發(fā)布時間：2023-02-28 15:49:35
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的防水設(shè)計論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
1.1引水發(fā)電系統(tǒng)
1.1.1取水口攔污柵及啟閉設(shè)備
1)優(yōu)化選型布置設(shè)計。發(fā)電引水隧洞喇叭口底檻678.50mm處設(shè)置1孔攔污柵，單孔孔口尺寸為7.5m×10.0m，檢修平臺高程717.00m，設(shè)計水頭4.0m，最大引用流量為42.58m3/s，平均過柵流速為0.811m/s，攔污柵重量為26.0t，柵槽埋件重17.0t，型式為平面滑動式攔污柵。選用1臺QPG2×250kN－38m高揚(yáng)程卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，安裝高程726.20m，操作運(yùn)行條件為靜水啟閉。2)蓄水安全復(fù)核計算。攔污柵主支承是增強(qiáng)四氟NL150CHI型滑塊，最大線荷載為25kN/cm，反向支承是鋼滑塊。柵條間距50mm，柵體主材為Q235B，內(nèi)力分析計算［2］成果為:主梁最大壓應(yīng)力為105.35N/mm2，發(fā)生在跨中處;最大剪力為21.01N/mm2，發(fā)生在支座處;最大撓度為9.5mm，發(fā)生在跨中處;柵條彎應(yīng)力為53.1N/mm2，發(fā)生在跨中處。攔污柵重量為247kN，提柵清污時考慮污物重量為100kN，攔污柵啟閉力為450.1kN，啟閉機(jī)容量為2×250kN。
1.1.2取水口事故閘門及啟閉設(shè)備
1)優(yōu)化選型布置設(shè)計。在攔污柵的下游設(shè)置1扇事故閘門，孔口尺寸為4.5m×4.8m，底檻高程680.00m，檢修平臺高程717.00m，設(shè)計水頭37.0m，閘門型式為平面定輪鋼閘門。選用1臺安裝高程為726.20m上的QPG2×800kN－38m高揚(yáng)程卷揚(yáng)機(jī)控制閘門，操作運(yùn)行條件為動閉靜啟。2)蓄水安全復(fù)核計算。閘門由門葉結(jié)構(gòu)、水封裝置、4個簡支輪主支承(同時兼做反向支承)、4個側(cè)向限位裝置和充水閥裝置等組成。受力計算采用假設(shè)平面體系，按照實際可能發(fā)生的最不利荷載組合情況，進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性驗算。閘門在設(shè)計水頭下動水操作會受到不同程度的動力荷載，動力系數(shù)取1.1。門體材料為Q235B，內(nèi)力分析計算結(jié)果為:閘門承受的靜水壓力為7713.7kN，動水壓力為8485.1kN;面板折算應(yīng)力為157.03N/mm2;主梁最大壓應(yīng)力為128.1N/mm2，位于跨中處。最大剪力為49.2，位于支座處。最大撓度為2.71mm，位于跨中處;主輪與軌道的接觸應(yīng)力為844.06N/mm2;主軌頸部局部承壓應(yīng)力為173.36N/mm2;閘門閉門力為－659.1kN，啟門力為479.6kN，持住力為1394.4kN;啟閉機(jī)容量為2×800kN。
1.2泄水系統(tǒng)閘門及啟閉設(shè)備
1.2.1溢洪道弧形工作閘門
1)優(yōu)化選型布置設(shè)計。該閘門設(shè)置在溢洪道上，底檻設(shè)置在堰頂下游側(cè)704.80m處，堰頂高程為717.00m，共設(shè)置3孔閘門，啟閉機(jī)安裝高程為719.50m。閘門運(yùn)行方式為動水啟閉，主要承擔(dān)水庫的泄洪任務(wù)。閘門的孔口尺寸為12.0m×8.5m(寬×高)，設(shè)計水頭為8.2m。型式為露頂式弧形閘門，其面板曲率半徑為10.0m，支鉸高度為5.5m，其結(jié)構(gòu)布置見圖1。2)蓄水安全復(fù)核計算。閘門由門葉結(jié)構(gòu)(焊接件)、水封裝置、支臂、支鉸和側(cè)輪等所組成，支承為斜支臂。受力計算采用假設(shè)平面體系，并按照實際可能發(fā)生的最不利荷載組合情況，對閘門的設(shè)計條件和校核條件進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性驗算。閘門在動水操作條件下各部件尚需承受的不同程度的動力荷載，故將設(shè)計水頭作用在閘門部件上的靜水壓力乘以動力系數(shù)，考慮為最不利的荷載組合，動力系數(shù)取1.1。門體材料為Q235B，內(nèi)力分析計算結(jié)果表明:閘門承受的靜水壓力為4218.0kN，動水壓力為4639.8kN;面板折算應(yīng)力為181.8N/mm2;主梁最大壓應(yīng)力為106.3N/mm2，位于跨中處。最大剪力為69.2，位于支座處。最大撓度為4.36mm，位于跨中處;支臂平面內(nèi)應(yīng)力為76.2N/mm2;主支臂平面外應(yīng)力為66.3N/mm2;閘門啟門力為441.7kN，閉門力為246.3kN;啟閉機(jī)容量為2×250kN。
1.2.2放空底孔進(jìn)口事故閘門
1)優(yōu)化選型布置設(shè)計。在放空底孔進(jìn)口設(shè)置一道事故閘門，孔口尺寸為2.5m×2.6m(寬×高)，設(shè)計水頭52.0m。底檻高程為665.00m，檢修平臺高程為717.00m，啟閉機(jī)安裝平臺高程為723.50m。閘門運(yùn)行方式為動閉靜啟，由1套QPG800kN－53m高揚(yáng)程卷揚(yáng)機(jī)控制。當(dāng)水庫需要放空時小開度提門充水平壓，待前后水壓差小于4m時，再開啟事故閘門。2)蓄水安全復(fù)核計算。閘門由門葉結(jié)構(gòu)(焊接件)、水封裝置、4個懸臂輪主支承(同時兼做反向支承)、4個側(cè)向限位裝置等所組成。受力計算采用假設(shè)平面體系，按照實際可能發(fā)生的最不利荷載組合情況，進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性驗算。閘門在設(shè)計水頭下動水操作會受到不同程度的動力荷載，動力系數(shù)取1.1。門體主材為Q235B，內(nèi)力分析計算結(jié)果表明:閘門承受的靜水壓力為3491.5kN，淤沙壓力為619.6kN，總壓力為4111.1kN;面板折算應(yīng)力為187.9N/mm2;主梁最大壓應(yīng)力為101.27N/mm2，位于跨中處。最大剪力為65.4，位于支座處。最大撓度為0.76mm，位于跨中處;主輪與軌道的接觸應(yīng)力為663.1N/mm2;閘門啟門力為769.1kN，閉門力為－22.0kN，持住力為206.3kN;啟閉機(jī)容量為800kN。
1.2.3放空底孔出口弧形工作閘門
1)優(yōu)化選型布置設(shè)計。在放空底孔出口設(shè)置一道弧形工作閘門，孔口尺寸為2.5m×2.2m(寬×高)，承壓水頭為52.0m，型式為潛孔式弧形鋼閘門，底檻高程為665.00m，檢修平臺高程為668.70m，啟閉機(jī)安裝平臺高程為674.60m。閘門運(yùn)行方式為動水啟閉，選用1套QH-SY－500/150kN－4.0m弧門潛孔液壓啟閉機(jī)控制閘門，閘門長期處于閉門擋水狀態(tài)。當(dāng)水庫需要放空時，動水開啟該閘門鎖定于檢修平臺上，待放空完畢，放下工作閘門封閉孔口蓄水。2)蓄水安全復(fù)核計算。閘門由門葉結(jié)構(gòu)(焊接件)、水封裝置、2個支鉸支承和4個側(cè)向限位裝置等所組成。受力計算采用假設(shè)平面體系，按照實際可能發(fā)生的最不利荷載組合情況，進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性驗算。閘門在實際操作中會受到不同程度的動力荷載，動力系數(shù)取1.1。門體主材為Q235B，內(nèi)力分析計算結(jié)果為:閘門承受的靜水壓力為3329.7kN，動水壓力為3662.7kN;面板折算應(yīng)力為183.9N/mm2;主梁最大壓應(yīng)力為33.2N/mm2，位于跨中處。最大剪力為24.4，位于支座處。最大撓度為0.12mm，位于跨中處;支臂平面內(nèi)應(yīng)力為98.4N/mm2;閘門啟門力為248.8kN，閉門力為122.7kN;啟閉機(jī)容量為500/150kN。
