社会和经济的发展离不开电，人民生活更是与电息息相关。变电站是电网的重要节点，是电力输电系统的重要关节，它在变换电压等级、汇集电流、分配电能、控制电能的流向、调整电压等方面有着重要的作用。

1.变电站模式
传统户外型变电站的各种设备在户外布置，对环境及绝缘配合的要求较高，而且占用土地较多，与周边环境不协调，建设点选择比较困难。随着资源节约与环境友好型社会建设的逐步推进，变电站建设模式必须走向减少土地占用、降低变电站造价、缩短建设周期、与周围环境协调、提高运行可靠性、较少设备维护的发展模式。在土地紧张的城市中心区域，户内型变电站是一种更为理想的选择。


尤其近年来，社会经济持续发展，各行各业电力需求不断增长。为满足日益攀升的用电负荷，提高供电能力，国家电网公司提出建设智能电网的要求，于是各电压等级的智能化变电站应运而生。而建筑工业和电气安装行业的快速发展也使得装配式智能变电站的优质、高效和集约化的建设成为可能。


装配式变电站采用工厂化加工、标准化生产、模块化组合，具有施工周期短、现场作业少、质量指标好、环保便捷等特点，节约土地资源，生产集约化，缩短了建设工期，具有“资源节约、环境友好、工业化”的特点，是未来变电站建设发展趋势之一。


2.预制式钢结构建筑
传统的变电站建筑多使用钢筋混凝土框架结构，受力构件需在建设现场进行浇筑，而建成后退役时绝大多数的材料都不能回收利用，再加上施工周期长、劳动强度大、材料消耗多、质量控制难度大、环境污染大等问题，不符合时代的发展需求。


与钢筋混凝土结构相比，钢结构建筑具有质量轻、强度高、跨度大、施工工期短、降低投资成本、防火性高、防腐蚀性强等明显的优势。设计采用的复合材料防水保温等各项性能优于普通的混凝土建筑。在使用过程中，质量良好的钢结构建筑可免去繁琐的维护，节约了大量的维修成本，降低了停电断电的风险。


预制式钢结构建筑依据建筑图纸及各工种提供的设计资料，按照国家及地方的主要设计规范和规程，在满足工程设计标准的基础上，所有钢结构构件在工厂预制，进行工业化、规模化生产。待所有钢结构件生产完毕，直接运至施工现场吊装，进行装配组装，完成集约化施工。根据建设实例总结，与传统现浇结构比，采用装配式模块化建设，110 kV 变电站缩短工期6个月，220 kV 变电站缩短工期7个月，现场三废排放大幅下降，危险点控制水平显著提高。


2.1 设计依据
2.1.1 建筑图纸及各工种提供的设计资料


2.1.2 国家及地方的主要设计规范和规程


2.2 工程设计标准
2.2.1 设计使用年限
按《建筑结构可靠度设计统一标准》，确定建筑使用年限。


2.2.2 建筑结构的安全等级
按《建筑结构可靠度设计统一标准》，确定建筑结构安全等级。


2.2.3 抗震设防烈度
按《建筑抗震设计规范》，确定建筑的抗震设防烈度、地震分组和地震加速度。


2.3 钢结构体系设计和安装
2.3.1 设计参数与荷载取值
钢结构体系的设计参数与荷载取值：荷载包括永久荷载，即结构件的自重和悬挂在结构上的重力荷载，如屋面、檩条、支撑、吊顶、墙面构件和刚架自重等。另外，还有可变荷载，如屋面活荷载、雪荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、地震作用等。


荷载组合遵循以下原则：屋面均布荷载不与雪荷载同时考虑，取其大者；积灰荷载应与雪荷载或者屋面均布荷载中的较大值同时考虑；施工或检修集中荷载不与屋面围护材料或檩条自重外的其它荷载同时考虑。如建筑内有吊车系统，则多台吊车的组合应符合《荷载规范》的规定。当需要考虑地震作用时，风荷载不与地震作用同时考虑。


