结构防水设计

结构防水设计（共7篇）

结构防水设计 篇1

据不完全统计, 截至2015 年底, 全国范围内共有26 个城市轨道交通已开通运营115 条线路、3 050 座车站, 运营总里程达3 551 km, 并在不断增加。这些已运营及在建的地铁车站, 大部分为地下车站;这些地下车站在建设及使用期间, 时常发生结构渗漏水问题。本文针对城市地铁地下车站在防水设计方面作一些探讨。

1 地铁车站渗漏水现状

1.1 渗漏情况概述

城市地下空间的防水施工是一个复杂的系统工程, 其工程效果包括结构自防水、外部防水、围护结构及施工缝、变形缝、诱导缝等各个环节防水质量的综合体现;如若防水出现缺陷, 具有静压力的地下水会透过微小孔隙和裂隙进入混凝土, 从而造成地下空间的结构渗漏。

图1 所示为目前已运营的地铁车站常见渗漏水现象, 包括细部渗漏、湿渍、墙面返潮等, 主要集中在立柱、桩头、穿墙管、主体与附属接口、施工缝、变形缝和诱导缝等节点位置。

1.2 渗漏原因分析

1.2.1 结构自防水失效

对于混凝土自防水而言, 渗漏的原因是多方面的。一方面, 对于浇筑施工时, 先浇混凝土收缩变形已基本完成, 而后浇混凝土在收缩变形时易受先期浇筑混凝土的约束, 在其接触面上形成分布剪力, 诱导后浇混凝土产生裂缝;另一方面, 地下空间的地基承载力不一致, 基础沉降不均匀而使结构变形, 致使结构开裂[1];另外, 大面积混凝土浇筑后养护未到位, 易致使混凝土内外温差过大, 从而产生温度裂缝。

1.2.2 结构缝的影响

1) 变形缝:车站主体结构与出入口往往不是同时施工, 前期施工埋入的橡胶止水带易在后期施工过程中受到损坏, 故变形缝易渗漏[2];另外, 后期变形缝位置变形较大, 若连接的钢筋由于质量或受力不均而断开, 极易造成渗漏。

2) 施工缝: (1) 施工缝处先浇混凝土表面凿毛处理不到位, 造成新老混凝土的粘结性不佳, 后期产生裂缝; (2) 止水条或止水带安装不准确、固定不牢靠, 未能起到有效的止水作用; (3) 遇水膨胀胶条与混凝土基石不密贴, 或在浇筑混凝土前胶条受水浸泡先行膨胀, 后期无法起到作用。

3) 诱导缝:相较于施工缝, 诱导缝更易开裂, 若设计施工不当, 更容易出现渗漏现象。

1.2.3 外包防水层

由于材料或施工方面的原因, 外包防水卷材、防水涂料未构成密闭结构, 形成了窜水层, 致使整体防水层失效。

1.2.4 细部结构

基坑的围护结构接头搭接处理欠佳、坑外止水帷幕未深入基坑底部导致基坑防水失效[3]。抗拔桩、承载桩的桩头及顶板出地面孔洞等部位未采取有效的加强防水, 导致地下水沿细部接缝处渗入车站结构。

2 地铁站台防水设计的相关探讨

2.1 结构缝设计

1) 尽量避免混凝土结构缝部位全部选用非定型产品。非定型产品需要经挤出成型和现场涂刷, 固化后起到防水作用, 如施工缝部位设置双道止水胶、单道止水胶+水泥基渗透结晶型防水涂料等。这种方案需要涂刷用量和成型尺寸严格符合设计要求、施工单位紧密配合, 施行起来较为困难;为避免出现隐患, 尽量避免混凝土结构缝部位全部选用非定型产品[4]。

2) 变形缝填缝材料性能应予以重视。相关规范对变形缝填缝材料性能指标虽作出一些规定, 如GB50108—2008《地下工程防水技术规范》[5]中规定, 遇水膨胀止水条 (胶) 应具有缓胀性能, 7 d净膨胀率≤最终膨胀率的60%, 最终膨胀率≥220%, 但目前我国并未对市场上的遇水膨胀止水条进行过质量抽检, 这对于地铁工程质量的保证是不利的。

3) 全断面注浆管设计时应充分考虑施工缝表面混凝土的平整度和混凝土振捣带来的破坏。已浇筑完成的混凝土表面进行凿毛处理后, 平整度较差, 全断面注浆管安装时往往位置不准确、固定不牢固, 防水设计难以贴合现场实际给出最实用的解决办法。

4) 重视中埋式钢边橡胶止水带的止水效果。地铁车站变形缝设计一般多采用外贴式橡胶止水带、中埋式钢边橡胶止水带和聚氨酯密封胶嵌缝的方法以加强防水。实践证明, 外贴式止水带与嵌缝材料仅起到辅助防水作用, 中埋式钢边橡胶止水带的防水效果起到决定性的作用, 包括橡胶可适应变形的能力和钢边与混凝土结合密封的能力。中埋式钢边橡胶止水带一旦安装位置不准确, 很容易引起变形缝渗漏水, 导致防水失效, 可适当增加止水带中橡胶的宽度, 使其出现安装偏差时也能确保防水效果。

5) 如条件容许, 顶板变形缝可考虑设置可卸式橡胶止水带。10J 301《地下建筑防水构造图集》中给出了顶板可卸式橡胶止水带 (图2) , 但工程实践中因施工精度要求高, 施工质量难以保障, 实际应用较少;虽图集示意需预埋角钢及螺栓, 但在不影响受力性能的前提下, 可采取钻眼+膨胀螺栓 (或化学锚杆) 的方式安装可卸式橡胶止水带。

2.2 幕墙设计

1) 非公共区壁墙不宜使用木质、纸浆质板件, 表面涂刷材料应具有防水防潮性能, 否则容易出现壁墙表面发霉的情况, 影响美观和使用年限。

2) 近些年新建的地铁车站站厅层一般设计为搪瓷钢板壁墙, 建议使用易拆卸的幕墙, 或设置足够的检查窗, 以便用于观察壁墙背后的渗漏水情况。

3) 由于地铁车站位于地下, 外墙的粉刷工艺会因返潮引起脱落, 不宜使用;可采用10J 301《地下建筑防水构造图集》[6]介绍的:先涂刷一道渗透结晶型水泥基防水涂料, 渗入混凝土内部并良好地粘结;中间涂刷一道高弹性水泥基防水涂料, 解决建筑结构本身的沉降及温度变化所引起的墙体细微开裂;最后再涂刷一道渗透结晶型水泥基防水涂料, 对混凝土的强度和防水性能皆具增强效果。