1.2.4導(dǎo)流隧洞封堵閘門
1)優(yōu)化選型布置設(shè)計。導(dǎo)流隧洞進(jìn)口設(shè)置封堵工作閘門一扇，孔口尺寸為5.0m×6.5m(寬×高)，承壓水頭為44.3m，閉門水頭:20m，型式為潛孔式平面鋼閘門，底檻高程為647.70m，檢修平臺高程為659.00m，啟閉機(jī)安裝平臺高程為667.50m。閘門運(yùn)行方式為動水啟閉，選用1套QPQ630kN－13m卷揚(yáng)式啟閉機(jī)控制閘門，閘門僅用于導(dǎo)流隧洞封堵時使用，導(dǎo)流隧洞在枯水季節(jié)封堵下閘門。因受啟閉機(jī)平臺高程的限制(啟閉機(jī)平臺高程為667.50m)，閉門時最不利水頭工況為啟閉高程，即水頭為20m，因此整個閘門啟閉按最不利的情況下水頭20m計算。2)蓄水安全復(fù)核計算。閘門由門葉結(jié)構(gòu)(焊接件)、水封裝置、12個主滑塊和8個反向滑塊裝置等所組成。受力計算采用假設(shè)平面體系，按照實際可能發(fā)生的最不利荷載組合情況，進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性驗算。門體主材為Q235B，內(nèi)力分析計算結(jié)果為:閘門承受的靜水壓力為13501.9kN，發(fā)生在設(shè)計水頭44.3m處;材料容許應(yīng)力(抗拉、抗壓和抗彎)為142.5kN，容許應(yīng)力(抗剪)為85.5kN;面板折算應(yīng)力為138N/mm2;主梁最大壓應(yīng)力為84.6N/mm2，位于跨中處。最大剪力為71.92，位于支座處。最大撓度為3.78mm，位于跨中處;閘門閉門力為145kN;水柱壓力為898.60kN;啟閉機(jī)容量為630kN。
2結(jié)語
1、在高層建筑內(nèi)應(yīng)控制使用雙閥雙出口消火栓代替兩組單閥消火栓。
《高規(guī)》規(guī)定“同層相鄰兩個消火栓的水槍的充實水柱達(dá)到被保護(hù)范圍內(nèi)的任何部位。”在某些條形高層建筑中，其端部是否可以采用雙閥雙出口消火栓，從而省去1組單閥消火栓的設(shè)置呢？雖然在中國建筑工業(yè)出版社出版的《給水排水設(shè)計手冊》（第二版）中提出“在每層樓的端部可采用雙閥雙出口消火栓”，但是《高規(guī)》中明確規(guī)定“十八層及十八層以下，每層不超過8戶、建筑面積不超過650m2的塔式住宅，當(dāng)設(shè)兩根消防豎管有困難時，可設(shè)一根豎管，但必須采用雙閥雙出口消火栓?！保乙詮?qiáng)制性條文的形式予以規(guī)定。因此，在設(shè)計中我們應(yīng)該力求避免出現(xiàn)這種情況。
2、正確計算消火栓充實水柱長度，合理布置消火栓。
《高規(guī)》規(guī)定“消火栓的水槍充實水柱應(yīng)通過水力計算確定，且建筑高度不超過100m的高層建筑不應(yīng)小于10m；建筑高度超過100m的高層建筑不應(yīng)小于13m.”對于建筑高度不超過100m的高層建筑，設(shè)計中我們可以根據(jù)水槍最小流量5L/s，水槍噴嘴口徑19mm，查有關(guān)設(shè)計手冊得出水槍充實水柱長度為11.3m；對于建筑高度超過100m的高層建筑，我們可以調(diào)整水槍流量以達(dá)到滿足規(guī)范所需要水槍充實水柱長度。而在實際中，高層建筑標(biāo)準(zhǔn)樓層凈高考慮經(jīng)濟(jì)因素一般控制在4.0m以下，如果根據(jù)公式Sk＝（H1-H2）/SINα計算水槍充實水柱，當(dāng)層高取4m，水槍上傾角取45°時，計算Sk為4.24m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到規(guī)范要求，即層高限制了充實水柱的長度。但是，我們可以調(diào)整水槍上傾角來達(dá)到提高充實水柱長度的目的，因為規(guī)范及有關(guān)手冊提出水槍上傾角不應(yīng)大于60°，并未規(guī)定其下限角度值。筆者通過計算，當(dāng)層高仍舊取4m，充實水柱取11.3m時，水槍上傾角為14.87°。況且《高規(guī)》有關(guān)條文說明解釋道，口徑19mm水槍的充實水柱小于10m時，由于火場煙霧大，輻射熱高，撲救火災(zāi)有一定困難，所以水槍的充實水柱長度首先應(yīng)該計算，同時又要滿足《高規(guī)》規(guī)定各種高層建筑水槍的充實水柱下限值。按照水槍充實水柱長度，我們可以確定消火栓保護(hù)半徑，但是在設(shè)計中我們不能簡單的用保護(hù)半徑畫圓來布置消火栓。因為高層建筑平面中隔墻、內(nèi)走道、門的布置會影響消火栓的使用，設(shè)計中應(yīng)該用水龍帶長度、充實水柱的水平投影去校核消火栓保護(hù)半徑最遠(yuǎn)點。
3、高層建筑消防電梯間前室必須設(shè)消火栓。
《高規(guī)》規(guī)定“高層建筑消防電梯間前室必須設(shè)消火栓”，那么設(shè)于前室的消火栓可否保護(hù)相鄰部位呢？《高規(guī)》的條文說明對此并沒有具體說明，但是《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中對“消防電梯前室應(yīng)設(shè)室內(nèi)消火栓”的條文說明中明確指出：消防電梯前室內(nèi)消火栓是為便于消防隊員使用消火栓并開辟通路，不能計入總消火栓數(shù)內(nèi)。因此在設(shè)計中我們通常將其視為消防電梯間前室專用，而不保護(hù)其余部位。而目前如上海等部分地方消防設(shè)計規(guī)定，高層建筑的防煙樓梯間前室也需設(shè)消火栓。
4、正確設(shè)置消防水池及保證高層建筑兩路供水。
通常在高層建筑中，在市政供水不能滿足消防用水量要求或市政為單路進(jìn)水時，規(guī)范都要求設(shè)置消防水池。計算消防水池容積時，應(yīng)將火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)室內(nèi)各消防用水量之和減去市政進(jìn)水管的補(bǔ)水量。補(bǔ)水時間可按最長的火災(zāi)延續(xù)時間計。如果要考慮室外消防用水量或是設(shè)置生活、消防共用水池，則還需要補(bǔ)充相應(yīng)的用水量。當(dāng)設(shè)置生活、消防共用水池時，不能利用建筑物的本體結(jié)構(gòu)做水池池壁以及池底，以防止生活水質(zhì)污染。對此，《強(qiáng)制性條文》中已經(jīng)明令禁止。同理，如果高層建筑屋頂設(shè)有生活、消防共用水箱，也應(yīng)滿足該要求。從消防水池接入水泵間的引入管應(yīng)該保證不少于2根，如果在接入泵房前就將引入管匯合為一，對消防水池而言，僅為單路供水，存在供水的安全隱患。同時，從消防水泵接入各消防管網(wǎng)的供水管也應(yīng)保證兩路。
5、消防水泵出口處的放水閥和穩(wěn)壓回流措施。
《高規(guī)》規(guī)定“消防水泵的供水管上應(yīng)設(shè)置DN65的放水閥門”，目的是便于水泵檢查試驗時排水。排水量小時，可直接排至泵房集水池；排水量大時，可排回消防水池。同時，消防水泵出口還需要考慮一定的穩(wěn)壓回流措施。因為在實際使用中，會出現(xiàn)消防水量小于水泵選定流量值的情況，此時水泵揚(yáng)程遠(yuǎn)大于設(shè)計值，在無任何回流措施保護(hù)下，消防管網(wǎng)壓力過大，容易造成事故。簡單的做法是在供水管上裝設(shè)安全穩(wěn)壓閥，在管網(wǎng)超壓時，可以通過回流管泄壓，將回流水排至消防水池；在管網(wǎng)壓力不穩(wěn)定時，亦可穩(wěn)壓。
