灭火装置的成品油天然气等各种配置安全措施。同时,为保证火具的使用功能,要建立完善的火具设施设备使用的检查、维修、鉴定等安检制度。
防止电气器具等起火。作为地震时住宅等电气器具及配线的安全对策,应开发研制应用带有感震机能的分电盘和带有感震机能的万能插口。
1.2危险物品设施等的安全对策
1.2.1液化石油天然气消防设施。
首先对经营销售者进行必要的科学指导,并制定相关制度,以确保其安全;其次,根据有关规定,加强对液化石油天然气设施设备的抗震维修加固,如采取新技术、新工艺最大限度地阻止容器转倒和配管破损,防止液化石油气泄漏引发二次灾害。
1.2.2火药类储存。
火药类危险物品在地震时由于受冲击摇晃和地震等引发灾害的危险性是极高的。因此,负有贮藏火药危险物品义务的部门,应严格按照危险物品条例或有关规定,在技术上严加管理;火药类危险物品的所有者、管理者应定期对其贮存设施进行安全检查,做好对物品的检验及现场安全检查。
1.2.3石油等危险物。
地震发生时不仅仅易起火成为火源,而且还是引起火灾蔓延扩大的主要因素。对此贮存设施设备要加强其构造的抗震设防,完善各项检查制度。
1.2.4化学药品。
在阪神等大地震灾害中出现过化学药品等转倒、倾翻泄出造成火灾的事例。对生产、存放、使用化学药品的部门,如学校、医院、科研所,对其贮藏设备和化学药品要进行定期检查,采取防止倾倒漏出的具体措施,制定具体的不同药品类的安全防护措施。
1.3加强指导居民的防火对策
为彻底防止地震时家庭火灾的发生,要加强对城市每一个居民的防火知识和防火技术方法教育,定期进行应急演练,让居民学会使用各种消防器具。做好自防自救。
1.4建设和完善消防水利工程,防止火灾蔓延扩大
目前,为防止地震发生时火灾蔓延,必须加强消防水利工程的规划与建设,城市应分等级分区域建设消防水利工程。对原有的水利工程机能进行维修加固,同时对重要地区建设防火水槽,对社区、街道和居民集中区也设地下水槽、抽水机井等,尤其是消防水力不足地区、人口密集的住宅地区应加强防火水槽、雨水贮藏和水上公园等水源建设,以便应急情况下备用。
对于沿海、沿河沿江等城市具有巨大水利资源的区域,应大力建设引入城市内或周围的净水场、供水场、贮水池、上下水处理等设施,确保消防用水安全。
2、防止悬崖、峭壁、组合墙体等发生破坏的安全化措施
2.1陡倾斜地的安全化。
陡倾斜地在地震发生时最易发生崩塌、下滑等破坏现象,而且对人和物造成的伤害也极其严重。因此,对陡峭倾斜地区的防止崩塌对策中最重要的是对其进行危险性分析、评估鉴定,视其危险性和紧迫性,决定移民或进行有效的加固措施。
2.2悬崖、峭壁的安全化。
一般地讲,在悬崖峭壁附近建设建筑物都是比较危险的,尤其是处在地震危险性评估情况高的地区内更为危险。最佳对策是远离悬崖峭壁。如原因特殊,应请有关灾害预防专家进行指导,采取相应措施,确保建筑物的建设安全。
2.3组合墙体的安全化。
城市市区重要街道,尤其是作避难通道和学生上学路两边的组合墙体、护墙,应在抗震评估基础上采取针对性维修加固措施;新建的墙体,应在基础、配筋、柱桩等方面严格按照建筑物抗震设防有关规定进行设计和施工。
3、防止窗玻璃和广告物等落下物伤人的安全对策。
在国内外的地震灾害实例中已经证明,有许多窗玻璃、户外广告物、屋上突出物等在地震灾害发生时而被动摇晃落下伤人的情况。因此,在地震危险区内的城乡建筑物的所有者和使用者,应对窗玻璃、屋内外广告物的设置、稳定性、牢固性、安全性进行评估分析,并加强维护管理。
4、防止危险物灾害对策。