为满足国内审图要求，主次钢构计算采用由中国建筑科学研究院编制的“结构计算辅助软件PK PM系列SETWE及PK，程序(2012新规范版本)”进行建模及结构计算。


2.3.1.1 内力计算原则
根据不同荷载组合下的内力分析结果，找出控制钢构件截面的内力组合。控制截面的内力组合主要有：


a.最大轴压力Nmax和同时出现的M及V的较大值；
b.最大弯矩Mmax和同时出现的V及M的较大值；
c.最小轴压力Nmin和相应的M及V，出现在永久荷载和风荷载共同作用下，当柱脚铰接时M=0。


2.3.1.2 侧移计算原则
变截面门式刚架柱顶侧移应采用弹性分析方法确定：


a.当单跨变截面门式刚架斜梁上翼缘坡度不大于1:5时，在柱顶水平力作用下的侧移；
b.变截面和横梁的平均惯性矩；
c.估算刚架在沿柱高度均布的水平风荷载作用下的侧移；
e.中间柱为摇摆柱的两跨或多跨刚架，柱顶侧移可同a考虑；
f.中间柱和横梁刚性连接时，可将多跨刚架视为多个单跨刚架的组合体(每个中间柱分为两半，惯性矩各取一半)。









最终，刚架的侧移在验算时，需根据计算结果进行调整，直至满足要求：放大柱或梁的截面尺寸，变更铰接柱脚为刚接柱脚，或把多跨框架中的摇摆柱改为钢柱上端与梁刚接的节点形式。


2.3.2 现场安装
钢结构建筑安装工序应如下：首先进行钢结构柱的组装，然后安装楼层梁和屋面梁，最后进行屋面和墙面围护系统的安装。局部钢结构可以采取地面预先拼装。整体吊装的方式进行安装，如“楼层平面应力比示意图”所示，其中，左起第一和第二跨、第四和第五跨、第七跨的楼面次梁，就可以采用如上方式。这种将高空作业的内容放在地面进行的方法，可以提前发现并解决钢构件之间的连接问题，大大减少高空施工，降低了高空作业的风险。


施工现场需注意：构件进场时，进行现场检验，确认构件质量合格；安排吊机进场吊装，保证施工质量，而且，在吊装时，要实时跟踪观测，确保钢粱的位移和标高，满足施工要求。最后进行其他零星构件的安装以及收尾拆除。此外，还应该设置关键安装点，实施全程的控制。一旦发现有施工偏差，立即进行调整和校对。


预制式钢结构建筑使建筑物功能融合化、结构轻型化，贯彻了建筑节能、节材、节水、节地的方针，结构安全度更为精准，细部节点更为简单合理。


装配式变电站建设中采用钢结构建筑也将逐步趋向普及。


3.建筑装饰作用
随着社会的发展和文明的进步，人们越来越注重可持续发展和环境保护。传统的材料已很难满足现代产品设计的需求，为此，人们纷纷提出并研究在产品设计的第一步就应该做到尽量选用绿色材料，以满足产品在其全生命周期内对环境影响最小的要求。


装配式变电站在围墙建设中采用装配式墙体。墙板可使用品牌复合型板材，中间保温层采用为高密度（120kg/m3)岩棉，防火等级A1级，不燃材料，厚度有80~150mm多种规格，可以分别满足1~3小时的防火要求。如复合型板材的外板采用铝镁锰板，具有比镀铝锌板更加卓越的耐腐蚀性能，免维护年限可达50年，表面氟碳涂层处理。


复合板为工厂化预制的四面企口板，所有切口均有金属包边保护。板材宽度按照窗户高度进行模数分割，使外立面效果更加整齐，横竖缝之间使用结构密封胶填充，横平竖直，具有幕墙的效果。墙板排版有专业人员设计并出图，在工厂一次成型，所有连接构造、构件、配件及设备管线的配置遵循采用标准化、少规格、多组合的原则在现场拼装。安装后的墙体平整，施工工期大大缩短，减轻劳动量，可以极大程度地满足变电站建设的相关要求。


彩色外钢板为多样化的建筑效果提供了更多选择，使建筑物与周边环境相协调，体现出简洁有力的工业建筑特点。















































为美化建筑内部，可以在石膏板外侧贴上金属装饰板。金属质感的内隔墙与钢结构建筑融为一体，体现了工业建筑美感。金属装饰板还可以满足变电站内部二次结构、装饰装修的要求，省去重复装修工作。