6、消防管網(wǎng)布置成環(huán)的問題。
高層建筑中一般要求消火栓系統(tǒng)布置成環(huán)狀管網(wǎng)，在某些大面積的建筑內(nèi)，由于各方向均布置了消火栓和消防立管，此時我們可將底層與頂層的消防干管均連成水平環(huán)路，立面又形成以立管相連的豎直環(huán)路，這種立體管網(wǎng)對消防供水最為安全?？墒菍τ谀承l形建筑，設(shè)計中我們只要將管網(wǎng)豎向成環(huán)即可，不必刻意追求這種立體管網(wǎng)，如果強(qiáng)行將消防干管繞成環(huán)路，將人為的使系統(tǒng)復(fù)雜化，且無太大意義。
二、高層建筑自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計
1、走道噴頭的布置。
在高層建筑中，為了美觀往往設(shè)有吊頂，隱藏結(jié)構(gòu)梁及各專業(yè)管道。而走道通常是各種管道最為集中的地方，特別是設(shè)置集中空調(diào)的高層建筑，結(jié)構(gòu)梁、空調(diào)風(fēng)管以及分層布置的給排水、電力管線等使設(shè)有吊頂?shù)淖叩纼艨战档?，若其吊頂形式為悶頂，則其悶頂?shù)膬艨崭叨葮O有可能大于800mm.而《自噴規(guī)范》規(guī)定：“凈空高度大于800mm的悶頂和技術(shù)夾層內(nèi)有可燃物時，應(yīng)設(shè)置噴頭?！边@是我們在設(shè)計中容易忽視的地方。由于走道內(nèi)管道眾多，設(shè)計中往往會出現(xiàn)直接在自噴配水管上、下接噴頭的錯誤做法。首先這種接法不符合配水支管允許設(shè)置噴頭數(shù)量（≤8個）的規(guī)定，其次走道內(nèi)的自噴配水管往往管徑較大，它缺少接小管徑噴頭的管件，在安裝上也有弊病。所以，走道內(nèi)的噴頭應(yīng)該從配水支管上接出為宜，在管線的布置上應(yīng)與暖通、電力專業(yè)密切配合。
2、高層建筑部分層自噴配水管入口應(yīng)按要求減壓。
新《自噴規(guī)范》規(guī)定：“管道直徑應(yīng)經(jīng)水力計算確定。配水管道的布置，應(yīng)使配水管入口的壓力均衡。輕危險級、中危險級場所中各配水管入口的壓力均不宜大于0.4MPa.”而老《自噴規(guī)范》對此并無具體要求。高層民用建筑火災(zāi)危險等級一般為中危險級，自噴水泵是根據(jù)最高層最不利噴頭工作壓力經(jīng)過計算而選擇。筆者在近幾次設(shè)計中計算的最不利層配水管入口處所需壓力均不大于0.3MPa（最不利噴頭工作壓力按0.05MPa計），由于自噴水泵的揚(yáng)程還需考慮建筑高度、水力損失等因素，故必使高層建筑的底部幾層配水管入口處壓力大于0.4MPa.因而在設(shè)計時，在自噴水泵揚(yáng)程的確定上不能一味放大了事，應(yīng)該在自噴平面布置完畢后通過水力計算校核水泵揚(yáng)程，并在此基礎(chǔ)上校核底部幾層配水管入口處壓力。
3、正確設(shè)置自噴末端試水裝置，解決末端試水裝置排水問題。
《自噴規(guī)范》要求“每個報警閥組控制的最不利點噴頭處，應(yīng)設(shè)置末端試水裝置，……末端試水裝置的出水，應(yīng)采取孔口出流的方式排入排水管道。”在設(shè)計中，我們通常不會忘記末端試水裝置中試水閥、壓力表的設(shè)置，但是往往忽視試水接頭的設(shè)置，特別是試水接頭出水口的口徑?jīng)]有交代。其實目前市場許多消防設(shè)備生產(chǎn)廠家，如上海金盾消防安全設(shè)備有限公司，可以生產(chǎn)成套的末端試水裝置（ZSPP末端試水裝置，含試水閥、壓力表、試水接頭），我們只需要根據(jù)設(shè)計要求，按照試水接頭出水口的流量系數(shù)選擇定型產(chǎn)品即可。此外，試水接頭不能與管道或軟管直接連接，影響孔口出流的效果；自噴排水管也應(yīng)設(shè)計成間接排放，以免下水道氣體通過排水漏斗散入室內(nèi)，影響室內(nèi)空氣品質(zhì)。
4、報警閥的進(jìn)出口均應(yīng)設(shè)置信號閥。
新《自噴規(guī)范》要求“連接報警閥進(jìn)出口的控制閥，宜采用信號閥?！币话阍谒髦甘酒骷皥缶y進(jìn)口設(shè)置信號閥已經(jīng)是常規(guī)設(shè)計，很少遺漏。但規(guī)范要求在報警閥出口也要設(shè)信號閥或帶鎖具的閥門，目的是防止誤操作。
5、消防增壓泵的設(shè)置問題。
為保證《高規(guī)》或《自噴規(guī)范》要求的最高層消火栓或噴頭的靜壓力值，在高位水箱的水位差不夠的情況下，設(shè)計中我們一般在高位水箱處設(shè)置消防增壓泵。首先，增壓泵的流量要滿足1股水柱或1個噴頭的水量；其次，增壓泵的揚(yáng)程不宜過大。由于高位水箱消防水位與頂層消火栓或噴頭已有一定的位差，規(guī)范要求的靜壓力值減去這個水位差就是增壓泵的最小揚(yáng)程，所以增壓泵的揚(yáng)程一般只需要幾米足以滿足要求。如果增壓泵揚(yáng)程選的過大，將導(dǎo)致下層管網(wǎng)承壓過高，消火栓出口壓力或是各層自噴配水干管入口處壓力增大，均需采取減壓措施，使消防系統(tǒng)復(fù)雜化。但是僅靠增壓泵來滿足消防靜壓要求也不合適，因為增壓泵的運(yùn)行由壓力傳感信號控制向消防系統(tǒng)不斷打水以維持壓力，水泵需要常年頻繁啟停，機(jī)件容易損壞。故在條件允許的情況下，與建筑協(xié)商適當(dāng)抬高水箱位置，利用高位水箱穩(wěn)壓最為穩(wěn)妥；建筑條件實在不允許時，設(shè)計選擇帶氣壓水罐的增壓設(shè)施亦可。
由于大中型水電站許多電氣設(shè)備狀態(tài)的切換都必須由人去執(zhí)行操作，使得電氣設(shè)備的正常運(yùn)行與切換不僅與設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)，也與操作人員的業(yè)務(wù)水平、心理情緒和現(xiàn)場設(shè)備熟悉程度有關(guān)。一旦發(fā)生電氣誤操作事故，既是人員責(zé)任事故，也是惡性事故，它將嚴(yán)重威脅人身和設(shè)備的安全。因此，如何采用可靠的防誤系統(tǒng)是水電站設(shè)計必須高度重視的問題之一?，F(xiàn)階段，我國關(guān)于水電站的防誤措施有如下類型：停電、驗電、掛（合）接地線（接地開關(guān)）、懸掛標(biāo)示牌等技術(shù)措施；工作票許可制度、工作間斷轉(zhuǎn)移變更制度、工作票終結(jié)制度等組織措施；“兩票三制”等管理措施。如果合理配置和嚴(yán)格實施以上措施，并通過充分利用計算機(jī)技術(shù)，則可以實現(xiàn)電氣與機(jī)械閉鎖相結(jié)合的完善的防誤系統(tǒng)。目前，大中型水電站主要使用三大類型的防誤閉鎖裝置：機(jī)械閉鎖裝置、電氣閉鎖裝置和獨立微機(jī)防誤裝置。機(jī)械閉鎖裝置包括普通機(jī)械鎖、開關(guān)柜機(jī)械鎖、電磁鎖等；電氣閉鎖裝置主要針對電動操作機(jī)構(gòu)采用電氣閉鎖，即用輔助接點在設(shè)備的控制回路進(jìn)行程序閉鎖；微機(jī)防誤閉鎖裝置是基于微機(jī)一次模擬圖的信息采集系統(tǒng)和防誤邏輯程序，配有電腦鑰匙和編碼鎖（包括電編碼和機(jī)械編碼）組成的系統(tǒng)來實現(xiàn)設(shè)備防誤閉鎖的裝置。此外，微功耗無線網(wǎng)絡(luò)防誤系統(tǒng)、藍(lán)牙防誤系統(tǒng)在水電站中也得到廣泛應(yīng)用。這些防誤裝置發(fā)揮著不同的作用，并隨著技術(shù)的發(fā)展，在不斷更新和進(jìn)步，筆者結(jié)合自身經(jīng)驗主要對微機(jī)防誤系統(tǒng)、微功耗無線網(wǎng)絡(luò)防誤系統(tǒng)、藍(lán)牙防誤系統(tǒng)進(jìn)行具體分析。