4) 非外挂壁墙的位置, 可采用聚合物水泥浆料+面砖, 或聚合物水泥砂浆抹面+涂料层打底+表面喷涂防水涂料的方案。

2.3 排水设计

1) 排水沟找坡应设计准确, 导水管间距不宜过长, 可考虑每个导水管独立设置找坡, 以增大坡度。

2) 出入口电梯端部下方易形成隐蔽的滞水区, 车站穿越中板的线缆及管路紧靠侧墙、与排水沟互相干扰, 易造成沿孔洞渗漏, 应注意这些薄弱环节的防排水设计。

3) 在变形缝、沉降缝、出入口顶板斜板转角位置应设置接水盒并流导至侧墙底部的排水沟。

2.4 地下管线引入设计

地下进水管、排水管一般按规范要求设计成柔性防水套管, 但弱电电缆预埋套管部分则是普通镀锌钢管形式;墙外侧设置工作井, 穿缆后用胶泥进行封堵。然而在使用期间, 镀锌钢管套管处因胶泥失效或工作井渗水, 易发生渗漏水致使地下水通过套管进入管线内部, 因此建议对镀锌钢管套管进行加强处理。

2.5 通风设计

地铁车站端头位置设备区应考虑通风措施, 不宜设计成独立密闭空间。南方地区返潮季节, 地下工程室内湿度可达90%, 长时间处于这种环境, 易对设备的使用年限造成影响。

对于出地面的排热风井, 在GB 50157—2013《地铁设计规范》中未对其开口方式做出明确要求, 设计时应尽量不设置敞口风井。一些排热风井被设计成敞口形式 (图3 左) , 上设钢构格栅、下单独设置集水井, 这种敞口风井设计上水泵利用率低, 集水井内易落入杂物及尘土, 同时雨后易使整个风亭结构潮湿。建议出地面风井优先考虑设计成有上盖风井 (图3 右) , 同时在满足人防规范要求的情况下, 将几个独立的风井排水沟串联, 隔墙预留排水孔, 共用一个集水坑。

2.6 其他设计方面

1) 地铁车站在设备层或端头位置多配备冷却机房、污水处理系统等, 这些设备机房一般设置排水沟, 而中板设计一般为普通非抗渗混凝土, 若排水沟防水处理不到位, 易造成中板发生渗漏。

2) 配电室等重点区域一旦顶板发生渗漏, 易造成电气事故, 因此这些区域的防水设计应重点考虑。

3) 地铁车站围护结构多采用地下连续墙、SMW工法桩、钻孔灌注桩加冠梁, 外加旋喷止水帷幕的形式。因围护结构一般高于结构顶板, 在达到基坑施工止水效果的同时, 也易引起后期车站运营时结构顶板渗水不易排出, 沿顶板裂缝侵入混凝土结构, 造成顶板及侧墙渗漏。

3 结语

近年来地铁工程技术飞速发展, 很多研究和设计观点、施工技术已通过工程实践的检验, 但总体上说地铁工程防水技术尚有不足之处, 诸如给排水与防水专业互相衔接不到位、地铁防水材料指标不统一、防水施工缺乏有效的检测手段等[7]。本文通过阐述地铁车站现有渗漏水情况, 对结构渗漏水成因及现有防水研究进行分析, 探讨地铁车站的结构缝防水及与之相关的幕墙、排水、通风等问题, 供业内参考。

参考文献

[1]齐锋, 陈晓宝.复合式地铁车站渗漏防治MPFC法[J].建筑技术, 2006 (7) :49-51.

[2]罗东光.地铁车站的渗漏水分析及处理[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2013 (10) :47-49.

[3]方继涛.城市地铁车站的施工技术管理[D].成都:西南交通大学, 2007.

[4]胡勇红.地铁渗漏与防水设计、施工的关系[J].中国建筑防水.2013 (17) :6-10.

[5]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50108—2008地下工程防水技术规范[S].北京:中国计划出版社, 2008.

[6]中国建筑业协会建筑防水分会.10J 301地下建筑防水构造图集[S].北京:中国建筑工业出版社, 2007.

[7]刘清文.地铁工程防水技术研究[D].成都:西南交通大学, 2005.

地铁车站的结构防水设计 篇2

本车站主体结构为地下二层三跨结构, 顶板平均覆土厚约3.10m, 车站底板底埋深度约为18.00m。根据本站客流量, 结构选用12.00m双柱岛式站台, 车站标准段宽度为20.30m, 标准段高度15.00m。

二、防水设计原则及标准

地下结构应遵循“以防为主, 刚柔相济, 多道设防, 因地制宜, 综合治理”的原则。车站主体结构防水等级为一级, 结构不允许渗水, 结构表面无湿渍。结构自防水首先应保证混凝土、钢筋混凝土结构的自防水能力。为此应采取有效技术措施, 保证防水混凝土达到规范规定的密实性、抗渗性、抗裂性、防腐性和耐久性。根据主体结构设计使用年限100年的要求进行耐久性设计, 混凝土结构所用材料应满足现行《地铁设计规范》、《混凝土结构设计规范》及《混凝土结构耐久性设计规范》的相关要求。针对郑州地区的气候特征, 附加防水层应吸取国内外类似工程结构防水的经验, 以达到技术先进、经济合理、安全适用、确保防水的目的。

三、防水方案

地下车站迎水面结构均采用防水混凝土, 防水混凝土的抗渗等级根据结构的埋设深度确定, 一级设防要求不小于P10。

地下结构防水应遵照以结构自防水为主的原则, 而混凝土的抗裂比防渗更为重要, 控制混凝土的裂缝将是结构自防水混凝土设计与施工的主要问题。地下结构控制混凝土裂缝的综合措施有:

1. 严格控制混凝土配合比。

在满足强度、密实性、耐久性、抗渗等级和泵送混凝土的和易性 (即坍落度及其损失) 要求的条件下, 最大限度地控制混凝土的水泥用量, 以及采用双掺技术 (优质粉煤灰或磨细矿渣加上高效减水剂) , 并按设计强度、抗渗标准通过实验确定最佳配合比。另外, 水胶比是对抗渗性起决定作用的因素, 在明挖车站主体结构中, 必须限制水胶比的最大限值为0.45。

2. 车站结构的顶板、底板和四周侧墙的混凝土应采用高性能补偿收缩防水混凝土。

高性能混凝土 (HPC) 的主要特点是高流动性, 低收缩, 高抗渗, 低水化热, 高体积稳定性等, 其配制的基本原理是用复合型超塑化剂、超细活性掺和料 (如磨细矿渣) 等, 通过高效减水, 提高混凝土的密实度和流动性, 因其致密度较高, 还带来早强而后强不倒缩的特点, 同时以较低的水泥用量和胶体用量, 达到较高的强度和防渗抗裂要求。C30高性能混凝土配合比的单位水泥用量不小于260kg/m3, 要求结硬后的实体混凝土早期强度 (48h强度) 不低于设计值的70%~80%。

3. 主体结构均应采用商品混凝土。

应严格控制混凝土的入模温度, 夏季高温季节施工时, 应尽量利用夜间施工, 采取措施降低混凝土的入模温度 (尽量降低至25℃以下为最好) 。

4. 混凝土浇筑后, 必须加强保温养护。

为了防止混凝土表面冷却时降温过快, 造成过大温差, 就需要在冷却过程中采用保温养护, 控制散热过程并防止混凝土表面温度的骤然变化。这一点在以前的施工中通常会被忽略, 在今后的地铁工程中必须明确规定, 并采用信息化施工, 每隔2小时量测一次温度, 根据量测的温度指导养护和拆模。

正确的养护措施会降低混凝土的干燥速率, 延缓表层水分损失, 尤其是早期头几个小时和浇筑当天的养护。模板外侧应保持湿润, 木模宜浇水, 钢模则可外辅保水的覆盖层, 规定的保水养护时间应为10d, 在车站出入口和进风口应加以围蔽, 尽可能防止干燥空气流入。混凝土的整个养护时间应大于14d。

车站顶板混凝土浇筑完毕后, 立即收水加盖湿草包养护, 且不少于14d, 能做到蓄水养护则最理想。并且要及时做好防水层和回填覆土工作, 顶板的底层面要注意保温养护。

5. 车站结构按施工流程设置施工缝和后浇带。

为减少混凝土收缩产生的裂缝, 环向施工缝间距一般宜控制在12~16m, 可采用跳槽分段浇筑混凝土的方法进行施工;后浇带采用高性能补偿收缩防水混凝土施工。

6. 在结构的迎水面设置柔性全包防水层。

顶板防水层应采用单组分聚氨酯防水涂料, 一级设防要求时的厚度不得小于2.50mm。侧墙和底板防水层可采用天然钠基膨润土净含量不小于5.50kg/m2的膨润土防水毯或双层聚酯胎体SBS改性沥青防水卷材 (Ⅱ型) , 一级设防要求时, 每层厚度均不得小于4mm。并根据不同部位设置与其相适应的防水层的保护层。

四、变形缝、施工缝、穿墙 (板) 的防水

1. 环向施工缝均采用35cm宽钢边橡胶止水带并粘贴20mm×10mm的遇水膨胀止水胶来加强防水;

水平纵向施工缝均采用双道遇水膨胀止水胶 (每道20mm×10mm) 并在接缝表面涂刷1.50kg/m2的水泥基渗透结晶型防水材料加强防水;特殊部位, 如与附属结构接口处的施工缝可采用双道遇水膨胀止水胶 (每道20mm×10mm) +注浆管的方式进行防水处理。

2. 变形缝均整环设置宽度为35cm的中孔型中埋式钢边橡胶止水带。

侧墙和底板设置宽度为35cm的中孔型外贴式橡胶止水带, 顶板的迎水面变形缝内设置20mm×10mm的聚硫密封胶。同时, 结构的顶板、侧墙在背水面变形缝内设置20mm×10mm的聚硫密封胶。

3. 穿墙 (板) 管件 (如接地电极或穿墙管) 等穿过防水层的部

混凝土结构主体防水的设计 篇3

地下防水工程应以混凝土结构自防水为基础。对防水、防潮要求较高的地下工程, 即便地下水位不高, 也应在混凝土结构的迎水面上设置刚性材料或柔性材料防水层。在地下工程中, 防水层的质量取决于防水材料、使用环境和施工方法等因素。

1 防水混凝土的设计

防水混凝土是人为地从材料和施工两个方面着手, 采取种种措施, 提高其自身的密实性、抑制和减少其内部孔隙的生成。改变孔隙的特征, 堵塞渗水通路, 并以自身壁厚及其憎水性来达到自防水的一种混凝土。地下工程防水设计应以结构自防水为主, 而结构自防水应采用防水混凝土。

1.1 防水混凝土使用的水泥

1.1.1 水泥的强度等级不应低于32.

5MPa;1.1.2在不受侵蚀性介质和冻融作用时, 宜采用普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥, 使用矿渣硅酸盐水泥必须掺用高效减水剂;1.1.3在受侵蚀性介质作用时, 应按介质的性质选用相应的水泥;1.1.4在受冻融作用时, 应优先选用普通硅酸盐水泥, 不宜采用火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥;1.1.5不得使用过期或受潮结块的水泥, 并不得将不同品种或强度等级的水泥混合使用。

1.2 防水混凝土所用的砂、石

1.2.1 石子最大粒径不易大于40mm, 泵送时其最大粒径应为输送管径的1/4;

吸水率不应大于1.5%;不得使用碱活性骨料。其他要求应符合《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》 (JGJ53-1992) 的规定;1.2.2砂宜采用中砂, 其要求应符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》 (JGJ52-1992) 的规定。

1.3 拌制混凝土所用的水

拌制混凝土所用的水, 应符合《混凝土拌和用水标准》 (JGJ63-1989) 的规定。

1.4 防水混凝土外加剂

防水混凝土可根据工程需要掺入减水剂、膨胀剂、防水剂、密实剂、引气剂、复合型外加剂等外加剂, 其品种和掺量应经试验确定。所有外加剂应符合国家或行业标准一等品及以上的质量要求。