4.1对高压气体设施等的安全对策。
大城市内为数众多的高压气体经营者和高压气体设施分布在城市各个街道、社区。高压气体一方面具有城市生活的方便性;另一方面,具有潜在的有毒性、可燃性、爆炸性等危险,在地震灾害发生时更易引起次生灾害的发生。因此,对于城市内的高压气体设施要给予合理安全的规划和布置,以便满足市民的需要,方便市民;对其设施要依法按抗震设防标准进行抗震设防、抗震设计、抗震鉴定及抗震维修加固。对高压气体设施所需的防火应急物资要进行充分的准备,以备在地震灾害发生时应急抢险使用或调用。对其组织者、管理者、经营者,要加强培养、教育和训练等管理工作,进一步提高其应急管护能力。
4.2对剧毒物品及其储藏保管设施的安全对策。
对剧毒物品及其储藏保管设施除进行抗震鉴定、抗震维修加固外,为防患于未然,还要建立严格的检查、培训和事故发生时应急措施、定期举办防火演练等活动。对使用剧毒物品的部门如教育部门、科研部门、化学实验室等药品保管部门及其场所,要建立完善相应的安全检查制度,并采取必要的抗震措施,保证地震时容器、棚架等不翻倒、不散落,减少事故的隐患。
4.3水源设施的维修加固。
水源设施一定要进行抗震维修加固,以免在地震灾害发生时水源设施被破坏而造成水患和水灾。同时,消毒用的液化盐素(CI)要加强管理,避免洩漏引发的二次灾害,最好用其它安全性高、易处理的消毒剂及其设备代替它。
4.4放射性作用设施的安全对策。
放射性同位素(RI)的使用、销售、废弃处理的部门如城市医院、卫生等部门要对所属RI保管容器可能出现破损事故的处理、测定可能泄露的放射性、设定危险性、进入管道等进行强化管理体制,并有相应的应急措施。
4.5危险物品等运送的安全对策。
2000年新疆乌鲁木齐从市区运送危险物品到郊区处理,运送过程中由于颠簸摇晃而起火泄漏,引发一场严重的人员伤亡事故。运送石油类、高压气体多是应用罐车、卡车、铁道、轮船海上运输,应特别注意安全,制定严格的管理措施,防止转倒、翻落;要有明显的警示标识,要备齐备足消防器材器具等防灾物资。同时,还应完善危险物品在运输过程中装卸及地震时发生事故的应急措施和应急机制等。
关键词:电气设计;建筑;问题;对策
中图分类号:F470.6 文献标识码:A
引言
在当前的时代,电气设备在建筑用户的生活、工作以及学习之中发挥的作用逐渐地提升,变成了用户正常生存不可缺少的一部分,这样就会使得电气设计逐渐得到完善,这是当前新时期电力工作人员最为主要的工作目标。从当前的情况来看的话,建筑的电气设计工作虽然得到了一定的进步。然而,电缆线路设计、配电回路规划、电气接地系统设计、消防安全设备建设等等,种种工作还是存在着非常多的问题,这样对于建筑用户使用电气设备产生相当多的负面影响,应该得到其实有效的解决。
当前建筑业主对于供电可靠性的要求逐渐的提高。现代化建筑中,其照明、电气消防、电梯、水泵、家用电器等电气设备的数量也在逐渐增加,各个设备的功率及用电量之间的差距也比较大,消防动力系统和应急照明系统之中还需要使用两个独立电源当作它正常运行的保障,这样就使得电气设计工作人员在进行设计过程中,应该认真充分地考虑供电的可靠程度,这样就可以方便维持各项设备在高耗电状态之下的正常使用。
1、电气产品的新技术应用
1.1电气环保节能技术
电气节能是建筑节能的重要工程,对于电气的节能应该考虑比较先进的技术。光伏发电技术因为他的高效节能同时工作性能比较良好,在欧美一些发达国家得到了大范围的使用,近些年来,我国相继在各个一线城市建立了光伏发电工程,他的特点在于一次性投入以及运营成本比较低。同时比较有效的技术也在业内得到认同。