2大中型水電站電氣防誤系統(tǒng)設(shè)計
2.1微機(jī)防誤系統(tǒng)
2.1.1微機(jī)五防技術(shù)原理
隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)五防技術(shù)開始應(yīng)用于水電站設(shè)備防誤中，在水電站的高壓開關(guān)設(shè)備上應(yīng)用比較廣泛，主要用來防止發(fā)生電氣誤操作的裝置設(shè)備。一般由主機(jī)、模擬屏、機(jī)械編碼鎖、電氣編碼鎖、電腦鑰匙等元器件所組成?，F(xiàn)在的微機(jī)防誤閉鎖裝置的設(shè)備大概可以分為四個大類：開關(guān)、閘刀、地刀、攔截網(wǎng)，這些設(shè)備都是通過了機(jī)械編碼和電氣編碼來實現(xiàn)的閉鎖，這些設(shè)備的閉鎖程序需要專業(yè)的編程人員來進(jìn)行編寫?，F(xiàn)代微機(jī)五防系統(tǒng)是在計算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上孕育而生的，它通過軟件以五防為原則來管理在現(xiàn)場采集的大量適時數(shù)據(jù)，并聯(lián)動發(fā)出相應(yīng)的電氣設(shè)備動作指令，從而實現(xiàn)數(shù)字化的防誤閉鎖，也可以實現(xiàn)從前很難實現(xiàn)甚至是無法實現(xiàn)的防誤能力，這種技術(shù)的產(chǎn)生應(yīng)該說是電氣設(shè)備防誤閉鎖技術(shù)中的一次革命性的改革。
2.1.2微機(jī)設(shè)計方案
①對于水電站內(nèi)所有的開關(guān)都置于實遙信，并且微機(jī)五防同水電站的監(jiān)控系統(tǒng)共享一個數(shù)據(jù)庫，并且可以取消設(shè)計電氣回路的閉鎖，所有的防誤功能都讓計算機(jī)來完成，這樣就有效的防止了走空程。②對于站內(nèi)的所有開關(guān)都置于虛遙信，并且微機(jī)五防同水電站的監(jiān)控系統(tǒng)共享一個數(shù)據(jù)庫，并且可以取消設(shè)計電氣回路的閉鎖，防止錯誤功能全部由微機(jī)五防系統(tǒng)同間隔電氣閉鎖回路來共同完成操作，這就要求微機(jī)五防系統(tǒng)必須要有防走空程的措施。
2.2微功耗無線網(wǎng)絡(luò)防誤系統(tǒng)
2.2.1系統(tǒng)組成
通過以上分析，微機(jī)防誤系統(tǒng)還存在的不足，應(yīng)用微功耗無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)很好地彌補(bǔ)了這一點?；谖⒐臒o線網(wǎng)絡(luò)的防誤操作系統(tǒng)由站控層、間隔層、過程層3部分構(gòu)成，包括防誤閉鎖主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)控制器、鎖具及附件、通信接口等部分。整個系統(tǒng)以性能可靠的無線網(wǎng)絡(luò)作為通信方式，網(wǎng)絡(luò)控制器為防誤閉鎖主機(jī)、無線電腦鑰匙、遙控閉鎖裝置在水電站內(nèi)搭建了一個實時在線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
2.2.2基本原理
在微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，引入一種新技術(shù)，即微功耗無線傳輸模式，形成一種新的防誤系統(tǒng)，其將無線電腦鑰匙與五防主機(jī)實時連接起來，防誤閉鎖主機(jī)與無線電腦鑰匙以及現(xiàn)場鎖具之間可以實時通信，實現(xiàn)了操作任務(wù)執(zhí)行狀態(tài)的在線傳輸及跟蹤監(jiān)控，特別是實現(xiàn)了在線方式下的實時閉鎖邏輯判斷功能，即系統(tǒng)跟蹤設(shè)備狀態(tài)及遙測等信息的變化，實時進(jìn)行閉鎖邏輯判斷，根據(jù)判斷結(jié)果，實時控制無線電腦鑰匙的操作過程，有效提高運(yùn)行人員的工作準(zhǔn)確性及效率。離線、在線2種運(yùn)行模式互為冗余，系統(tǒng)更加安全可靠。整個系統(tǒng)具有定時自檢和手動巡檢功能，隨時發(fā)現(xiàn)潛在的故障隱患而發(fā)出報警，便于工作人員快速處理，消除隱患。
2.2.3具體設(shè)計方案
微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)是一種非常有效的防誤系統(tǒng)，其具體設(shè)計方案如下：當(dāng)操作時，無線電腦鑰匙通過無線網(wǎng)絡(luò)接收主機(jī)下達(dá)的操作指令，按照預(yù)演正確的順序顯示當(dāng)前操作項，運(yùn)行人員依照無線電腦鑰匙提示的設(shè)備號依次解鎖：對于遙控閉鎖繼電器，無線電腦鑰匙通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送解鎖申請給五防主機(jī)，五防主機(jī)通過系統(tǒng)總線直接解鎖相應(yīng)的遙控閉鎖繼電器，遙控閉鎖就地解鎖，運(yùn)行人員可直接進(jìn)行操作；對于編碼鎖，將無線電腦鑰匙插入相應(yīng)的編碼鎖內(nèi)，若實時閉鎖邏輯正確，則開放其閉鎖機(jī)構(gòu)，運(yùn)行人員可就地操作設(shè)備的倒閘操作；若鎖碼錯誤，系統(tǒng)禁止操作，并在主機(jī)界面彈出報警窗口，給出禁止操作的原因，同時通知無線電腦鑰匙相關(guān)信息。若有控制室和現(xiàn)場交替操作時，運(yùn)行人員無須返回控制室，在現(xiàn)場用無線電腦鑰匙通過無線局域網(wǎng)回傳給五防主機(jī)，五防主機(jī)自動將已經(jīng)操作過的設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行刷新，然后按原模擬順序解鎖下一步操作。運(yùn)行人員在主控室操作完成后，五防主機(jī)再通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸下一步的操作給現(xiàn)場的無線電腦鑰匙，由等在現(xiàn)場的運(yùn)行人員繼續(xù)進(jìn)行手動設(shè)備的操作。如此反復(fù)，避免了運(yùn)行人員的來回跑動，同時控制室對現(xiàn)場手動操作設(shè)備的狀態(tài)的實時性得到及時掌握。
2.3基于藍(lán)牙技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)化防誤系統(tǒng)
為了完成防誤系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)的資源共享，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程解鎖監(jiān)控操作，完善防誤系統(tǒng)解鎖監(jiān)督機(jī)制，需設(shè)計獨立的防誤系統(tǒng)藍(lán)牙無線網(wǎng)絡(luò)，并與水電站原有監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)連接，達(dá)到資源共享目的。一方面可以防誤系統(tǒng)從保護(hù)測控獲得系統(tǒng)，另一方面，保護(hù)測控也可由藍(lán)牙防誤系統(tǒng)獲得信息量。
2.3.1匹克網(wǎng)的應(yīng)用
