房嶺鋒，李賓皚，馬曉元，彭益成，范 淵

(1.國網(wǎng)上海市電力公司，上海 200122； 2.上海電力設計院有限公司，上海 200025)

我國2012年出臺的《關于加快推動我國綠色建筑發(fā)展的實施意見》中對建筑綠色環(huán)保特性的重視程度大幅提升。2014國務院《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃(2014—2020)》提到城鎮(zhèn)綠色新增建筑比例要從2012年的2%提高到2020年的50%，2015正式實施新的《綠色建筑評價標準》。2016年《中共中央國務院關于進一步加強城市規(guī)劃建設管理工作的若干意見》提出要大力推廣裝配式建筑，減少建筑垃圾和揚塵污染，力爭用10年左右時間，使裝配式建筑占新建建筑比例達到30%。

以往的變電站工程中，建筑物絕大部分采用鋼筋混凝土結構。國外變電站采用裝配式結構已有工程實踐。例如美國圣何塞市警察大樓與變電站聯(lián)建，大樓和變電站均采用了裝配式結構，該工程因為采用了一系列節(jié)能環(huán)保技術措施獲得了美國綠色建筑委員會頒發(fā)的能源與環(huán)境設計先鋒獎銀級認證。又例如奧地利北方電網(wǎng)公司建設了一座裝配式結構的132 kV變電站，該站采用鋼結構裝配式，實現(xiàn)了主體結構的裝配化。

為積極響應國家的方針政策，以減少變電站工程建設對環(huán)境影響和污染，2013年國家電網(wǎng)公司提出建設裝配式變電站的總要求。通過標準化、模塊化的設計與建造，實現(xiàn)工廠化加工和生產(chǎn)裝配式變電站構件和材料。最終利用規(guī)模化生產(chǎn)全面達到變電站建設提升質量，快速施工和降低成本的目標。

1 上海地區(qū)裝配式變電站建設歷程

1.1 沿襲和創(chuàng)新

從2013年建造的第一個裝配式變電站——園海110 kV變電站算起，國網(wǎng)上海市電力公司在裝配式變電站建設歷程主要分為四個階段。

(1)以園海110 kV變電站為試點項目，采用常規(guī)的鋼結構廠房模式進行裝配式變電站的建設，實現(xiàn)了現(xiàn)場濕作業(yè)少，施工工序少等預期的目的，但圍護結構中采用的彩鋼巖棉夾芯板存在易變形，易漏水，使用壽命短等缺點。

表1 不同階段鋼結構裝配式變電站選材比較與分析

(2)通過引入裝配式混凝土技術，以廟三110 kV變電站和新朝陽110 kV變電站為試點進行了預制裝配式混凝土變電站的建設。工程實施過程中，也發(fā)現(xiàn)了一些困難，諸如構件自重大，現(xiàn)場安裝不便；板縫難處理，容易造成漏水；預制構件連接處的節(jié)點較難處理；變電站結構難以通過構件標準化，批量化實現(xiàn)成本降低；為保證構件拼裝時穩(wěn)定性，需要搭設滿堂支架等。

(3)通過比選前兩階段裝配式變電站優(yōu)缺點，確定采用鋼結構作為裝配式變電站主要方案。經(jīng)過建筑材料的比選，結構形式的優(yōu)化和完善，形成了第三代裝配式變電站方案，完成了樹浜110 kV變電站、洞涇220 kV變電站和興邦110 kV變電站的建設。

(4)在國家電網(wǎng)公司通用設計和技術導則的指導下，結合上海的具體情況，對裝配式變電站進行了進一步的優(yōu)化，特別是改善和優(yōu)化了細節(jié)設計，最大程度的實現(xiàn)工廠加工，現(xiàn)場拼裝，一次成型的目標。先后建造了碧海220 kV變電站、前灘110 kV變電站、海陽110 kV變電站、金虹110 kV變電站、新科110 kV變電站、慶豐110 kV變電站等。

從裝配式變電站四個發(fā)展階段來看，國網(wǎng)上海市電力公司在技術方案選擇、材料選擇應用方面做了大量深入細致的工作。

在技術方案選擇上，通過對鋼結構和裝配式混凝土結構的對比分析，認為鋼結構本身作為一種裝配式建筑形式，具有所有裝配式建筑的優(yōu)勢和特點，通過選材用材、工藝措施的設計與處理解決了鋼結構耐火、耐腐蝕性能差的缺點。而裝配式混凝土結構在變電站工程中遇到的安裝、節(jié)點處理和規(guī)?；矫娴娜秉c較難克服。從而迅速確認了采用鋼結構的技術路線，為后續(xù)的裝配式變電站全面鋪開奠定了基礎。