2.2 电气安防新技术
目前,国外广泛应用的ZSI(区域联锁选择性保护)技术就是一项新颖的技术,它有效实现了上下级保护且兼备安全稳定的配合性,在发生线路故障时,即可保护电气接收到下级保护发来的故障信号后启动短延时保护;又可保护电气没有收到下级保护电器发来的故障信号,立即瞬时脱扣,快速切断故障回路。虽然目前在我国没有被广泛的使用,但作为一项新技术,是未来发展的趋势。
2、现代建筑中电气设计几点常见问题
2.1、线路设计问题
2.1.1 、电缆线路设计
建筑工程中线路交叉纵横,做好对于线路的优化设计,不仅有助于减少用电事故的发生频率,还可以切实地实现对于电力能耗的浪费以及节约电力电缆的造价。因此,设计人员必须做好对于电缆线路的优化设计。
2.1.2、配电回路设计
设计人员为降低线路能耗,需要尽量减少配电回路的数量,但是,这种较少必须控制于合理的范围,若回路过少,会造成各线路的过高负荷,诱发各种电气故障。
2.2、电气导线问题
由于建筑中的各类电气设备的耗电量以及各场所的电力负荷状况不同,设计人员必须遵循具体的需求,做好对于导线材料的选择以及截面的设计等工作,以便于各部分的导线均能够达到最优的使用状况,并避免导线的电压、电流过度等问题造成的用电事故的发生。
2.3、安全保障设计
厨房、卫生间等多水潮湿的场所,会使人体皮肤的潮湿程度提升、阻抗大幅度下降,这样一来,即使是由谐波问题所诱发的自由的微小电流,通过金属管导向人的身体,也会造成电击伤亡的问题,因此,在进行设计的过程中,设计人员必须要做好等电位连接设计,使这些场所中的电力线路始终位于同一电未,进而防治接触电压的出现。
2.4、消防设计问题
建筑中的消防设计包括火灾自动报警系统、应急照明、消防进风及排烟系统、自动灭火洒水系统、消防栓系统等,这些消防设备需要可靠稳定的供电系统,设计人员若无法做好这些部位的设计,则容易造成消防系统的失效,造成火灾时无法可靠的达到消防设备的可靠运行。
现代建筑中电气设计解决措施
3.1、线路设计问题的解决措施
就通过设计工作降低能耗来讲,设计人员可通过以下几点措施来实施。将低压配电室安置于与竖井靠近的场所,且向竖井内输送电力的低压配电室的线路应当为向前分送的布局模式,以减少电力输送线路中的回路,降低回路能耗。在回路设计应当满足以下要求,即:电气设计人员必须以配电平面图为依据,切实掌握各回路的位置以及具体走向,按照要求为一般电源插座、照明及空调、卫生间、厨房等电源插座,分别设计合理的分支回路,同时,避免地板装修工作损坏管线。以空调回路的设计为例,设计人员根据起居室与卧室中空调的负荷状况,设置两个以上的空调回路,且各分支回路的导线均为铜芯绝缘的导线,截面均应处于2.5mm 2以上,并借助PVC管暗敷或穿金属管的方式,为导线设置必要的保护,严禁施工人员直接将导线敷设在墙内。
3.2、电气导线问题的解决措施
使用建筑室内的导线选用为例,它的材料以及截面应该分别来满足之下的设计要求:
3.2.1、以铜芯绝缘线作为配电线路的材料,以保证截面相同的状况下,室内的配电线路在使用寿命方面得以延长,同时,提高线路的导电性能以及机械强度,避免各项火灾事故的出现。铝芯塑料线虽然比铜芯绝缘线的成本低,它在使用中非常容易出现氧化问题,且更容易在过负荷状态下发生失火问题,进而造成室内火灾。