1.5 防水混凝土掺和料

防水混凝土可掺入一定数量的粉煤灰、磨细矿渣粉、硅粉等。粉煤灰的级别不应低于二级, 掺量不易大于20%;硅粉掺量不应大于3%;其他掺和料的掺量应经过试验确定。防水混凝土可根据工程抗裂需要掺入钢纤维或合成纤维。

1.6 防水混凝土中的总碱量

每立方米防水混凝土中各类材料的总碱量 (Na20当量) 不得大于3k R。

1.7 混凝土的拆模时间及拆模后的养护

防水混凝土宜延长带模养护时间, 拆模后的竖向构件, 如地下室侧壁等, 应采用涂刷混凝土保护剂的方法进行养护。

规范规定, 有防水要求的混凝土养护时间不得少于14d, 建筑物的底板往往同时是大体积混凝土, 因此必须根据施工季节及现场的施工条件制订合理的养护方案, 使混凝土中心温度与表面温度的差值、混凝土表面温度与大气温度的差值均不大于25℃。减小温度裂缝的发生, 对混凝土的抗渗能力有极重要的意义, 达到“不裂不渗”的效果。

2 防水混凝土设计的要点

采用结构本体防水的混凝土工程, 除了考虑结构承重要求外, 还必须同时考虑防水功能要求, 才能从设计角度上来保证其工程的质量。

2.1 混凝土适用于一般工业民用建筑的地下室、地下水泵房、水塔、

水池、地下通廊、沉箱、设备基础和地下人防工程等地下的建 (构) 筑物, 以及水坝桥墩、码头等构筑物。

2.2 防水混凝土不得使用于耐侵蚀系数小于0.

8的受侵蚀的防水工程。耐侵蚀系数是指混凝土试块分别在侵蚀介质与在食用水中养护6个月的抗折强度之比。

当在耐蚀系数小于0.8和地下混有酸、碱等腐蚀性介质的条件下应用时, 应采取可靠的防腐蚀措施。当防水混凝土采用耐侵蚀材料配制时, 则不受此限制。

2.3 防水混凝土应用于受热部位时, 其表面温度不应大于80℃, 否则应采取相应的隔热保温措施。

2.4 防水混凝土不宜单独用于遭受剧烈振动或冲击的地下结构。

2.5 防水混凝土不适用于裂缝宽度的开展大于现行《钢筋混凝土结构设计规范》规定的结构。

2.6 防水工程的设防高度应根据地下水情况和建筑物周围土的情况而确定。

2.7 防水混凝土应通过调整配合比, 掺加外加剂、掺和料配制而成, 抗渗等级不得小于P6 (即0.

6MPa) , 重要工程的抗渗等级应根据计算确定。

2.8 防水混凝土的施工配合比应通过实验确定, 抗渗等级应比设计要求提高一级 (0.2MPa) 。

2.9 防水混凝土除满足强度要求外, 还应满足抗渗等级要求, 防水

混凝土的抗渗等级用Ph表示, 一般有P4、P6、P8、Pl0、P12、P16、P20等, 相当于0.4~.0MPa。防水混凝土的设计抗渗等级, 应符合规定。

在满足抗渗等级要求的同时, 其抗压强度一般可以控制在20~30MPa范围之内。

2.1 0 防水混凝土结构底板的混凝土垫层, 强度等级不应小于C15, 厚度不应小于l00mm, 在软弱土层中不应小于150mm。

2.1 1 防水混凝土结构, 应符合下列规定:

a.结构厚度不应小于250mm。b.裂缝宽度不得大于0.2mm, 并不得贯通。c.迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm。

2.1 2 钢筋保护层的厚度, 在迎水面不应小于35mm, 当直接处于侵蚀介质中时, 不应小于50mm。

2.1 3 地下工程结构自防水其抗裂比抗渗更为重要, 因此, 在有条件

的情况下, 应尽可能选用外加剂防水混凝土, 并优先采用膨胀剂防水混凝土。

2.1 4 防水混凝土地下工程周围应做散水坡, 其坡度不宜小于5%, 标高略高于室外地坪, 必要时, 可在散水坡的前沿增设排水明沟。

2.1 5 设计防水混凝土结构时, 应优先采用变形钢筋, 其配置细而密, 直径宜用Ф8-Ф25, 中距≤200mm, 分布应尽可能均匀。

结束语

建筑结构设计质量, 密切关系到人民生命财产的安全, 责任重大。而且结构专业是一个既有深度又有广度的专业, 我们必须在工作中, 不断地学习、总结, 才能有所进步。这也是我把我在设计过程中的一些认识写出来的原因, 希望与同行们一起讨论、共同提高。

摘要：随着我国经济的飞速发展, 城市面貌日新月异, 一栋栋高楼大厦拔地而起。随之建筑功能的不断丰富, 新颖的造型, 致使工程设计越来越复杂, 但目前的设计周期普遍偏短, 也使设计文件中普遍存在某些质量问题, 应该引起我们的重视。

关键词：混凝土,结构,主体,防水,设计

参考文献

[1]薛绍祖.地下建筑工程防水技术[M].北京:中国建筑工业出版社.

结构防水设计 篇4

1、保持便捷的结构设计

近几年, 社会各界更热衷于对标新立异的建筑结构的设计, 并形成了建筑设计的时尚潮流, 由此造成了相应的防水工程设计的难度。为了追求更奇特的外观, 不少设计师加强了对屋形式的设计, 使屋顶的结构变得更加复杂, 从而限制了防水设备的合理设置, 减弱了屋面的排水功能。为保证屋面正常的防水设计, 在施工图设计阶段, 就应明确排水系统的基本设计, 其中包括排水分区、水落口的分布及排水坡度等内容。力求建筑工程排水途径的通畅便捷, 水落口跟着水落管布置、水落管必需保证立面需要, 以此避免因水落口与水落管分开而导致的雨水在屋面上自寻出水口, 加大排水不畅和渗漏问题的几率。

2、保证屋面结构刚度

提高屋面结构的刚度, 对于加强平屋面的防水设计有明显的作用。一般情况下, 通过增加配筋率和减少钢筋间距就可以大大增强建筑结构的防水效果。这种方法会在一定程度上增加建筑工程成本, 但对于中高层住宅和高层建筑的防水能起到非常的贡献。