①間隔層設(shè)備匹克網(wǎng)應(yīng)用。為了實現(xiàn)藍(lán)牙無線網(wǎng)絡(luò)建立，為防誤系統(tǒng)提供獨立的可靠的信息通道，先在間隔層利用藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行無線通信。各藍(lán)牙設(shè)備必須先組成匹克網(wǎng)，再由匹克網(wǎng)組成散射網(wǎng)。本系統(tǒng)設(shè)計為主變測控保護(hù)、母聯(lián)測控保護(hù)、饋線測控保護(hù)、公用測控裝置4個匹克網(wǎng)，以此類推，并補(bǔ)保護(hù)測控單元、動力變保護(hù)測控單元以及通用測控單元和交直流單元分別各自組成匹克網(wǎng)，然后這幾個匹克網(wǎng)再組成散射網(wǎng)，與藍(lán)牙主機(jī)控制器接口（HC）I進(jìn)行通信。②藍(lán)牙執(zhí)行器的匹克網(wǎng)應(yīng)用。對于現(xiàn)場執(zhí)行單元，它是防誤系統(tǒng)原始開關(guān)量（開關(guān)、刀閘位置）的采集端口，是現(xiàn)場實際設(shè)備解鎖與閉鎖操作的執(zhí)行單元，同樣需要有可靠的信息通道，因此，對本系統(tǒng)設(shè)計為開關(guān)、母線刀閘、線路刀閘、母線刀閘與開關(guān)間接地刀閘、線路刀閘與開關(guān)間接地刀閘5個匹克網(wǎng)（若設(shè)備較多，則還可擴(kuò)充匹克網(wǎng)），這5個匹克網(wǎng)再組成一個大的散射網(wǎng)。
2.3.2硬件設(shè)計
藍(lán)牙模塊硬件結(jié)構(gòu)：藍(lán)牙技術(shù)中，主要有藍(lán)牙芯片組和藍(lán)牙模塊兩種形式，但最終都能實現(xiàn)藍(lán)牙的無線通信和鏈路管理功能；藍(lán)牙模塊將射頻、基帶、鏈路管理器和HCI層集成到了一塊芯片上，通過RS232、USB等總線接口實現(xiàn)HCI（主機(jī)控制器接口）指令交換。無論是藍(lán)牙基帶控制器還是藍(lán)牙模塊，都集成了HCI層，作為控制藍(lán)牙芯片各種功能的唯一手段，高層應(yīng)用也需要使用HCI層與藍(lán)牙芯片進(jìn)行通信。另外，水電站一個間隔內(nèi)的各個防誤鎖具進(jìn)行實時的控制（解鎖或閉鎖），是要用弱電控制強(qiáng)電，設(shè)計可采用（MOC3051M）可控硅來實現(xiàn)弱電對強(qiáng)電的控制，可靠性好、壽命長而且方便實用。
3結(jié)束語
水利工程仿真模擬設(shè)計設(shè)計軟件采用多專業(yè)協(xié)同設(shè)計軟件，在同一數(shù)據(jù)庫平臺下，能解決三維地址地形建模（DTM）與地質(zhì)建模(DGM)、大壩選址、水工設(shè)計、土建施工、機(jī)電安裝等一系列關(guān)鍵問題，在很大程度上提高仿真精度和時間的要求，完成覆蓋軟件生命周期的全過程，達(dá)到減少設(shè)計周期、加深設(shè)計深度、提高設(shè)計質(zhì)量、控制成本及提高企業(yè)革新等目的。
二.理論分析與設(shè)計：
(一)目前水利工程仿真模擬設(shè)計軟件發(fā)展?fàn)顩r：
1.自20世紀(jì)80年代以來，已經(jīng)出現(xiàn)了圖形級的標(biāo)準(zhǔn)，如PHIGS,GKS;圖形交換級的標(biāo)準(zhǔn)，CGI,IGES以及近年來正在不斷完善的STEP等。STEP標(biāo)準(zhǔn)覆蓋了整個軟件生命周期的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，對協(xié)同設(shè)計，并行施工，集成制造等具有重要意義。
2.智能化是又一特點，它首先體現(xiàn)在把設(shè)計領(lǐng)域的專家知識和工程技術(shù)人員的經(jīng)驗融入到CAD系統(tǒng)中，使之成為可以繼承的知識庫；其次是其本身的智能化，如人機(jī)接口，數(shù)據(jù)采集，自動精模，方案選優(yōu)，仿真模擬以及多媒體技術(shù)應(yīng)用等等。
3.集成化是一大發(fā)展趨勢，一方面CAD技術(shù)與CAPP(計算機(jī)輔助工藝流程規(guī)劃)，CAM(計算機(jī)輔助制造)以及MIS(管理信息系統(tǒng))，PDM(產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)，MRP(制造資源管理)等系統(tǒng)相集成。另一方面隨著當(dāng)前全球化發(fā)展，使得人們在internet上構(gòu)造CAD/CAM集成化成為可能。
4.科學(xué)計算可視化，虛擬設(shè)計，虛擬制造技術(shù)是設(shè)計人員進(jìn)行對產(chǎn)品的時間操作，以及進(jìn)行各種模擬實驗分析，可以及早看見產(chǎn)品外型，從而可以幫助設(shè)計多方位地觀察與平審設(shè)計成果。
（二）水利工程仿真模擬設(shè)計軟件概念：
就是利用計算機(jī)強(qiáng)有力的計算功能與高效的圖形處理能力，來直觀，智能的輔助過程設(shè)計人員進(jìn)行過程設(shè)計與分析的一種技術(shù)。它同時實現(xiàn)過程的可視化與智能化。它包括工程設(shè)計條件可視化（地質(zhì)，水文，地形，樞紐布置及施工條件等可視化），設(shè)計建?？梢暬?，計算分析過程可視化與成果設(shè)計可視化（三維真實感圖形顯示及空間數(shù)據(jù)的圖表，文擋輸出）。
（三）水利工程仿真模擬設(shè)計軟件目標(biāo)：
力求把水利工程的設(shè)計、管理主要涉及到的水文泥沙、地質(zhì)、地表（含規(guī)劃、環(huán)保）、水工、施工、機(jī)電等專業(yè)的設(shè)計工作的過程、相互之間的關(guān)系和結(jié)果通過先進(jìn)的計算機(jī)平臺及輔助設(shè)備以可視化的形式展現(xiàn)出來，達(dá)到虛擬設(shè)計/虛擬制造的目的。協(xié)同設(shè)計的基礎(chǔ)是建立一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，包括地質(zhì)地形的空間數(shù)據(jù)、水工建筑物（大壩、廠房等）的三維實體數(shù)據(jù)、施工計劃組織的實時數(shù)據(jù)以及真實條件下的計算機(jī)仿真和實時渲染數(shù)據(jù)等。與以前的技術(shù)不同，由于建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫平臺之上，任何修改都將及時地反饋給整個工程的相關(guān)部門和人員（權(quán)限許可），并及時地通過三維圖形的方式展現(xiàn)出來。虛擬設(shè)計/虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用和實時仿真完全不同于以前的動畫渲染，它是滿足設(shè)計詳細(xì)要求的具體施工計劃的真實三維顯示。
（四）.水利工程仿真模擬設(shè)計軟件需要解決的問題：
1.地質(zhì)、地形勘測
2.環(huán)境及水庫分析
3.水工建筑物及樞紐設(shè)計
4.施工組織設(shè)計
5.機(jī)電設(shè)計
6.工程概預(yù)算
7.工程監(jiān)測
（五）.水利工程仿真模擬設(shè)計軟件解決方案：
1．在地質(zhì)勘探方面：可以利用航拍、鉆探、"3S"技術(shù)（即GISGPSRS）得到的地形數(shù)據(jù)，直接生成地形的三維模型包括地下三維地質(zhì)情況的分布，便于直接了解復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造情況,方便地進(jìn)行地形模型的建立,作為壩體、地下廠房、導(dǎo)流洞等建筑物設(shè)計的原始依據(jù)。