3.2.2、导线的截面积的设计,应当在建筑业主经济条件、系统供电裕度可允许的范围内,尽可能地加大,以减少谐波对建筑电气的影响,提高电力使用的效率。比如,入户的线路其截面积应为10mm 2,而普通的照明回路与插座为2.5 mm 2,空调回路则应在4 mm 2以上。若导线的截面积过小,会使导线的发热状况加剧,导线绝缘介质过早老化,进而为短路、火灾、电击等事故的出现埋下隐患。
3.3、安全保障设计的解决措施
设计人员在进行设计时,必须要按照具体的要求,将相关的消防线路设计为暗敷的铺设形式,或为穿墙的线路加设金属管,以保证线路信号与命令等信息的有效传输,且消防水泵还应当具备两种控制方式的控制线路,以保证消防控制室与水泵控制柜对于信息的有效接收,并针对收到的信息做出正确的反应。
3. 4、防雷与接地保护
3.4.1、防雷建筑物屋顶配电箱内没有加过电涌保护器。现在一般高层建筑屋顶都会设有消防风机、消防电梯等,这些设备的配电应采取防止雷电波侵入的措施,因此在配电箱内应该安装过电压保护器。
3.4.2、没有做建筑物的防雷预计。现在很多设计人员在设计中忽略防雷的计算,笼统的根据以往的设计经验确定建筑物的防雷等级,这样是不合理的,应严格按照规范要求,计算建筑物的年预计雷计次数,确定其防雷等级,再根据防雷等级采取相应有效的防雷措施,以达到有效的防雷作用,合理的工程造价。
5、结语
随着建筑居民的生产、生活对于电气设备的依赖程度的不断增高,电力系统与电气设备的安全、稳定、健康、持续运行,成为维持居民正常生存的必要保障,电气设计各项问题的存在,必定会对这种保障造成破坏,使居民对于电力的使用受到威胁。因此,电气设计人员在当前时期,必须做好对于各项问题的研究以及深入把握,以便于采取针对性的措施,对问题进行解决。[以上问题提出,可是措施并未达到合理的措施,都是常规措施,能否再深入的有些合理的措施,最好]
参考文献:
[1]裘民川.建筑设计在建筑抗震设计中的重要作用[J].工程抗震,1999,04:7-11+40.
【关键词】110kV电站;一次设计;变压器;断路器;直流系统
1.变电站的重要性
电力系统的电压转换和分配工作都是借助变电站实现的,变电站是连接各个电网的枢纽,把不同级别的电网有机地联系在一起,对电能进行有计划、有步骤、有目的的控制和分流,它的安全性和稳定性直接影响到了整个电网系统的安全。
变电站在供电系统中的重要意义是实现高低压的转换工作,有的变电站将发电厂发出的电压进行一定的升压,降低电能在传输过程中的不必要的损耗;有的变电站将高压转换成低压,再传送给电力用户。
在变电站系统中,变压器又是最为关键的设备。除此之外,断路器、互感器、母线、防雷装置以及二次系统也是变电站系统的重要组成部分。110kV变电站主要是供给用户的,数量庞大,分布很广。我们在设计110kV变电站的时候,要立足以上特点,全面考虑,综合分析实用性、灵活性和可靠性,有效地控制建设所需的成本,灵活应对电力系统出现的各种故障,向用户提供安全、可靠的电能。
设计人员应当贯彻国家有关工程建设的各项方针政策和规程规范;从全局利益出发,正确处理好安全与经济、基建与生产运行、近期需要与长远发展等方面的关系;从实际出发,结合国情,采用中等适用水平的建设标准;积极慎重的采用新技术、新设备、新材料、新结构。与时俱进、开拓创新,全方位、多角度、多层次地进行科学、合理的设计
2.主接线设计与主变压器的选择
2.1 电气主接线设计
