变电站建筑布置GIS设备屋面综合防水技术探讨.docx

变电站建筑布置GIS设备屋面综合防水技术探讨 （江苏科能电力工程咨询有限公司江苏南京211100） 摘要：木文结合变电站建筑承载重型设备屋面防水的特殊要求，从屋面 防水设计、防水混凝土施工和倒置式复合防水屋面施工三方面深入探讨变电站建 筑承载重型设备屋面的综合防水技术。 关键词：变电站；防水混凝土结构；倒置式复合防水屋面；设计；施工 前言：目前变电站的常规做法采用户内和户外变电站两种型式。电气设 备放置于室内或室外地面，占地面积较大，为节省土地资源，将电气设备放置于 变电站屋顶。在屋面上布置电气设备，由于预埋件及设备基础的存在，增加了屋 面防水的复杂性；电气设备操作时动荷载较大，对屋面的振动较大，易增加屋面 漏水的可能性；而且屋面在长期使用过程中，由于外界环境的影响，屋面易出现 较大变形，导致混凝土结构开裂，对屋面防水的完整性产牛不利影响。在安装、 运行与检修的生产活动下，如何增强变电站屋面防水工程的可靠性，成为了一个 难题。 木文通过屋面防水设计优化、防水混凝土施工优化和倒置式复合防水屋 面施工优化，深入探讨变电站建筑承载重型设备屋面的综合防水技术。 1防水设计 变电站建筑承载重型设备屋面的防水设计必须根据建筑物的功能要求、 建筑物类别以及建筑物所处的环境等综合考虑。木文对防水混凝土结构设计和倒 置式复合防水屋面构造设计进行优化，提高了屋面混凝土结构的自防水能力和防 水层外防水的可靠性。 1.1防水混凝土结构设计 防水混凝土结构设计除了确保混凝土的密实度达到要求，即对混凝土的 抗渗等级提出要求外，重点应考虑如何减少或防止混凝土结构的开裂。屋面混凝 土结构的开裂是造成屋面渗漏的一个重要原因。导致混凝土开裂的原因，吴中伟 院士认为：当混凝土的最终变形值Dgt;混凝土的极限拉伸值Sk吋，混凝土就出 现开裂。可用式（1）表达： （1） 式中D 最终变形值（胀缩变形之和）；epsilon;2 湿养期间的最 大限制膨胀变形；epsilon;r 弹性伸长；epsilon;p 塑性伸长；S2 限 制收缩之和；C——徐变；Sk——极限拉伸值。 为了防止裂缝的出现，在结构设计方面，着重考虑增大混凝土极限拉伸 值Sk；在配合比设计方面，着重考虑减小混凝土限制收缩之和S2及增人限制膨 胀变形epsilon;2o 1.1.1结构分析 变电站屋面在施工和长期使用过程中，由于混凝土收缩、设备自重及操 作时的动荷载等因素的影响，屋面易出现较大变形，导致混凝土结构开裂，对屋 面防水的完整性产生不利影响。因此，应对施工阶段和使用阶段的变电站进行有 限元分析，找出屋面应力集中部位，然后采取合理措施控制裂缝的产生与发展。 在屋面混凝土结构的施工阶段，温度变化和混凝上收缩引起变形裂缝, 而结构的温度应力与温度变化、混凝土收缩等有直接关系，因此温度应力的正确 分析对控制变形裂缝的产生非常重要。分析温度应力时，通常将混凝土收缩换算 成等效温差，与结构的温度变化叠加，得到计算温差，然后按计算温差对结构进 行温度应力分析。 在变电站的使用阶段，电气设备的自重及操作时的动荷载引起结构性裂 缝，同吋温度变化也会产生温度应力，因此需要对屋面结构的承载力和安全性能 进行分析。分析吋考虑以下两种情况：一是把设备基础作为恒载；二是把设备基 础作为楼板厚度的一部分。 1.1.2裂缝控制 合理配筋可以提高混凝土结构的极限拉伸应变，从而提高混凝土的抗裂 能力；还可以有效减小开裂处混凝土的应变集中，从而有效控制裂缝宽度。王铁 梦先生认为，进行适当配筋，钢筋将分担混凝土的内应力，从而约束混凝土的塑 性变形，推迟混凝土裂缝的出现，提高了混凝土的弹性极限拉伸。并且他提供了 齐斯克列里经验公式： (2) 式中epsilon;pa——配筋后的混凝土极限拉伸应变；Rf——混凝土轴心 抗拉强度标准值(MPa)； rho;—一截面配筋率；d一一钢筋直径(cm)o 齐斯克列里经验公式体现了屋面板裂缝控制“抗”的思想，具有重要的 工程实践意义。根据上述公式可知，对应力较大部位(如设备基础与板的交界处、 结构尺寸急剧变形处、角隅开口处等)在满足荷载要求和配筋率要求的前提下， 多设计使用较细而分布较密的钢筋，使钢筋的分布接近网状，从而提高混凝土的 极限拉伸应变，提高混凝土的抗裂能力。然而，过细的楼板钢筋在施工过程中容 易被踩弯，钢筋保护层厚度不能得到保证。按规范要求，楼板分布钢筋的直径最 小选用6mm,小跨度楼板受力筋的直径选用8mm,大跨度屋面板受力钢筋的直 径选用10mm或12mm；非受力分布筋及楼板简支端钢筋间距控制在200mm以 内，受力钢筋间距控制在150mm以内较为理想。 1.2倒置式复合防水屋面构造设计 综合考虑变电站建筑的功能要求，对屋面防水的要求比保温更为重要, 故采用倒置式屋面的做法，即防水层在