2．在三維地形表述的基礎(chǔ)上，建立水利水電工程的全三維模型，包括壩體、導(dǎo)流洞、泄洪洞、地下廠房等建筑以及與此相關(guān)聯(lián)的設(shè)備、管線的布置等仿真模型。這些設(shè)備與地形數(shù)據(jù)完全相關(guān)，從而構(gòu)成一個復(fù)雜的水利水電系統(tǒng)，真實反映工程建成以后的面貌。
建立的三維模型還能夠輸出到有限元分析軟件中，進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的預(yù)測。三維模型不僅可以與地形模型很好地關(guān)聯(lián)，而且工程模型也還是參數(shù)化的，一旦設(shè)計有新的更改，只需要修改相應(yīng)部分的三維模型，與此相關(guān)的設(shè)備、管線布置以及由三維模型自動投影生成的二維工程圖（符合目前圖紙標(biāo)準(zhǔn)）都會得到相應(yīng)的修改，從而保證了設(shè)計的唯一性和相關(guān)性，快速地完成多個設(shè)計方案的對比和選擇。
3.工程概預(yù)算方面：通過建立大壩真實全三維實體數(shù)值仿真模型，能夠完全精確模擬大壩形體的各個細(xì)節(jié)，包括孔口部位、進(jìn)水口、閘門槽等。水利工程計算機(jī)輔助設(shè)計能夠精確計算各壩段各截面的面積、各點的坐標(biāo)以及體積，其精度滿足大壩混凝土工程量計量要求。將壩體內(nèi)部各種材料的配合比及使用范圍輸入到壩體三維數(shù)值仿真模型中，從而使精確計量程序不僅能夠計算壩體的工程量，而且還能夠計算不同材料的用量，并進(jìn)一步為概預(yù)算及施工期業(yè)主的材料供應(yīng)計劃提供科學(xué)的依據(jù)。
4．施工方案動態(tài)仿真結(jié)果分析及查詢通過建立的三維實體數(shù)字模型，計算出開挖方量及填筑方量，對工程進(jìn)行預(yù)測和模擬，動態(tài)展示山體開挖和大壩澆注的全過程，得出詳細(xì)的施工強(qiáng)度和施工順序等重要指標(biāo)。使工程的項目管理和進(jìn)度分析達(dá)到實時控制與動態(tài)管理，以便科學(xué)指導(dǎo)工程施工，輔助業(yè)主和監(jiān)理工程師進(jìn)行有效的決策。
計算機(jī)模擬系統(tǒng)模擬混凝土施工過程，不僅可全面、周密地反映各種影響混凝土施工的因素，而且改變施工參數(shù)、修改方案比較及敏感性分析均比較容易，可完全彌補(bǔ)傳統(tǒng)工程類比法的缺點。采用計算機(jī)模擬施工方案成功解決了過去依靠人工手段無法解決的許多難題，能大大提高了設(shè)計人員和項目管理人員的效率，取得巨大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。
根據(jù)數(shù)字化工程施工過程中的一般規(guī)律、施工工藝和流程、合同文件、技術(shù)規(guī)范以及實體特定的結(jié)構(gòu)形式、施工條件的特定要求，利用本模塊建立系統(tǒng)分析模型和模擬計算數(shù)學(xué)模型。設(shè)計相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)錄入及編輯、大壩模擬施工過程計算、圖形處理、報表自動生成及分析、查詢以及菜單控制等系統(tǒng),集成在統(tǒng)一界面下完成所有的功能。
（六）.水利工程施工模擬界面設(shè)計：
主界面由部分組成，分別是溢洪道土石方開挖、溢洪道土石方開挖進(jìn)度合計、大壩混凝土澆筑進(jìn)度、大壩混凝土澆筑進(jìn)度合計。這四部分從數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)并動態(tài)的顯示出來。包括一些重要的施工數(shù)據(jù)如：層號、厚度、體積、高程、開挖（澆）時間、結(jié)束時間等。點擊“顯示設(shè)置”來設(shè)置需要顯示或者隱藏的對象，達(dá)到最好的視覺效果。這些表既可以用于顯示，也可用于查詢。
（七）.水利工程仿真模擬設(shè)計軟件開發(fā)環(huán)境：
1.軟件環(huán)境：系統(tǒng)采用Windowsxp/2000/98作為工作平臺，開發(fā)應(yīng)用軟件有VisualC++6.0,AutoCAD2000以上均可，ArcViewGIS,MSExcel,MSAccess，3dMAX，GIS與GPS的系列軟件等等。
2.硬件環(huán)境：考慮到系統(tǒng)功能中圖形數(shù)據(jù)處理量大，與三維圖形處理分析操作需要，推薦配置：PentiumIV1.4G+512MB內(nèi)存+真彩色顯示卡（3D加速功能）+10G硬盤，或者更高配置為好。
三.實例應(yīng)用與總結(jié)展望：
水利工程仿真模擬設(shè)計軟件采用專業(yè)協(xié)同設(shè)計軟件水利工程計算機(jī)輔助設(shè)計軟件，在同一數(shù)據(jù)庫平臺下，能解決三維地址地形建模、大壩選址、水工設(shè)計、土建施工、機(jī)電安裝等一系列關(guān)鍵問題，在很大程度上提高仿真精度和時間的要求，完成覆蓋軟件生命周期的全過程，達(dá)到減少設(shè)計周期、加深設(shè)計深度、提高設(shè)計質(zhì)量、控制成本及提高企業(yè)革新等目的。
用水利工程仿真模擬設(shè)計軟件建立真實三維地形地貌模型（DTM）及三維地質(zhì)模型(DGM)并行三維水工設(shè)計（大壩模型、強(qiáng)度計算等）建立整個水利水電系統(tǒng)模型（包括壩體、導(dǎo)流洞、泄洪洞、地下廠房等建筑以及與此相關(guān)聯(lián)的設(shè)備、管線的布置）工程概預(yù)算三維工程施工仿真及工程監(jiān)控在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫平臺上完成以上功能，涵蓋從草圖設(shè)計到工程完工全過程，滿足虛擬設(shè)計/虛擬制造的要求。
水利工程仿真模擬設(shè)計軟件在水電工程設(shè)計過程中，從地質(zhì)--壩工--廠房--樞紐及施工組織設(shè)計模擬都能系統(tǒng)準(zhǔn)確地反映實際設(shè)計中的一般規(guī)律和特點。因而，采用本系統(tǒng)進(jìn)行多專業(yè)協(xié)同可視化設(shè)計與指導(dǎo)施工，使各工種各工序的銜接、資源的分配、材料的供應(yīng)都是均衡地有節(jié)奏地進(jìn)行,從而使水電工程的勘測、設(shè)計與施工管理達(dá)到國際一流水平。相信未來的水利建設(shè)將是計算機(jī)設(shè)計的新領(lǐng)域，而不是象傳統(tǒng)的水利設(shè)計那樣耗時耗力耗資耗人。未來的水利規(guī)劃設(shè)計管理完全實現(xiàn)自動化。計算機(jī)在水利上的利用有著廣闊的發(fā)展前境需要我們一代代水利人的共同努力。
以下是三峽水電站設(shè)計應(yīng)用實例：
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：民用建筑；消防給排水；問題；探討
伴隨著社會的發(fā)展和人民對于生活水平要求的提高，民用建筑迅速發(fā)展。民用建筑消防給排水設(shè)計是建筑設(shè)計消防系統(tǒng)中的重要部分，消防設(shè)計的質(zhì)量直接關(guān)系到人民群眾的生命財產(chǎn)安全，如何尋求最佳的建筑消防設(shè)計方案來適應(yīng)民用建筑發(fā)展的要求，是每一位給排水設(shè)計人員在對待消防設(shè)計問題時所面臨的重要課題。民用建筑必須做好消防給排水設(shè)計，本文將在對民用建筑消防給排水設(shè)計要點做簡要分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合某些民用建筑消防給排水設(shè)計實例，淺析民用建筑的消防給排水設(shè)計。