3、优先采用结构找坡

结构找坡的优势在于, 可以简化屋面构造层次, 实现良好的防水效果。

室内允许顶板有斜度时, 应作结构找坡。可加作吊顶的, 应采用结构找坡。其他平屋面, 只要建筑功能允许, 均宜采用结构找坡。结构找坡可简化屋面构造层次, 利于防水。合适的找坡材料对于结构找坡的实施非常重要。可以使用外形不太圆、表面粗糙、符合级配要求的专用找坡陶粒, 还可在其中掺加少许陶粒碎屑或粗砂制成陶粒混凝土进行施工, 这样就可以通过简单的操作实现屋面荷载的有效增加。

4、找坡层设在主防水层之下

目前, 不少建筑的防水设计是先在现浇屋面板上作主防水层, 然后再作找坡, 目的是保持长久的防水功能。然而想要实现防水层的绝对可靠耐久是不现实的, 一旦出现漏水问题, 就只能全部挖除再进行维修。其实是一种不合理的设计。因此就坚持找坡层设在主防水层之下的原则, 这样才能保证防水设计的科学合理。

5、找平层以不设为好

在现浇钢筋混凝土屋面板上作柔性防水层时, 可以不做找平层。一则, 不裂的找平层不多, 二则不做找平层可以减少屋面构造层次, 对于防水设计反而有一定的帮助作用。

6、保温隔热以设为好

传统的建筑设计观念对保温隔热的设计并不重视, 为节约材料成本一般不设保温隔热。虽然费用是节省了, 但是却造成了外墙与屋面交接处的温度差, 增加了屋面温度变形的可能性, 无形中提高了屋面基层裂缝的发生率。因此, 在条件允许的情况下, 应增加建筑的保温隔热层设计。

7、少设隔汽层

建筑设计中隔汽层的作用在于, 与柔性防水层共同作用, 形成对保温层内的水汽的“双封”。然而“双封”构造对排汽措施的要求很高, 而当满足这一技术的排汽口配件生产还不到位时, 应放弃隔汽层。

8、关于相容性

相容性的问题会对建筑工程防水设计产生严重的影响, 但相对来说比较好解决。在刚性防水上人屋面设置聚合物水泥砂浆辅助防水层, 只要不选含有机溶剂及焦油的材料, 就不会存在这方面的问题。

如果是沥青类卷材, 则可采用热熔粘贴技术直接粘贴于混凝土基层或水泥砂浆找平层之上, 这样比使用冷胶更能保证施工质量。

想要通过在不同种类的多道柔性防水层之间设置水泥砂浆进行隔离的方法其实效果并不好, 而且一旦渗漏几乎不能维修。因此, 处理这种情况时, 将水泥砂浆改为聚合物水泥防水涂料是比较好的选择。

9、关于上人屋面

由于社会经济发展的需要, 目前城市的空间越来越狭窄, 加强对空间的利用是非常必要的。上人屋面设计可以开发户外活动的面积, 对于建筑的户外活动场所的拓展有一定的意义。上人屋面的防水层宜采用刚性在上柔性在下的结合式设计。挤塑聚苯板或泡沫玻璃板的隔热层可以使刚性防水层兼作压置层, 是多层居住建筑的首选构造形式。

1 0、关于水落口

一般钢制的水落口较重且粗糙, 不建议用于上人屋面, 不锈钢水落口则相对来说更适合运用于上人屋面。PVC水落口虽然精制、美观, 而且成本更低, 但是寿命短, 不耐老化, 还存在于防水层的密封问题, 这些需要纳入设计考虑。

在进行水落口杯的埋设时, 还要考虑设防时相关附加防水层、柔性密封、保护层、找平层以及排水坡度对水落口杯的影响, 基本上设计原则是宁低勿高, 目的是确保水落口为排水区内的最低点。

水落口的平面布置重点在于找准位置, 尤其是应注意其四周5%坡降的影响。设在女儿墙拐角处的横式水落口, 应保持与两侧各250~300 mm的距离, 目的是不造成对柔性防水层的妨碍。直式水落口的布置同样应遵循这个原则, 以免造成渗漏概率的提高和修补的难度。

内排水水落口在进行平面布置时, 还要将屋面以下的部分纳入设计考虑范围, 穿梁和紧贴梁边布置, 极易防碍水落管与水落口联接时的施工操作, 导致施工质量差而引发渗漏问题, 因此应尽量避免。

1 1、刚性防水

分格缝不合格是影响屋面刚性防水的主要因素。采用专用塑料模条成型、取出后嵌填专用聚氨酯密封胶的技术, 可以有效保证分格缝的构造质量。

屋面刚性防水只包括配筋的细石混凝土或钢纤维细石混凝土。影响刚性防水声誉的主要因素是分格缝普遍不合格。嵌缝工作完成后, 采用JS涂膜对缝处进行40 mm的封涂。如果相关的嵌缝工作更深, 可以用3 mm厚聚合物水泥砂浆 (细砂) 勾缝来代替, 这样还可以提高上人屋面的抗紫外线和抗机械损伤能力。

摘要：建筑工程的防水工作关系到建筑的正常使用和寿命。出现相关问题的原因很多, 除了屋面防水材料的应用、施工技术的不完善等原因, 工程结构设计的不合理是直接造成建筑防水工程失败的根本性原因。本文对建筑结构平屋面防水建筑结构设计的原则进行了分析, 希望能为建筑工程相关的防水结构设计提供更科学、合理的方案。

关键词：平屋面,防水设计,排水

参考文献

[1]王素玲.浅析工业与民用建筑中建筑结构的屋面防水[J].四川水泥, 2016, 06:210.

[2]黄文威.浅论建筑屋面的防水技术[A].《建筑科技与管理》组委会.2015年9月建筑科技与管理学术交流会论文集[C].《建筑科技与管理》组委会:, 2015:4.