在材料選擇應用上，第三、四階段項目與第一階段項目相比在結構鋼材、外墻圍護、屋面系統(tǒng)和內(nèi)墻結構方面都做了較大的改進和優(yōu)化，解決了鋼結構裝配式變電站耐久性差、維護工作量大、隔熱性差、防水性能低，細節(jié)處理難度高等難題，使得相關性能和水平有了較大幅度的提升(見表1)。

1.2 方案優(yōu)化與建設標準化

在方案優(yōu)化上，國網(wǎng)上海市電力公司結合鋼結構建筑布置特點，對變電站方案進行了多項優(yōu)化，包括：(1)在不增加整站建筑面積的情況下，通過將主變室寬度和散熱器室寬度分別優(yōu)化至6.3 m和6.0 m，實現(xiàn)最大程度優(yōu)化主變室的富?？臻g和增加散熱器室的操作空間；(2)在不增加建筑面積的情況下，通過建筑結構巧妙設計將新增的消防控制室、空調外機室以及原來的戶外樓梯平臺全部整合到一層布置中，最大程度美化了變電站的建筑立面，使之能與周圍環(huán)境相協(xié)調；(3)通過改變110 kV變電站典型設計A2-7中結構柱的排列方式，取消了10 kV開關室部分結構柱，打通了部分隔墻，實現(xiàn)了10 kV開關室可直接對外開窗，大大提高了通風性和采光性。

在建設標準化上，國網(wǎng)上海市電力公司主編和參編了國家電網(wǎng)公司裝配式變電站的企業(yè)標準，如《標準裝配式變電站竣工驗收規(guī)范》，《標準裝配式變電站調試規(guī)范》，《裝配式變電站鋼結構建筑物供貨技術規(guī)范》，《裝配式變電站鋼結構建筑物驗收規(guī)范》和《220 kV裝配式變電站預制電纜施工工藝導則》，將裝配式變電站建設經(jīng)驗和方法進行提煉、總結和固化，為裝配式變電站全面推行，提升質量，加快進度和降低成本提供了依據(jù)。

1.3 工藝設計細節(jié)

(1)外墻板尺寸模數(shù)化。通過對外墻板尺寸進行了集中整理，首先調整建筑門窗、風機的數(shù)量，再通過對稱、陣列、對齊等多種設計手法來美化建筑外立面，然后設定統(tǒng)一的外墻板縱橫向尺寸、分縫規(guī)則，起到了降低造價和提高生產(chǎn)、安裝效率的作用。

(2)新型門窗節(jié)點設計。通過優(yōu)化門窗洞口的尺寸和設計新型門窗節(jié)點(見圖1)，實現(xiàn)了與外墻板的規(guī)則結合，避免了門窗洞口跨板縫的情況，保持了外立面板縫之間橫平豎直。上述做法使得外墻板規(guī)格尺寸進一步歸并，避免了異型尺寸板材加工費時費力，容易出錯的缺點。新型門窗節(jié)點采用了內(nèi)收窗框，設置收邊板和加強接縫處理等措施進一步提升了門窗接縫的防水性能。

圖1 新型門窗節(jié)點示意圖

(3)四面企口板。變電站采用四面企口鋁鎂錳巖棉夾芯板，板中間用專用橫向和豎向對接處均留有20 mm的溝縫，讓整個墻面具有幕墻的效果，同時增加了立面的立體效果；中間填充防火堵頭，有效解決防水問題。企口設計以導水方式處理防水，與鋁板幕墻使用防水膠防漏不同，不會像鋁板幕墻因防水膠分解出膠油而污染墻面。四面企口方式，保證了內(nèi)填巖棉完全密封，氣密性和水密性十分優(yōu)越，可避免冷橋和結露現(xiàn)象(見圖2)。

圖2 四面企口板連接節(jié)點

(4)樓板采用閉口型壓型鋼板。閉口型壓型鋼板上現(xiàn)澆混凝土樓承板制作工藝使得鋼結構部分不作為承重部分，因此可以降低鋼板的防火標準(見圖3)。壓型鋼板的形狀可以制成特殊的形式用以安裝吊桿，吊桿可以在一定范圍內(nèi)滑動，吊頂下的設備定位相對自由便于在施工時候根據(jù)現(xiàn)場情況進行調整。