1 民用消防給排水系統(tǒng)的選擇與分類
（1）根據(jù)給水壓力來對消防給水系統(tǒng)進(jìn)行分類，民用消防給排水系統(tǒng)一般可分為以下幾種：
①低壓消防給排水系統(tǒng)。該種設(shè)計因為其自身的水壓過低，在進(jìn)行滅火時需要有消防車的外力來幫助完成給水所以一般是應(yīng)用于室外消防，主要是針對小型民用建筑而設(shè)計的。
②高壓消防給排水系統(tǒng)。因為該系統(tǒng)自身壓力足夠，所以在進(jìn)行滅火時無需消防泵的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行施壓，但是由于一般市政給水的水量不夠，這種系統(tǒng)的使用需要附近有充足的水源來滿足該系統(tǒng)的水量要求。
③臨時高壓消防給排水系統(tǒng)。一般這種系統(tǒng)設(shè)計比較適用于管網(wǎng)中的水壓與水量無法滿足火情需要以及水壓水量滿足但是需要氣壓給水設(shè)備來保證穩(wěn)定輸出這兩種情況。
（2）根據(jù)給水的范圍來對消防給水系統(tǒng)進(jìn)行分類
這種分類方法就是依據(jù)實際民用建筑的各種相關(guān)情況來對消防給水系統(tǒng)進(jìn)行范圍上的劃分，一般分為以下兩種：
①一定區(qū)域內(nèi)高度集中的高壓給水消防系統(tǒng)。即指在民用建筑集中的區(qū)域內(nèi)所使用的消防給水系統(tǒng)，這種系統(tǒng)集中性強(qiáng)，便于使用，對集中在一定區(qū)域內(nèi)的民用建筑都能起到良好的消防作用，更加經(jīng)濟(jì)適用。
②獨立的高壓給水消防系統(tǒng)。這種系統(tǒng)本質(zhì)上屬于一種應(yīng)急性的給水消防系統(tǒng)，一般是在發(fā)生自然災(zāi)害、突發(fā)性火災(zāi)以及民用建筑分布比較松散的地區(qū)進(jìn)行使用，雖然能夠良好的發(fā)揮其獨立的運(yùn)作作用，但是它的成本相對于集中的高壓給水系統(tǒng)來說也是要高出很多。
（3）根據(jù)滅火方式來對消防給水系統(tǒng)進(jìn)行分類
①自動噴水滅火系統(tǒng)。這種系統(tǒng)依據(jù)它本身所擁有的預(yù)警、控火和滅火等特點，一般多適用于人員密集、外部滅火困難和不利于人群疏散的地方。該種方法一般情況下的成功率是比較高的，但是它的成本也相對較高。同時還要注意不能在將其同遇水易燃、易爆和易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物品放置在一處。
②消防栓給水系統(tǒng)。在消防水給水系統(tǒng)中還可以依據(jù)建筑物的高度和室外水管網(wǎng)的相關(guān)情況，將其分為不設(shè)加壓泵及水箱的消防栓給水系統(tǒng)、只設(shè)有水箱的消防栓給水系統(tǒng)、水箱和加壓泵都設(shè)有的消防栓給水系統(tǒng)這幾種。實際的消防用水量一般都是和建筑的大小、高矮、結(jié)構(gòu)、類型和耐火性能相關(guān)的。消防栓給水系統(tǒng)一般來講它的成本是較低的，但是它的滅火效果卻沒有自動噴水滅火系統(tǒng)的好，在使用時可以依據(jù)實際的情況進(jìn)行合理的選擇與配置。
2 民用建筑中消防給排水主要設(shè)計的內(nèi)容簡單的分析
（1）科學(xué)、合理設(shè)置消防水池和保證高層民用建筑兩路供水，實際市政管網(wǎng)供水系統(tǒng)水壓、水量難以滿足民用建筑消防給排水設(shè)計需要。面對單路進(jìn)水時就需要設(shè)置人工建造的消防水池。消防用水宜于生活、生產(chǎn)用水合用一個水池，這樣可以減少造價，節(jié)約消防成本。實際消防水池設(shè)置過程，要精確測算火情延續(xù)時間、民用建筑內(nèi)消防栓給水系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)等各類消防設(shè)備用水量、考慮補(bǔ)水耗費(fèi)時間，綜合分析、合理規(guī)劃。消防水池建立應(yīng)充分根據(jù)民用建筑實際結(jié)構(gòu)、特點、高度，引入管至少設(shè)置兩根，保證將消防水池的水快速、高效引入各個消防設(shè)備處。著重強(qiáng)調(diào)高層建筑應(yīng)多采用兩路供水，避免出現(xiàn)供水安全隱患。
（2）分析民用建筑消防水池和消防泵房設(shè)計
①市政管網(wǎng)供水滿足消防系統(tǒng)水壓、水量時，消防水池設(shè)計應(yīng)根據(jù)民用建筑內(nèi)各類消防設(shè)備所需水量以及火情延續(xù)時間進(jìn)行設(shè)計；當(dāng)市政管網(wǎng)供水不能滿足消防系統(tǒng)水壓、水量需求時，不僅要考慮民用建筑內(nèi)消防設(shè)備所需水量以及火情延續(xù)時間，同時要考慮室外不足供水部分。
②消防水泵房是消防栓、自動噴水滅火系統(tǒng)以及其他設(shè)備設(shè)施的“核心”，在火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)，要不受火災(zāi)影響，一般消防水泵房為獨立設(shè)置，避免一定時間內(nèi)受到火災(zāi)威脅。民用建筑消防水泵房耐火等級一般在二級以上，選擇甲級防火門、非燃燒墻體和樓板與其他部位隔離。消防水泵房需設(shè)置兩條及兩條以上吸水管，采取自灌式吸水方式，并設(shè)置備用泵以處理特殊火災(zāi)情況。
（3）消防水泵出口處的放水閥和穩(wěn)壓回流措施
對于民用建筑內(nèi)部的消防水泵而言，應(yīng)該安裝相對應(yīng)的水資源排放閥門在供水管道上面，并且可以根據(jù)所排放水量的實際大小對具體的排水位置進(jìn)行合理的選擇，如果排放的水量比較小的時候，可以將排放的位置設(shè)置在泵房的集水池中，如果排放的水量比較大的時候，可以選擇排放的位置在消防池的內(nèi)部。為了有效的防止排放的水量較小，而并沒有對相應(yīng)的回流措施進(jìn)行有效的完善，而在民用建筑內(nèi)部的消防水泵的供水管道上面進(jìn)行相對應(yīng)的水資源排放閥門的安裝，如果此時出現(xiàn)了水壓超過標(biāo)準(zhǔn)值得情況，可以經(jīng)由回流管道對水流的壓強(qiáng)進(jìn)行疏通。并且，還應(yīng)該對自動噴放裝置末端部分的試水設(shè)備進(jìn)行合理并且科學(xué)的選擇，同時對出水口的口徑進(jìn)行合理的確定，最后，還應(yīng)該對壓力表以及試水閥門進(jìn)行設(shè)置，在設(shè)置的過程中，務(wù)必按照實際需求進(jìn)行。
3 在民用商住樓的住宅部分是否合適安裝自動噴水滅火系統(tǒng)的問題
在相關(guān)規(guī)定當(dāng)中，在民用商住樓的住宅部分的走廊、門廳等處應(yīng)當(dāng)安裝自動噴水滅火系統(tǒng)。在建筑樓層較高的及其裙房等，處于空間較小的衛(wèi)生間、普通住宅以及設(shè)置集中空調(diào)的住宅等不宜使用噴水系統(tǒng)進(jìn)行撲救的，其他部位盡量使用自動噴水滅火系統(tǒng)。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，對于火災(zāi)搶救的用水量規(guī)格，得出民用的高層住宅的室內(nèi)消火栓的用水量為20L/s左右，民用商住樓的消火栓用水量為前者的兩倍。在大多數(shù)的民用商住樓的住宅區(qū)，每層的消防噴頭設(shè)立在電梯廳以及公共走道上。結(jié)合樓道的實際情況，消防噴頭通?？刂圃?～8個不等，其用水量大約等于一支正常的消防水槍的用水量，外加20L/s的消火栓的水量。民用商住樓的住宅區(qū)，總用水量通常不超過40L/s。但在住宅層應(yīng)將噴淋立管進(jìn)行獨立的安裝，在住宅的首層應(yīng)設(shè)立濕式報警閥門，在門衛(wèi)值班室附近應(yīng)設(shè)立水力警鈴，以防火災(zāi)快速的肆虐。