车载摄像头的防水结构设计 篇5

关键词：车载摄像头,防水结构,车载视觉系统

0 引言

随着汽车行业与安防技术的快速发展, 车载摄像头的应用也越来越广泛, 成了交通安全必不可少的设备之一, 在功能方面它能为交通事故和定位提供更科学的视频和音频依据, 为财产和人生安全提供保障。总的来说, 车载摄像头的主要用途有以下四个方面: (1) 便于驾乘人员查看车内情况; (2) 提供车厢内外环境的监控, 为车辆安全行驶提供保障; (3) 为车内乘客的纠纷、防劫防盗、查找失物等突发情况提供依据; (4) 为交通事故的分析、判定提供可靠的凭证。

车载摄像头按照功能分为倒车摄像头与前进摄像头;按照安装方法分为专车专用摄像头与通用车载摄像头;按照摄像头图像传感器分为CMOS摄像头与CCD摄像头;按照防水功能分为防水摄像头和不防水摄像头;按照夜视功能分为带夜视摄像头和不带夜视摄像头。

车载摄像头特别是倒车后视摄像头, 长期暴露于户外, 除了要经受风吹、日晒、雨淋, 还要面对洗车水枪的喷射, 因此防水设计尤为重要。车载摄像头防水结构设计主要考虑以下四个部位的防水: (1) 镜头防水; (2) 前后壳防水; (3) 引出线防水; (4) 玻璃防水。图1是车载摄像头的典型结构图, 由图1可知, 车载摄像头的防水主要是通过O型圈和硅胶防水圈。

1.前壳2.后壳3.前后壳防水圈4.出线防水圈5.尾通螺母6.引出线7.PCBA辅助板8.PCBA主板9.镜头座10.镜头11.玻璃压板12.玻璃防水圈13.玻璃

1 镜头防水

镜头是摄像头的重要原件, 根据防水功能分为防水镜头和不防水镜头, 产品设计时, 首先需要知道摄像头镜头是否为防水镜头, 对于防水镜头, 需要在壳和镜头之间安装O型圈来实现防水功能, 具体结构有两种: (1) 径向压缩防水, 如图2 (a) 所示; (2) 轴向压缩防水, 如图2 (b) 所示。对于不防水摄像头, 镜头需要安装在玻璃内侧, 只要保证玻璃防水即可。

设计要点: (1) 径向压缩防水, 需要设计O型圈的径向压缩量, 压缩量经验值为20%~25%; (2) 轴向压缩防水, O型圈的压缩量经验值为30%~40%, 另外由于镜头轴向受力传递给镜头座和主板, 因此镜头安装座最好采用金属材质, 塑胶材质的镜头座高温下受到挤压力, 容易出现微小的变形, 容易导致摄像头图像发朦。

2 前后壳防水

前壳和后壳是构成摄像头的主体, 也是PCB板的直接载体, 因此前后壳之间的防水更为重要。根据外形来分, 摄像头壳体可以分为回转体外壳和非回转体外壳两大类。回转体外壳大部分为车削件, 壳体之间的连接方式为螺纹连接, 依靠前后壳挤压凹槽内的O型圈来防水, 如图3所示。非回转体壳体主要靠螺钉把前后壳组装在一起, 依靠前后壳之间的防水圈来防水, 如图4所示。另外, 前后壳之间也经常会采用结构胶防水, 如图5所示。

以上三种前后壳防水方式的主要特点及应用如表1所示。

设计要点: (1) 对于回转体壳体, 前后壳防水O型圈设计压缩量经验值为20%~30%; (2) 非回转体壳身防水圈设计时, 应注意压缩量, 因为前后壳连接靠螺钉, 而螺钉锁紧力很难做到一致, 需要在壳体结构上做限位设计, 防止防水圈过度压缩; (3) 打胶防水, 设计时注意打胶槽宽度和深度, 经验值为 (2~4) mm× (2~3) mm。

3 引出线防水

对于有线摄像头, 供电和信号输出需要通过线材进行, 对于无线摄像头, 则必须有供电的电源线。现行摄像头都必须从壳体内部引线出来, 因此引出线防水设计是摄像头防水设计必须考虑的。

现行引出线防水结构, 主要有两种, 第一, O型圈防水, 如图6 (a) 所示;第二, 结构胶填充防水, 如图6 (b) 所示。

设计要点: (1) O型圈防水, 要注意O型圈压缩量和硬度的关系, 选择合适的压缩量, 保证防水效果的同时, 也要保证不能超过O型圈的压缩极限; (2) 结构胶防水, 要注意结构胶填充位置预留凹槽的直径和出线孔的直径, 凹槽直径经验值一般是线材直径的2倍, 出线孔直径一般为线径+0.2 mm, 取上偏差。

4 玻璃防水

摄像头基本都有玻璃窗口, 玻璃的透明度很高, 保证透光度的同时, 起到防尘和防水的作用, 且摄像头玻璃都是经过钢化的玻璃, 强度比普通的玻璃好很多, 作为主要功能, 玻璃的防水作用是非常重要的, 玻璃常见的防水结构有两种:玻璃防水圈防水和结构胶防水, 如图7所示。

设计要点: (1) 玻璃防水圈一般为硅胶材质, 设计时注意玻璃防水圈的压缩量, 一般来说, 压缩比为30%时防水效果最好, 玻璃防水圈的硬度一般选择30~40 HA。 (2) 结构胶防水, 一般玻璃和金属的粘接大多都用UV胶, 也叫无影胶, 速度快, 而且透明无色, 看不出施胶痕迹, 但需要紫外灯来固化。玻璃与前壳粘合部位的宽度至少为2 mm。

5 车载视觉系统发展趋势

人眼的作用能力是有限的, 获得通过一系列车辆外部信息的机器视觉辅助驾驶技术可以提高视觉适应性、增加视觉范围、增强视觉理解深度。从车辆操作过程来划分, 车辆外部信息的机器视觉辅助驾驶技术的研究包括:驾驶环境的视觉增强与扩展和驾驶环境的机器视觉识别, 这是车载视觉系统发展方向。

与车载摄像头密切相关的就是驾驶环境的视觉扩展技术, 应用最广的是360°全景鸟瞰行车辅助系统。全景系统的主要特点如下: (1) 全景环视显示, 车身周边景象清晰可见; (2) 显示范围远近可调节; (3) 多种启动模式, 倒车档或按遥控器power键均可启动; (4) 图像自动拼接, 无需PC端调试; (5) 摄像头组合可定制。