圖3 閉口式壓型鋼板—混凝土樓板

(5)隱蔽雨落水管設計。通常變電站的雨落水管是直接安裝在建筑外墻上的，不但嚴重影響建筑美觀，還會破壞裝配式外墻的整體性。為了對建筑排水方式進行優(yōu)化，首先調整屋面排水方向，將雨水引向露天的散熱器室，再通過地漏和室內(nèi)的雨水管，將雨水引至電纜層后，直接將雨水管接入戶外雨水井。經(jīng)過設計優(yōu)化有，雨水管得到有效遮蔽，建筑立面更整潔美觀(見圖4)。

圖4 前灘站隱蔽雨落水管設計

(6)清水混凝土工藝應用。電纜層采用采用清水混凝土工藝。該工藝可以省去大量繁瑣的工序，將所有墻體改為現(xiàn)澆墻體，能簡化建材、簡化工藝、簡化人力。同時采用清水混凝土工藝能令室內(nèi)墻面、頂面裝修統(tǒng)一，完美呈現(xiàn)工業(yè)建筑原有的質感。

(7)采用平板式筏板基礎。利用鋼結構站本體自重較輕的特點，將傳統(tǒng)的梁板式基礎優(yōu)化為平板式基礎。平板式基礎上部平整，可直接作為室內(nèi)地坪。同時減少了原先的架空板層，降低了費用縮短了工期。平板式基礎鋼筋排布和混凝土澆筑方便，易于施工，澆筑工期短，施工費用低，地下室空間的利用率高，混凝土用量節(jié)省12%以上。

圖5 碧海站鋼結構框架防腐技術措施

(8)扭剪型高強螺栓的應用。鋼結構采用扭剪型高強度螺栓。扭剪型高強度螺栓施工時無需采用扭矩扳手檢驗力矩，梅花頭擰斷即合格，避免了漏擰導致力矩不達標的情況，有效提升了結構安全性，相比前幾代鋼結構變電站的大六角高強度螺栓施工更簡便，性能更可靠。

2 存在問題與改進措施

2.1 建筑壽命與耐久性

鋼結構裝配式變電站建筑壽命和耐久性是工程設計建造的重要關注點。因為構件出現(xiàn)腐蝕后，會引起一系列的影響使用和安全的問題。例如外墻板出現(xiàn)腐蝕后容易導致變形，接縫不密實，影響建筑外觀和產(chǎn)生滲漏水等問題。再例如主體框架結構出現(xiàn)腐蝕情況引起構件承載力和穩(wěn)定性降低，影響整體結構的安全性能。

根據(jù)早先已建的裝配式變電站情況發(fā)現(xiàn)，彩鋼板已出現(xiàn)部分腐蝕情況，因此在近幾年建設的變電站工程中以統(tǒng)一采用了鋁鎂錳板作為外墻板材質。但鋼結構裝配式變電站還有其他許多構件需要面對防腐蝕的要求，諸如主體框架梁柱、檁條、壓型鋼板和戶外落水管等。

在主體框架方面，將構件分為外露構件，標準構件和內(nèi)埋構件，分別采取熱鍍鋅，涂刷防銹漆和防火涂料，外包混凝土等措施提高其防腐性能。圖5為220 kV碧海站主體框架防腐蝕處理方案。

在檁條方面，采用先進的預沖孔技術，不需要現(xiàn)場鉆孔。不僅保護了檁條的鍍鋅層，可避免檁條因現(xiàn)場沖孔而發(fā)生的銹蝕現(xiàn)象，延長檁條壽命。而且也使檁條能更好得與板材、隅撐及拉桿支撐連接，便于安裝，準確度高。

樓板采用的壓型鋼板，材料采用熱浸鍍鋅板，鍍鋅量275 g/m2，耐腐蝕性好。落水管采用鍍鋁鋅彩鋼板，公稱厚度0.5 mm，采用高耐候納米聚酯涂層，顏色同外墻板保持一致，具有高耐腐蝕性和長效使用壽命。