目前主接线的设计一般比较复杂,这种复杂的主接线虽然可以保证供电的可靠性,但是其复杂的接线方式以及繁琐的运行操作等缺点也比较突出,同时这种主接线一旦发生故障将很难检测,维护成为一个难题,并且其占地面积大、耗资多,所以针对以上问题,我们需要在保证供电可靠的前提下,尽力简化主接线。我们可以根据负荷的性质、电气设备的特点和变压器负载率等因素进行综合考虑来确定变电站的主接线方式。
通常变电站高压侧多不用或少用断路器的接线;最简单的主接线方式是线路—变压器组接线,高压配电装置只需要设置2个设备单元,具有接线简单清晰的优点,发生一条送电线路发生故障时,在低压侧作转移负荷操作,仍能保证正常的用电,系统接线清晰,容易检测和维修,节省人力物力和时间。同时这种主接线的方式占地面积比较小,从而缩小了变压站的占地面积,既实用又经济。
2.2 正确选择主变压器
主变压器的选择要对变电站进行实地考察,根据变电站的实际情况选择适宜的变压器以及合理安排变压器的安装数量。变电站变压器的安装数量是依据主变电站的总容量、变电站的占地面积大小、对变压器建设的投资和配电装置的投资多少以及变压器制造容量的限制、短路时的电流大小等指标来进行确定的。
例如当变电站的用电量在某个季节或某段时间与其他时间段有很大差别,或者一级或二级负荷很多时,建议安装两台以上数目的变压器;如果变电站从中、低压侧电力网就能获得足够量的备用电源则安装一台主变压器足矣。
大多数情况下城市电力网110kV变电站安装两台甚至两台以上的变压器,这样的目的是保证一台变压器发生故障时其他变压器还能够担负起70%的负荷,在一定时间内保证一、二级的正常运作。
同时我们都知道,各个变电站节点的电压随着系统负荷的变化而不断变化。普通的变压器如果安装在电压偏移大或者是电力潮流变化大的变电站时,可能会发生电压不稳,影响用户的用电质量,所以可以采用有载调压变压器。
如果需要对110kV变电站主变压器35kV侧、10kV侧母线的短路电流时进行限制时,则多采用高阻抗变压器。但是此变压器会增加主变压器额空载损耗及负载损耗,所以为减少能源浪费,如果能将各电压侧短路水平限制在规定值,则建议避免使用阻抗较高的变压器,以节约能源。
3.高压配电装置的布置方式以及结构抗震设计
3.1 配电装置的布置方式
110kV变电站采取的布置形式主要包括屋外和屋内两种布置。屋外布置分为高型布置、中型布置以及半高型布置,这三者布置形式各有其特点和优缺点,其中高型布置是主要是对母线进行隔离,上下重叠布置线路的开关,这种形式占地面积较小,但是具体操作比较困难,检修工作难度系数大,并且抗震性能也比较薄弱;中型布置的占地面积较大,成本相对其他比较低,抗震性能好,但是工作人员的维修强度和难度比较小;半高型布置不太适用于回路较少的变电站,但是其可以在一定程度上将配电装置的距离缩短,使布线的面积增大。
3.2 抗震结构设计
好的变电站需要具有一定的抗震功能。近些年来由于地质灾害发生较多,所以更应该注意变电站的抗震结构设计。如果变电站的建筑物的承重负荷较大,则不适宜采用浅埋基础,因其不能达到对强度和变形的要求。经过实践发现,采用12m长500PHC管桩作为基础,可以很好地防止建筑物沉降,从而减少对电力设备运行带来的不利,延长设备的使用寿命,减少更换和维修频率,从而节省资金。
4.断路器的选择
选择断路器要考虑多方面的因素和指标,这是l10kV变电站一次设计的重要环节。选择断路器时最重要的标准是绝缘性能要好,因为当线路发生跳闸等突发状况时,断路器可以保证其绝缘,从而为检修人员提供足够的时间;同时断路器还应该是良好的导体,以保证电流较大时不会发生线路故障,如果发生电流短路,要有良好的动稳定性和热稳定性,避免发生火灾等危险;断路器的机械寿命和电气寿命应该尽量选取较长者;体积和重量较小、结构简单的断路器的安装方法较为简单,并且有利于检测和维护,根据以上这些因素和变电站的具体要求选择适合的断路器。经过我们的实践和数据调查统计,我们认为LW30—126断路器能够很好的满足这些要求,建议推广使用。