车载摄像头的另一个用途是车道检测, 目前车道检测多通过道路标线、道路边缘的检测实现, 在车道检测中典型的驾驶安全辅助系统有车道偏离报警系 (Lane Departure Warning System) 和转弯减速调节系统。

结构防水设计 篇6

歌尔声学产业园四期厂房位于山东省潍坊市高新技术开发区。该建筑结构为多跨双坡,屋面面积约24 000多m2,屋面采用MR24誖具有360°匹兹堡双锁直立锁合缝的热镀铝锌合金板建成。由于该项目的暖通工艺布置较为复杂,直到安装屋面板时才设计出18个进、排风管井房开口及位置(图1)。这些管井房都设计有独立的主结构和围护结构(图2),并通过屋面增设两根托梁作为支撑管井房的结构,管井从底层穿过5.1 m和9.0 m高的夹层,最终穿过屋面。

2 密封防水方案

如按建筑围护结构来处理管井房墙面与大屋面的过渡密封防水问题,就会涉及原先屋面板需根据开口局部重新排布和设计内天沟排水等要求,不仅增加工程费用而且还影响安装工期。如果建筑内部增设雨水落水管,则影响建筑内部美观。我们经过多种综合考虑和权衡,决定在出屋面管井房和大屋面之间设计屋面开口支座,采用的是巴特勒现有标准产品MR24屋面开口支座(图3)。因为该产品与屋面板紧密连接,密封良好;但不与屋面开口次结构连接固定,屋面板与次结构间有10 mm间隙,故设计有U形支撑件。它具有“浮动”功能,以至屋面板热胀冷缩均不会损坏,因此管井房钢柱翼缘板最外侧与屋面板开口间至少需保留50 mm的间隙。屋面开口支座的布置,需注意其宽度外形尺寸不得超过3.7 m,宽度尺寸太大,会导致菱形分水器排水效果差,影响其上部的密封性。为保持排水通畅,开口支座的侧板不能布置在屋面板板肋区域附近,至少要与板肋中心线保持约150 mm的间距。支座低端高度为250 mm,材料为3 mm厚铝合金,承载最大载荷为900 kg。

屋面开口支座系用4片C型铝合金构件焊接而成,底部设置和屋面一致的坡度,但上表面与地面保持水平,并在支座内设置保温块以防冷桥现象的发生。该产品适于与屋面上设备配套使用,用途有4:屋面风机基座;穿出屋面的烟囱或大直径管道与屋面的密封装置;屋面采光顶座;带顶盖可作屋面出入口。

18个管井房散布在整个屋面不同的位置。管井房和建筑大屋面相互位置的关系,共有下述4种情况。

2.1 管井房位于屋面中间

类似于编号1屋面开口,共计有7个(图4)。有以下两种情况:1)使用巴特勒的标准MR24屋面开口支座,在开口支座迎坡处设菱形分水器,雨水可在开口支座两侧分流,以防积水;2)与上述相同,因屋面开口方向沿顺坡较长,屋面开口的中间部分可分数段,在现场用铆栓拼接成型。由于开口较长,需在开口中间部位间隔3 m设置撑杆,以加强开口支座的强度。中间部位分段接头处,需用密封胶密封,以防渗漏。

2.2 管井房紧贴女儿墙

类似于编号3屋面开口,共计有8个。有以下两种情况:1)位于边墙的管井房因没有迎坡面,所以不需要分水器;2)位于端墙的管井房有迎坡面,应设单边分水器(图5)。单边分水器只能单边排水,所以它在靠近女儿墙背板处的高度,应尽量高,以防此处积水。

设在有女儿墙的屋面开口支座,可将屋面开口设计成U形,靠近女儿墙背板处的开口支座侧板则可省略。

2.3 管井房位于内天沟处

类似于编号2屋面开口,共计有2个(图6)。

将屋面开口做成V字形,并要求在屋面开口支座处下方设内天沟堵头,内天沟堵头上端坡度要求与屋面坡度相同。因此处管井房有2个迎坡面,需在两端部设置2个菱形分水器。此设计需事先告知虹吸雨水装置生产厂家,以便于他们按此条件设计虹吸头的数量及位置。

2.4 管井房位于屋脊处

类似于编号8屋面开口,有1个(图7)。

屋脊处需做2个独立的U形屋面开口。这是由于屋面板在檐口处相对固定,屋面板的伸缩量需在屋脊处得到释放,如做成一个整体的屋面开口支座,开口两侧面板都与屋面板用钉子连接,屋面热胀冷缩产生的长度伸缩量就无法得到释放。此外,此处还要处理好屋脊盖板端部和屋面开口之间的密封。

3 管井墙面与屋面开口底座间节点的做法

3.1 屋面开口底座的迎坡端与屋面板以及管井墙板和屋面开口支座的连接节点

墙板和开口支座之间通过得泰密封条和泛水实现密封。得泰密封条是美国ITW公司产品,采用专门配方的EPDM(耐温性能:-30～115℃;间歇150℃)或SILICONE柔性材料(耐温性能:-60～200℃;间歇250℃),具有良好的抗老化、耐臭氧、耐紫外线、耐高低温、耐撕裂、耐水流抗拉等物理性能,克服了刚性防水材料的漏水、噪音等问题,不会因屋面和管道的移动振动、冷热冲击而产生漏水,从而降低了维修费用。得泰密封条达到美、澳、英等国有关材料测试和建筑的国际标准。

管井的墙面底部墙筋距屋面开口上端约100mm,以便安装泛水板(图8)。考虑到该项目地处北方,墙板堵头需使用橡胶材质的,以保证此处在暴雨或是雪载时屋面密封不渗漏。雨水分流板和底部槽钢及屋面开口,通过胶和自钻钉实现密封连接;底部槽钢和屋面板之间铺上胶以及橡胶堵头,再用自钻钉压条将两者密封连接。雨水分流器将雨水向两侧分流,避免局部雨水积聚。