2.2 安全防火性能

不采取任何防火保護措施的鋼結構的耐火極限約為15分鐘，因此需要采取措施使其滿足防火要求。變電站內(nèi)含有大量的帶油設備和電纜等易燃部件，因此防火設計顯得更加重要。根據(jù)規(guī)程規(guī)范的要求，目前戶內(nèi)變電站的火災危險性分類為丙類，耐火等級設定一級。因此框架結構及附屬結構柱、支撐的耐火時間為3 h，梁為2 h，樓板為1.5 h。

變電站內(nèi)的防火措施一般采用涂刷防火涂料和包裹防火板等措施。其中防火涂料根據(jù)構件的耐火等級和時間要求，選擇采用薄型和厚型兩種形式的涂料。薄型防火涂料涂刷方便，效果美觀，厚型防火涂料可靠性高，兩種在變電站工程中均有應用，具體可根據(jù)工程特點和消防部門要求進行選擇。變電站工程中因柱耐火時間要求較高，涂刷防火涂料往往無法滿足要求或者涂刷厚度過大，因此需要采用防火板包裹。在鋼柱兩個翼緣之間及鋼柱翼緣外側設置防火板龍骨和墊塊，采用高溫粘結劑將龍骨固定在型鋼表面，再將防火板用釘子固定在龍骨上(見圖6)。防火板可以有效地在結構和火災之間起到阻隔的作用，可以大幅度地提高結構的耐火耐候極限時間。

圖6 防火板包裹鋼柱示意圖

2.3 結構滲漏水

外墻板本身具有一定的強度和剛度，材料本身一般不會漏水，漏水的原因主要在節(jié)點處理不當。漏水的部位主要分布如下：

(1)屋面部位：外墻板與女兒墻頂面的壓頂過薄，經(jīng)過一段時間的使用壓頂腐蝕，另外用于連接壓頂與外墻板及女兒墻的自攻螺絲膠墊質量差引起開裂，玻璃密封膠老化等問題造成外墻板和女兒墻之間縫隙漏水。

(2)雨篷部位：雨篷與外墻板之間未設置堵頭或未按要求伸入外墻板內(nèi)引起滲水。

(3)窗戶部位：鋁合金窗和墻面檁條之間有縫隙，窗戶上口泛水收邊件安裝中未做防水。

(4)外墻板接縫：接縫防水主要有自防水、封閉式線防水及開放式線防水3種形式，如果膠水和止水條的質量不滿足要求，容易出現(xiàn)墻面滲水的現(xiàn)象。

建筑女兒墻壓頂采用2.5 mm鋁單板制作，兩端設置止水板，內(nèi)側用丁基密封膠密封，內(nèi)填充泡沫棒，將縫隙形成一個密閉的空間，有效解決防水問題。

裝配式變電站的外掛式外墻板可優(yōu)先考慮采用封閉式線防水形式，其構造采用內(nèi)外三道防水，疏堵相結合的辦法，防水效果好，但對耐候防水膠的性能及結構膠施工時的質量要求比較高，必須進行專門的工藝設計和由專業(yè)施工隊伍完成。外墻板與雨篷、女兒墻的節(jié)點防水部位采用質量好的材料及防水膠。墻面板的檁條和鋁合金窗的縫隙應完全密封，敷設丁基膠，窗戶上泛水收邊件應預打密封膠。

3 技術經(jīng)濟的比較與論證

3.1 建筑工程費用分析

目前鋼結構與混凝土結構的在變電站建設中并存[1-2]，鋼結構與混凝土結構的差異主要在于結構梁柱的材料工藝和外墻的材料工藝上，這兩者也是造成造價差異的關鍵因素。綜合考慮2015—2018市場價，混凝土結構單位造價和鋼結構單位建造費用的組成部分如表2所示，鋼結構和混凝土結構的取費均為行業(yè)內(nèi)平均水平。

表2 混凝土結構與鋼結構單位建造費用 元/m2

以1座典型A2-7的110 kV變電站體量為例進行統(tǒng)計，建筑面積約為2 500 m2/站，其外立面約為2 000 m2/站，鋼結構方案鋼梁柱為200 t/站，混凝土結構方案鋼筋混凝土梁柱為280 m3/站。

通過計算可知，典型的110 kV混凝土結構造價為175萬元/站，鋼結構造價為302萬元/站，鋼結構造價為混凝土結構的1.73倍。

單從材料的造價上看，鋼結構變電站高于混凝土結構變電站，但由于鋼結構變電站具有施工快速，工地濕作業(yè)少，周邊環(huán)境影響小，綜合效益能較好地體現(xiàn)出來。

