变电站建筑承载重型设备屋面综合防水技术研究

摘要

重型电气设备放置于变电站屋顶的做法，可以节省大量空间，是建设节能、环保、智能、紧凑型绿色变电站的体现，有利于达到“两型一化”变电站建设的要求，符合国家绿色工业建筑的需求。这种功能区叠放布置的做法有着广阔前景，然而屋面防水问题一直没有得到妥善解决，导致该做法没有大规模推广。
　　通过对龙马220KV变电站、云蒙220KV变电站和东明220KV变电站屋面防水技术的调研与分析，指出变电站建筑承载重型设备屋面渗漏的主要原因。本文以河北武强220KV变电站为工程背景，针对调研分析容易发生渗漏的主要部位和主要原因，着重对其屋面混凝土结构的抗裂性能、屋面建筑构造防水及细部节点防水进行研究与探讨。
　　利用大型通用有限元软件MIDAS建立了计算分析模型，分别对施工阶段和使用阶段的河北武强220KV变电站屋面混凝土结构进行有限元分析，找出屋面应力集中及变形较大的薄弱部位。根据分析结果，设计阶段，通过增强配筋和优化构造钢筋的布置，增强屋面混凝土结构的极限抗拉能力;施工阶段通过调整混凝土配合比和改善混凝土施工方式，减少混凝土的收缩，以提高屋面混凝土的抗裂抗渗性能。
　　为提高屋面复合防水层的防水性能，设计了6个试件进行“升温—淋水—静置”循环试验，通过温度变形分析，防水层（由下至上）采用“单组分聚氨酯涂料防水层+聚合物防水砂浆层+热塑性聚烯烃防水卷材层”的组合形式，相互间变形协调性能最好。同时，对屋面设备基础及预埋螺栓等细部节点部位进行深化设计，以确保屋面整体防水的可靠性;对主要防水层的施工方式进行优化，特别强调聚氨酯涂膜防水层、聚合物砂浆找平层和热塑性聚烯烃高分子卷材防水层相互之间的粘结处理方式以及施工间隔时间的重要性。
　　最后，对本文的研究内容和主要成果进行了总结，从屋面混凝土结构的设计、施工和屋面建筑构造整体防水的设计、施工两个方面，提出变电站建筑承载重型设备屋面综合防水技术的改进建议。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内工程实践与探索

1．2．1 龙马220KV变电站

1．2．2 云蒙220KV变电站

1．2．3 东明220KV变电站

1．2．4 探索与分析

1．3 变电站建筑承载重型设备屋面渗漏主要原因分析

1．3．1 屋面混凝土梁板裂缝

1．3．2 屋面建筑构造层次处理不当

1．3．3 屋面细部节点处理不当

1．4 本文主要内容

1．5 本文研究路线

第二章 变电站楼板及设备基础有限元分析

2．1 河北武强220KV变电站工程特点

2．2 有限元模型的建立

2．2．1 MIDAS有限元软件简介

2．2．2 模型的建立

2．2．3 材料基本参数

2．2．4 荷载取值与分布

2．3 施工阶段分析

2．3．1 结构温度变形分析

2．3．2 结构温度应力分析

2．3．3 施工阶段分析结果

2．4 使用阶段分析

2．4．1 使用阶段a分析

2．4．2 使用阶段b分析

2．4．3 使用阶段分析结果

2．5 本章小结

第三章 屋面混凝土结构抗裂设计与施工

3．1 增强配筋

3．2 混凝土原材料的选取

3．2．1 水泥

3．2．2 粗、细骨料

3．2．3 掺和料

3．2．4 外加剂

3．2．5 实地取材

3．3 配合比设计

3．3．1 水灰比

3．3．2 单位用水量及水泥用量

3．3．3 砂率

3．3．4 灰砂比

3．3．5 配合比的确定

3．4 混凝土施工技术

3．4．1 混凝土的搅拌

3．4．2 混凝土的浇筑

3．4．3 设备基础混凝土的二次振捣

3．4．4 混凝土的二次抹压

3．4．5 混凝土的养护

3．5 本章小结

第四章 屋面复合防水层方案优化设计试验研究

4．1 试验所用防水材料

4．2 试验构件设计

4．2．1 结构设计

4．2．2 防水层设计

4．2．3 应变片粘贴位置

4．3 试件制作

4．4 试验装置与试验制度

4．5 试验数据

4．5．1 防水卷材的应变随温度变化情况

4．5．2 混凝土的应变随温度变化情况

4．6 分析与讨论

4．6．1 不同卷材铺贴在相同材料上时温度与应变关系

4．6．2 相同卷材铺贴在不同材料上时温度与应变关系

4．6．3 刚性材料对结构层混凝土温度与应变的影响

4．7 本章小结

第五章 屋面建筑构造防水设计与施工

5．1 屋面建筑构造防水设计

5．1．1 屋面防水原理

5．1．2 倒置式复合防水屋面建筑构造设计

5．2 屋面细部节点防水设计

5．2．1 屋面设备基础节点防水

5．2．2 女儿墙节点防水

5．2．3 穿墙落水口节点防水

5．2．4 穿屋面管道节点防水

5．2．5 屋面水平出入口节点防水

5．3 防水层施工技术

5．3．1 聚氨酯涂膜防水层施工

5．3．2 聚合物砂浆找平层施工

5．3．3 TPO自粘防水卷材施工

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献