3.2 屋面开口底座的背坡端和屋面板之间以及管井墙板和屋面开口支座的连接节点

墙板和开口支座之间通过得泰密封条和泛水实现密封;屋面开口支座直接设置在屋面板上,两者之间通过密封胶和自钻钉实现密封(图9)。

3.3 屋面开口底座两端侧板和屋面板缝平行处及管井墙板和开口支座的节点

墙板和开口支座之间通过得泰密封条和泛水,实现密封;屋面开口和屋面板通过密封胶和自钻钉,实现密封(图10)。

由于现场定位,屋面开口支座的位置会出现偏差,所以泛水收边最好比开口的尺寸大一些。如需超宽的盖片,也要确定定制宽度,以确保和屋面开口支座有很好的连接。

4 结语

此类屋面如不采用屋面开口的做法,势必影响屋面板的排布,增加非标板宽屋面板的数量,给工厂加工和现场安装带来困难;并需要调整管井房的墙筋标高,以安装墙面到屋面的垂直过渡节点。而采用开口支座和墙面的连接节点后,统一了节点,简化了屋面板的排布和现场安装工作,给施工图设计、工厂制作及现场安装带来很大的方便。

参考文献

结构防水设计 篇7

在科技发展迅速的今天, 农业生产力迅速提升, 而智能大棚是农业现代化的一个缩影, 其目标是实现经济效益最优[1,2]。而智能大棚中的LED灯, 因长期处于潮湿环境又不具备防水性能, 故受潮气侵蚀从而常常出现寿命过短的现象, 增加防水设计可以显著提高LED灯的使用年限。

2 LED灯防水结构设计

目前常用温室人工补光光源的突出缺点是能耗高, 而LED灯因其波长容易选择, 结构紧凑且耐用性强而被越来越多的广泛应用于温室补光[3]。

2.1 传统的LED灯防水结构

而传统的LED灯长期处于潮湿的大棚内, 密封胶长期受到潮气的侵袭会软化脱落, 最终导致LED灯内部的LED芯片受潮损坏, 使LED灯的使用寿命缩短[4,5]。大量研究成功证明LED可以作为组培、温室、封闭植物工厂的人工光源, 并且可以利用各种LED辐射的多种光质, 可用于研究不同作物的光质响应特性[6]。LED波长容易选择, 结构紧凑, 而且LED灯的耐用性比较强, 由于其较强的耐用性也降低了成本[7,8]。

2.2 改进的LED灯防水结构

针对传统结构的缺点, 文章使用Auto CAD和pro/e设计软件, 对LED照明系统进行创新性设计, 使其利用结构进行防水从而放弃原有的密封胶式防水以达到延长LED补光灯寿命的目的。凸起物与凹槽的连接处是新型结构设计的重点, 灯体与安装体连接后再扣紧凹槽中, 由凸起物将之固定, 这种设计避免了出现被潮气侵蚀以致密封胶软化脱落的现象, 两个紧扣的连接使得各部分紧密贴合, 从而使灯体具备防水性。

新型LED灯的结构如图1所示, 其中数字100、101、102、103、111和121分别表明端盖、灯罩、安装体、反射层、两个凸起物和凹槽。

3 采用防水LED照明系统的智能大棚设计

针对目前我国多数智能大棚机械化水平低、调控能力差等问题, 我们提出一种新型的智能大棚设计, 使其能针对温度、湿度以及光照控制等多方面进行研究, 以到达全方位控制的效果。

3.1 传统大棚存在的问题

目前我国多数智能大棚机械化水平较低, 主要表现在人力资源需求大, 生产管理经验化, 难以实现对种植环境的综合调控。潮湿的大棚内, 密封胶长期受到潮气的侵袭会软化脱落, 最终导致传统的LED灯使用寿命缩短[9,10]。

3.2 使用改进LED照明系统的智能大棚概念

文章创新性的提出了一种具备结构型防水功能的LED灯方案, 使其能够延长LED灯的在潮湿环境中的使用寿命, 并将其应用于智能大棚的实际中, 对于降低种植成本和节省人力物力都有着重要意义。

文章提出的采用防水LED照明系统的智能大棚其设计如图2所示, 其中数字1、2、5和6分别代表大棚支架、太阳能电池板、温控和光控系统和磷酸铁锂电池组。

4 结束语

文章设计了将结构型防水利用于传统密封胶式防水LED灯, 改善了以往LED灯在长期处于潮湿状态大棚内使用, 密封胶长期受到潮气的侵袭会软化脱落, 最终导致LED灯内部的LED芯片受潮损坏, 使LED灯的使用寿命缩短的现象。同时, 文章还提出将结构创新型防水LED照明系统应用于实际智能大棚并绘制了设计图, 为新型智能大棚的设计提供了借鉴方式, 并达到减少能源消耗节省人力物力的目的。

摘要：目前我国智能大棚中使用的传统的密封胶式LED灯, 作为温室内广泛使用的人工补光光源灯, 因长期处于潮湿环境而造成密封胶软化脱落、LED灯芯损坏。因此, 文章设计出了一种结构创新型防水LED照明系统, 延长了LED灯在潮湿环境中的使用寿命。并且研究出了配备该照明系统的智能大棚, 以达到节约资源、保护生态环境的效果。

关键词：防水型LED照明系统,使用寿命,智能大棚

参考文献

[1]张钰玲.农业大棚智能控制系统设计与研究[J].微计算机信息, 2009 (8) .

[2]蔡志华, 向宇坷, 陈超, 等.温室大棚自动控制系统设计[J].仪器仪表用户, 2010 (4) .

[3]李胜会, 黄华茂, 王洪.我国LED产业发展现状分析与政策措施[J].宏观经济研究, 2011 (9) .

[4]崔瑾, 徐志刚, 邸秀茹.LED在植物设施栽培中的应用和前景[J].农业工程学报, 2008, 24 (8) :249-253.

[5]杨其长.LED在农业与生物产业的应用与前景展望[J].中国农业科技导报, 2008 (6) .

[6]刘康, 郭震宁, 林介本.LED色温动态可调及显色指数的研究[J].半导体光电, 2012, 33 (3) :357-360.

[7]麦强.基于单片机的LED照明光环境智能控制装置设计[J].电子世界, 2014 (4) .

[8]杨其长.LED在农业领域的应用现状与发展战略[J].中国科技财富, 2011 (1) .

[9]姜源, 郑玉丽.基于无线传感器网络的智能大棚控制系统[J].现代电子技术.2011 (11) :134-138.

[10]郭志越, 王伟, 庄煜, 等.基于solidworks的农业信息采集机器人设计[J].森林工程, 2015 (4) :92.