3.2 全壽命周期費用比較

由于鋼結構站與混凝土結構站的材料不同，所以在運行維護以及后期拆除也存在差異，根據(jù)建設部于2005年頒布的《城市建筑垃圾管理規(guī)定》，各類建筑物在新建，改建，擴建和拆除過程中產(chǎn)生的棄料應進行外運集中處理，而根據(jù)世界鋼鐵協(xié)會(World Steel Association)的2018年度上半年報告，報廢鋼鐵的可回收率為90%左右，綜合全國市場(北京，山東，江蘇，上海等省市)2018年5月回收價格，鋼材回收(含運輸)平均價為2 000元/t左右。

綜合考慮2015—2018市場價，混凝土結構單位造價和鋼結構單位拆除與回收費用的組成部分如表3所示。

表3 混凝土結構與鋼結構單位后期費用 元/m2

通過計算可知，典型110 kV變電站的混凝土結構后期費用為126萬，而考慮鋼材回收帶來的價值，典型110 kV變電站的鋼結構后期還可獲益33萬，且混凝土結構使用了大量的水泥，沙子和石子等不可再生資源的使用量，造成資源浪費，在拆除過程中產(chǎn)生大量的粉塵，造成環(huán)境污染；鋼結構作為一種可回收建筑材料，與國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略相契合。綜上可知，鋼結構結構的后期費用優(yōu)于混凝土結構后期費用，且其環(huán)境效益也優(yōu)于混凝土結構。

變電站主要設備的壽命為30年，主要設備大修時，需考慮拆除并重建整體建筑外立面的20%(主要是主變外墻)，考慮鋼材料的重復利用性，該部分鋼結構外立面再建時只需考慮拆除及安裝費，除部分配件消耗外，無主材料費，而混凝土結構拆除后，混凝土砌塊及表面涂料均會破壞，需要重新購買建材，然后砌筑。對于混凝土結構，外墻涂料部分平均壽命為13年，對于鋼結構，平均金屬外墻板的無大修年限為50年，達到無大修年限時，預計需要更換全部金屬外墻板的20%，該部分鋼材具有回收價值。當達到變電站建筑壽命上限時，鋼結構建筑和混凝土建筑皆拆除。鋼結構與混凝土的全壽命周期成本凈現(xiàn)值計算表如表5所示。

通過分析表4可知，鋼結構的全壽命成本凈現(xiàn)值比混凝土結構高80.22萬元。主要是由于鋼結構在期初發(fā)生的投資較大，但通觀整個全壽命周期，鋼結構的外立面更換次數(shù)與更換費用皆遠低于混凝土結構，節(jié)約了成本，保障了變電站的安全運行，綜合考慮鋼結構的回收價值，以及鋼結構在建設過程中環(huán)保，高效的特性，雖然鋼結構的全壽命周期成本略高于混凝土結構，但鋼結構具有重量輕，制作工藝簡單的特點。

通過測算可知，當鋼結構的期初投資達到221萬時，鋼結構的全壽命周期成本凈現(xiàn)值低于混凝土結構。目前，鋼結構的變電站還處于中期發(fā)展，相信隨著鋼結構的變電站數(shù)量的增多，鋼結構規(guī)模效益的擴大，鋼結構變電站的成本還具有下降的空間。

表4 鋼結構與混凝土的全壽命周期成本凈現(xiàn)值

4 未來發(fā)展趨勢

4.1 新型材料和技術的應用

4.1.1氟碳覆膜涂層

氟碳覆膜涂層具有更長久的耐腐蝕性和抗褪色性能[3]，其特點如下。

(1)面層防腐處理：鋁鎂錳板卷流水線彩涂氟碳涂層，有烘涂過程，質量均勻，結合致密，可確保墻面長久的耐腐蝕性能。

(2)防雨性能：鋁鎂錳基板本身具有極好的防腐性能，且具很高的光潔度，表面工廠噴涂氟碳漆分子緊密，具有雨水沖刷自清潔功能。

(3)通過貼覆光譜選擇性反射隔熱膜，使得太陽光中的熱輻射被反射80%以上[4-5]，大大降低了熱傳遞性，能保證建筑物良好的隔熱效果。

4.1.2耐火鋼材料

耐火耐候鋼的概念最早由日本提出[6]，其原理是通過在鋼材冶煉時增加一些其他金屬元素[7]，使得鋼材在一定高溫下其屈服強度不低于室溫屈服強度的2/3，當發(fā)生火災時，耐火耐候鋼的屈服點仍然能保持在此值以上，建筑物就不會倒塌。因此可以大大減少防火涂料和防火板的使用[8]，從而顯著減少現(xiàn)場防火涂刷的工期，避免防火涂料脫落對于電氣設備的影響。同時，因為在鋼材中增加多種合金元素，提高的鋼材的耐腐蝕性能，為提升鋼結構裝配式變電站的使用壽命提供了保障。