5.消弧和过电保护装置的设计以及照明设置的设计
5.1 消弧和过电保护装置的设计
消弧和过电保护装置是一种在新兴技术产业下发展出的产品,它的主要作用是抵抗中性点非直接接地系统弧光接地给电气设备带来的危害,从而保证10kV、35kV系统弧光接地过电压和谐振过电压不致造成危害。将此装置加入到中性点不接地系统中后,当系统发生单相弧光接地时,装置可以在半分钟之内启动,将立即熄灭掉故障点的电弧,同时对弧光接地过电压起一定的限制;该装置运行以后,可以将电容电流连续通过的上限提高到200A以上,这样可以允许用户有一定的时间和条件快速完成负荷转移,然后再进行故障检查和维修。消弧和过电保护装置还可以将相与相之间发生的各种过电压限制在3.5倍以下,该装置的外观为封闭的开关柜,其表面为金属,将其功能总结如下:(1)弧光接地过电压保护功能;(2)装置本体故障保护功能;(3)谐振过电压保护功能;(4)故障信息上传等功能。
5.2 照明设置的设计
在屋外布置投光灯作为照明设施,以便于巡视时观察;而屋内的设备室内多采用荧光灯、白炽灯的混合布置为照明设施。20kV的开关室通常选择荧光灯。
事故照明都采用应急灯或者白炽灯,因为其标志比较明显,易于发现,通常各个室内均需要设置事故照明,例如电容器室、二次设备室以及20kV开关室,事故照明的白炽灯电源来自于直流屏。对变电站的照明设施进行设计时要考虑周全,正常运行情况下所需照度要和安装以及发生故障检修所需要的照度分开设置,并且还要符合工业监视的标准和要求,尽量选择寿命长的节能灯设备。
6.直流系统的设计
为了给变电站内的内一、二次设备、自动化系统以及通信供电,需要在变电站按双充双馈的配置方式设立一套直流系统。此直流系统一般采用220V电压,选用的蓄电池组的电流为200Ah,将这些蓄电池分两组,发生故障按停电2小时计算。
直流系统的设计采用单母线分段接线,在各个分段设立开关,每段母线都有自己的一组蓄电池组以及一套充电装置,专门设置蓄电池室来存放蓄电池,选择的蓄电池为阀控式密封铅酸电池;而充电装置则按N+1原则进行模块配置,用4块20A的模块组成一个充电机,多选择采用高频开关的电源。
每套系统采取的供电方式都是混合型的,并且都设一套微机控制的蓄电池容量检测仪和绝缘监测装置。不同电压的供电方式不同,例如:110kV的供电方式采用的为放射型,每一间隔的电源多从从直流馈线屏获取,其方式为双回路方式;10kV的部分将按具体的情况对每一段母线进行双回路配置。
7.结语
随着电力系统的发展和人们对用电越来越多的需求,110kV变电站在我们当下的日常生活和工业企业生产中重要地位是显而易见的,而对于110kV变电站的一次设计应该遵循具体问题具体分析的原则,对变电站的设备特点、周边环境、在电力系统中的主要应用途径、所载负荷的大小、变电站的容量规划要求以及它在电力系统中的地位和重要性等因素进行综合考虑,选择适合的电气主接线、变压器、装置布置方式、断路器以及消弧和过电保护装置,在满足用户的用电需求,保证供电的可靠性的前提下,灵活选择和尽量优化设计方案,认真选择设计手段。本文以上几点建议希望对完善110kV变电站的一次设计提供一点帮助,相信未来的变电站设计一定会越来越完善。
参考文献