周海輝

（河源電力規(guī)劃設(shè)計(jì)院，廣東 河源 517000）

1 35kV九連變電站——單層砌體結(jié)構(gòu)配電樓設(shè)計(jì)實(shí)例分析

連平縣九連鎮(zhèn)位于九連山脈縱深，為紅色革命老區(qū)。地形起伏很大，道路彎曲狹窄，縱向坡度達(dá)到15%以上，交通極為不方便，建筑材料缺乏。電壓極不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)厝嗣裆钏?。為響?yīng)國(guó)家號(hào)召，推行新農(nóng)村建設(shè)，滿足當(dāng)?shù)赜秒娯?fù)荷需求。結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，按照中國(guó)南方電網(wǎng)投資建設(shè)精神要求，節(jié)約投資，在偏遠(yuǎn)山區(qū)力求推廣35kV簡(jiǎn)易變電站為主。連平供電局立項(xiàng)建設(shè)35kV九連簡(jiǎn)易戶內(nèi)變電站，并委托河源電力規(guī)劃設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)。

河源電力規(guī)劃設(shè)計(jì)院堅(jiān)持實(shí)用、堅(jiān)固、美觀原則，合理選用結(jié)構(gòu)方案和就地取材。35kV九連簡(jiǎn)易變電站按全戶內(nèi)變電站設(shè)計(jì)，站內(nèi)僅布置配電樓一座，為單層砌體結(jié)構(gòu)，主變壓器等設(shè)備均布置在室內(nèi)。配電樓四周為環(huán)形道路。配電樓平面圖，尺寸如圖1所示，建筑長(zhǎng)度40.5m，寬度16m；建筑高度5.9m，柱截面490mm×620mm，墻厚240mm，墻跺565mm，柱距4.5m，跨度16m。磚強(qiáng)度MU10，砂漿強(qiáng)度M7.5W。屋蓋采用輕鋼屋架、鋼檁條和玻纖瓦。屋蓋自重為0.35kN/m2，風(fēng)荷載為0.35kN/m2，積灰荷載為0.2kN/m2，抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度，構(gòu)造抗震等級(jí)與當(dāng)?shù)卦O(shè)防列度相同，場(chǎng)地類別I類場(chǎng)地，結(jié)構(gòu)阻尼比0.05，曲線下降階衰減指數(shù)0.9，地面粗糙度為B，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，特征周期為0.35s。

2 地震作用分析

配電樓結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布對(duì)稱，計(jì)入扭轉(zhuǎn)影響采用調(diào)整地震作用效應(yīng)的方法，可不計(jì)入雙向水平地震作用。水平地震作用應(yīng)在配電樓建筑結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向分別計(jì)算，并由該方向的抗側(cè)力構(gòu)件（抗震墻）承擔(dān)。各抗側(cè)力構(gòu)件均為正交，故無須計(jì)算各抗側(cè)力構(gòu)件水平地震作用。

圖1 首層平面

2.1 橫向抗震分析

2.1.1 基本周期

（1）排架側(cè)移柔度

外墻垛按矩形截面計(jì)算：

（2）基本周期

4×31.5+0.25×211.4=222.95kN

2.1.2 水平地震作用

一榀排架底部的總水平地震作用計(jì)算：

2.1.3 地震作用效應(yīng)

2.1.4 柱截面抗震驗(yàn)算

柱截面偏心距驗(yàn)算

中柱：e0=M/N=13.28/103.19=0.12m＜0.9γ=0.9×0.31=0.279m

邊柱：e0=M/N=13.28/61.74=0.21m＜0.9γ=0.9×0.31=0.279m

柱截面偏心距符合抗震要求，截面抗震承載力驗(yàn)算省略不計(jì)。

2.2 縱向抗震分析

采用柱列法計(jì)算，以B柱列為例：進(jìn)行柱列柔度，自振周期及地震作用分析。

2.2.1 柱列柔度

（1）單根磚柱的縱向柔度

（2）抗震墻的縱向柔度

按“截面積相等”原則確定磚墻折算厚度：

ρ=H/L=5.9/8=0.74＜1，可僅考慮剪切變形。

（3）柱列的側(cè)移柔度

2.2.2 自振周期

2.2.3 地震作用

2.2.4 構(gòu)件地震作用

柱和磚墻分擔(dān)的水平地震作用

3 截面抗震驗(yàn)算

柱子分擔(dān)的水平地震作用FC很小，可以不用驗(yàn)算，只需驗(yàn)算磚抗震墻抗震承載力。

墻半高處的平均壓應(yīng)力σ0=83.05kN/m2

根據(jù)《砌體規(guī)范》查得M7.5砌體fv=0.14MPa=140kN/m2

正應(yīng)力影響系數(shù)ξN=0.91

抗震磚墻半高處的地震作用下承載力驗(yàn)算：

4 結(jié)語(yǔ)

最新推廣的35kV九連簡(jiǎn)易戶內(nèi)變電站按單跨磚柱單層砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)兩端均設(shè)置磚承重山墻。與柱相連并等高的縱墻內(nèi)隔墻采用實(shí)心磚砌體抗震墻。獨(dú)立磚柱不設(shè)置抗震墻時(shí)，應(yīng)在柱頂設(shè)通長(zhǎng)水平向壓桿。獨(dú)立的縱向內(nèi)隔墻及橫向內(nèi)隔墻采取構(gòu)造措施保證其平面外整體穩(wěn)定性，沿房屋外墻及承重內(nèi)墻在柱頂標(biāo)高處設(shè)置閉合的現(xiàn)澆混凝土圈梁，圈梁截面寬度為240mm，高度為240mm，配筋4φ12。屋架與墻頂圈梁或柱頂混凝土墊塊，采用螺栓或焊接連接。場(chǎng)地地基為軟弱黏性土，故設(shè)置了條形基礎(chǔ)，圈梁及構(gòu)造柱等構(gòu)造措施。

配電樓若采用兩跨的中柱僅為磚柱，則按柱列法中間柱列分配的地震作用相對(duì)比較大，就不能滿足抗震驗(yàn)算要求。根據(jù)抗震規(guī)范要求，對(duì)結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)必須采取細(xì)部抗震構(gòu)造措施。實(shí)際上的地震作用在縱向的分配因屋面縱向傳力剛度的大小而不同，屋面縱向剛度大的兩個(gè)邊跨分配得要多一些；但對(duì)于屋面為輕型鋼屋架其縱向按剛度傳遞地震作用的能力較弱。對(duì)于兩跨簡(jiǎn)易變電站配電樓的中間榀僅設(shè)置為磚柱情況時(shí)，會(huì)因中間榀的磚柱承載能力弱而先于兩側(cè)磚壁柱破壞的情況。因此，對(duì)于單層砌體結(jié)構(gòu)磚柱應(yīng)盡量設(shè)置為單跨，使得縱向地震作用的分配較為合理。

項(xiàng)目已通過竣工驗(yàn)收，設(shè)計(jì)成果質(zhì)量達(dá)標(biāo)，投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)后，取得良好的社會(huì)效益。