日本、美國和歐洲等都對耐火鋼進行研究和應用，其中日本的耐火鋼產(chǎn)量最大。國內(nèi)主要鋼鐵集團也對耐火鋼開展研究，并具備生產(chǎn)能力，目前國內(nèi)已有上海中福大廈耐火鋼應用試點項目。

4.1.3內(nèi)嵌式集成化線槽

在內(nèi)墻離地2 400 mm高度處，留設200寬、300高工字形鋼梁，鋼梁兩側直接焊接在兩側柱上。該工字梁腹板設卡線抓，承擔橫向主槽盒作用，背面可承擔相鄰房間的主槽盒作用。工字鋼作為各房間橫向主線槽，共同形成了集耐火達標、管線預埋、表面美觀的裝配內(nèi)墻體系。

在安裝完成后將房間內(nèi)的橫向管線通過墻上主線槽連通，墻面電氣設備或插座電線通過豎向預埋管線到終端。待排線完畢后，主線槽可用預配彩鋼片遮蓋，形成別具特色的室內(nèi)工藝標示。在需檢修時，打開鋼片，找到對應線管便可便捷維修。

4.1.4屋面360°直立鎖邊

常規(guī)變電站的屋面采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板，這種形式因為樓板自重較大，所以樓板下需要布置承載力較大的框架梁予以支撐。而常規(guī)的金屬屋面板雖然具有自重輕的優(yōu)點，但是因板縫易漏水，應用也較少。

目前在一些工業(yè)與公用建筑中，應用了360°直立鎖邊屋面系統(tǒng)。該屋面系統(tǒng)具有適應性強，抗變形能力強，質量輕，易于工廠化生產(chǎn)[9]。最主要的是，該屋面在兩塊板銜接的直立邊，通過鎖邊機將板邊疊合后進行360°的卷邊，使得接縫處達到完全密封的效果，同時也具有一定的可伸縮性。

對于沿?；蝻L荷載較大的地區(qū)，還可使用屋面抗風夾及特殊鋁合金夾對邊區(qū)及角區(qū)進行加固處理，進一步提升屋面的抗風能力[10]。

4.2 建筑表現(xiàn)方式優(yōu)化

變電站建筑作為工業(yè)建筑的一種形式，在設計中與其它工業(yè)建筑一樣受到工藝布置很大的限制。由于它特殊的使用性質，通常變電站建筑留給人們的印象往往是呆板的、灰暗的、比例失調的建筑。然而隨著設計理念的改變，變電站建筑的外觀越來越為大家所重視。

裝配式變電站建筑立面設計目標為：建筑外型、風格需要與周圍環(huán)境、景觀、市容市貌風貌協(xié)調統(tǒng)一，不突兀于總體環(huán)境，體現(xiàn)綠色、生態(tài)、符合人文特征的建筑美學。針對變電站建筑大體量、裝配式的建筑特征，優(yōu)化變電站的建筑形象。通過與周圍環(huán)境的協(xié)調而非簡單模仿的方式，在建筑表皮提取主要色調和肌理，加之通過格柵，屋面，檐口收分，雨蓬等建筑構件將建筑語言和符號進行提煉，體現(xiàn)裝配式變電站與周圍整體建筑風格的和諧統(tǒng)一。

變電站建筑風格特征主要體現(xiàn)在：體量處理(以屋頂形式和體量分割方式為主)、材料運用(材料與體量的組合、材料的組織與連接)、洞口的形式與組織關系、構件的分析與選取等四個方面。建筑立面不是脫離平面而獨立存在的一種臉譜，而是由建筑功能派生出來的，是空間、體量、比例關系的外在表現(xiàn)，因此空間布局仍是立面設計之本，在一定的限制范圍內(nèi)作適當?shù)难b飾和調整。力求找到一種最恰當?shù)男问?，將相互矛盾的各方面統(tǒng)一起來，從而與其所處的特定環(huán)境取得平衡，體現(xiàn)工業(yè)建筑的美學價值的同時也體現(xiàn)了綠色、生態(tài)、符合當?shù)厝宋奶卣鞯慕ㄖ缹W。

4.3 深度設計與智能制造融合

裝配式變電站本體部分是由建筑、結構、機電、內(nèi)裝四個子系統(tǒng)組成，它們各自既是一個完整獨立存在的子系統(tǒng)，又共同構成一個更大的系統(tǒng)。依據(jù)建筑系統(tǒng)和系統(tǒng)集成設計的理念，按照上述四個子系統(tǒng)將預制品部件通過模式協(xié)調、模塊組合、接口連接、節(jié)點構造和施工工法等一系列系統(tǒng)性集成裝配。通過在工地高效、可靠裝配，最終形成完整的裝配式變電站。實現(xiàn)從設計到數(shù)字化加工制造、再到現(xiàn)場模塊化安裝和最后提供全周期數(shù)據(jù)的數(shù)字化交付的全生命周期的、可追溯性的“建筑”產(chǎn)品制造方案。

在深度設計方面，通過設計階段建立的一體化建筑模型，延續(xù)至施工階段進一步深化，各專業(yè)單位在集成模型的基礎上各自進行深化設計，使模型達到工廠加工制造的深度和精度。鋼結構深化設計出圖深度能夠滿足車間數(shù)控排版、下料、鉆孔、組裝、焊接、矯正、除銹、涂裝等各道工序的要求。

同時在深化設計階段，鋼結構綜合其他專業(yè)要求，預留空洞和接駁位置，使鋼結構與其他專業(yè)達到功能協(xié)同、空間協(xié)同和接口協(xié)同。其他專業(yè)同理進行深化設計和專業(yè)接駁預留，完善自身模型體系，達到滿足制作的深度要求。最終形成高度集成，高度完善的模型。避免現(xiàn)場出現(xiàn)切割、開孔、修補等現(xiàn)象，建筑、結構、機電、內(nèi)裝四個子系統(tǒng)分別實現(xiàn)裝配式，整體實現(xiàn)裝配式。

在智能制造方面，依據(jù)設計環(huán)節(jié)完成最終模型，工廠智能化制造流水線可實現(xiàn)自動化、數(shù)字化和智能化生產(chǎn)作業(yè)。

(1)智能下料中心。對板材進行集中下料，集中儲存。通過柔性分配，在下料區(qū)域實現(xiàn)上料、切割、下料、分揀、倉儲、余廢料回收全流程“無人化”作業(yè)，有效降低輔助時間和等待時間。效率提高35%，人員減少86%。

(2)部件加工中心。使用搬運機器人、切割機器人、焊接機器人等集中對零部件進行二次加工，通過AGV車智能管控物流轉運。有效提高部件生產(chǎn)效率，增加生產(chǎn)柔性。

(3)自動組焊矯中心。創(chuàng)新設計了全自動臥式組立、焊接及矯正新型材料。將加工工序從9道縮短為4道，并且使用自動輥道和RGV組成物流體系替代大部分的人工轉運，減少構件周轉時間，極大的提高了生產(chǎn)節(jié)拍，提升產(chǎn)能及產(chǎn)品質量，效率提高2倍以上，人員減少55%。

(4)自動噴涂中心。機器人噴涂，智能化供漆和配比，室內(nèi)恒溫烘干，配備漆霧、廢氣處理。效率高，連續(xù)性強，質量穩(wěn)定，且做到了低碳環(huán)保。效率提高100%，人員減少60%。

(5)機器人裝焊中心。機器人連續(xù)焊接，效率高，連續(xù)性強，質量穩(wěn)定。程序化控制，智能化管理，提高設備使用率。效率提高100%，人員減少50%。

5 結語

從2013年至今，上海地區(qū)裝配式變電站建設已經(jīng)有了5年的歷程，裝配式建筑固有的優(yōu)勢得到了充分發(fā)揮和展現(xiàn)，已經(jīng)建成和投運了一大批各類電壓等級的裝配式變電站工程。由于建設時間尚短，隨著裝配式變電站全面推行，在建設各個方面和整個過程中勢必也會遇到各類的問題和困難，但是通過技術革新、管理創(chuàng)新、機制更新，在不斷解決遇到的問題和困難的過程中，結合全社會領域裝配式建筑發(fā)展，裝配式變電站建造水平也會隨之得到充分提升和發(fā)展。