若按民用建筑每層設(shè)立5個噴頭計算，那么整棟建筑的噴頭數(shù)量也并不多，顯然這個消防系統(tǒng)較小。為了進(jìn)一步降低建筑工程的造價，可以適當(dāng)?shù)膶⒔ㄖ繉拥乃恐甘酒骷捌淇刂崎y門省去，并在立管的底部安裝一個總的水量指示器及控制閥門。若建筑中不幸失火，樓層的噴頭立即爆破噴水，抑制火勢的蔓延，之后濕式報警閥上的水力警鈴將發(fā)出火警信號。每層中安置的煙霧感測器根據(jù)煙霧的濃度發(fā)出火警信號，使實際失火地點的位置得到正確的定位。若噴頭應(yīng)其他原因誤爆，則水力警鈴也會發(fā)出警報信號，相關(guān)的值班人員便可及時的去誤爆現(xiàn)場進(jìn)行處理。因此，在民用商住建筑中進(jìn)行消防設(shè)計時，在住宅層可利用消火栓系統(tǒng)的消防泵控制樓層的噴淋滅火系統(tǒng)，省去單獨設(shè)置噴淋泵的成本，進(jìn)而有效節(jié)省建筑投資以及減小的泵房在樓盤的占地面積。此外，若為了保持住宅層的走廊及電梯廳的整體美觀性，在不設(shè)立吊頂?shù)那闆r下，可使用邊墻式的噴頭。其噴灑管道埋在墻體當(dāng)中，這類消防系統(tǒng)應(yīng)在其最高層的末端科學(xué)的設(shè)立水壓表及試水閥。
4 民用住宅的前室是否合適安裝自動噴水滅火系統(tǒng)的問題
根據(jù)相關(guān)規(guī)定，建筑物總高度不大于100m，且未設(shè)置集中空調(diào)的普通住宅。其室內(nèi)用房及戶外公共走廊，樓梯間等均不宜安裝自動噴水滅火系統(tǒng)。若執(zhí)意安裝不僅浪費(fèi)了建筑的投資，也使建筑的使用面積遭到一定的侵占，其消防效果也未能滿足人們的實際需要，屬于華而不實的做法。其中的普通住宅是泛指整體民用建筑的概念，并非指住宅中的某層或某部位。
5 結(jié) 語
綜上所述，民用建筑消防給排水的設(shè)計是否科學(xué)、合理關(guān)系到民用建筑的安全以及人民群眾的利益，為此，必須得到設(shè)計單位的重視，設(shè)計時著重考慮消火栓噴頭布置、消防排水、消防水池設(shè)置、消防水泵房設(shè)計等問題。在實際工程設(shè)計時，應(yīng)依據(jù)工程實際，結(jié)合經(jīng)驗，通過科學(xué)、合理的設(shè)計來達(dá)到民用建筑消防給排水的安全、可靠。
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關(guān)鍵詞:自動噴水滅火系統(tǒng);消防給水;設(shè)計施工;注意的問題
自動噴水滅火系統(tǒng)是目前最有效的滅火手段,自動噴水滅火系統(tǒng)將逐漸成為建筑防火體系中的主體。在自動噴水滅火系統(tǒng)不能成功滅火的案例中,供水中斷占35.4 %,供水量不足占9.9%,兩者合計占45.3 %。由此可見,供水不可靠是自動噴水滅火系統(tǒng)不能成功滅火的主要因素。因此,提高自動噴水滅火系統(tǒng)供水的可靠性就顯得十分重要。筆者結(jié)合工作實際,主要就自動噴水滅火系統(tǒng)的消防給水設(shè)計與施工中需要注意的有關(guān)問題進(jìn)行了探究。
1.設(shè)計
1.1 要有可靠的供水源
自動噴水滅火系統(tǒng)的用水與消火栓給水系統(tǒng)用水一樣,其供水來源:一是室外給水管網(wǎng);二是消防水池;三是江、河、湖、海、水庫等天然水源。當(dāng)采用天然水源作為消防用水時,因其水位和水量變化較大,必須確?？菟谧畹退坏南烙盟?當(dāng)采用河、塘等地表水作為水源時,應(yīng)在吸水管上加裝濾水器等設(shè)施,以阻止河、塘水中的雜物吸入系統(tǒng),保證系統(tǒng)內(nèi)水流的暢通。
1.2 設(shè)計施工中需要注意的幾個問題
1.2.1 合理選擇噴水滅火系統(tǒng)的類型。目前,國內(nèi)外采用濕式噴水滅火系統(tǒng)最為廣泛。為了防止出現(xiàn)因凍結(jié)等原因而中斷供水的情況,在室內(nèi)溫度不低于4℃且不高于70℃的建、構(gòu)筑物,均可采用這種噴水滅火系統(tǒng)。在室內(nèi)溫度低于4℃或高于70℃的建、構(gòu)筑物,應(yīng)采用干式噴水滅火系統(tǒng)。
1.2.2 設(shè)置有嚴(yán)密的監(jiān)測裝置。對系統(tǒng)的控制開啟狀態(tài)、消防水泵供應(yīng)和工作情況、水池、水箱水位情況、干式噴水滅火系統(tǒng)的最高和最低氣溫、預(yù)作用噴水滅火系統(tǒng)的最低氣壓以及報警閥、水流指示器的動作情況等,均能較準(zhǔn)確地進(jìn)行監(jiān)測。發(fā)現(xiàn)問題,及時處理,確保系統(tǒng)設(shè)備齊全、性能完好。
1.2.3 設(shè)置水泵接合器。為了防止自動噴水滅火系統(tǒng)和室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)的用水相互影響,兩個系統(tǒng)的管網(wǎng)及其水泵接合器應(yīng)分別設(shè)置。若分開設(shè)置有困難,應(yīng)將自動噴水滅火系統(tǒng)報警閥后的管網(wǎng)與消火栓給水系統(tǒng)管網(wǎng)分開設(shè)置,兩個系統(tǒng)的水泵接合器則可合用。每個水泵接合器的流量宜按10～15升/秒計算,并應(yīng)設(shè)在便于消防車連接的地點,其周圍15～40m內(nèi)應(yīng)設(shè)室外消火栓或消防水池。
1.3 按要求設(shè)置消防水池或消防水箱
1.3.1 為了保障自動噴水滅火系統(tǒng)的正常供水,提高撲救火災(zāi)的成功率,具有下列情況之一的建筑物應(yīng)設(shè)消防水池:一是室外給水管道包括(進(jìn)水管)或天然水源不能滿足消防用水量;二是室外管道為枝狀或只有一條進(jìn)水管。
1.3.2 消防水池容量原則上應(yīng)能滿足火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)消防用水量的要求。從自動噴水滅火實際效果看,在一小時內(nèi)滅火效果為最佳,一小時以后滅火效果顯著下降,而且還可能影響消火栓給水系統(tǒng)滅火效率。因此,僅供自動噴水用水的消防水池容量按一小時火災(zāi)延續(xù)時間計算即可,如與其它消防用水合用水池時,應(yīng)按不同火災(zāi)連續(xù)時間內(nèi)消防用水量之和計算。為了既保證在火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)的消防用水,又能貫徹節(jié)約基建投資的目的,如在發(fā)生火災(zāi)時能保證連續(xù)送水,則水池的容量可減去火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)的補(bǔ)充水量。如某建筑物水池容量需要消防水量400噸,而在火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)能補(bǔ)充200噸,則僅需建200噸儲量的消防水池即可。
1.3.3 凡自動噴水滅火系統(tǒng)采用獨立的臨時高壓給水系統(tǒng)供水時,應(yīng)設(shè)消防水箱。為了既保障安全,又能達(dá)到節(jié)約投資的目的,水箱容量原則上按10分鐘消防用水量考慮,可不超過18m3。
除此之外,還應(yīng)指出的是,具備下列條件之一者,可不設(shè)水箱:(1)水源能保證系統(tǒng)的水量和水壓要求;(2)輕危險級和中危險級建筑物的自動噴水滅火系統(tǒng),如設(shè)有穩(wěn)壓泵(小流量、高揚(yáng)程的水泵)或氣壓給水裝置,可不設(shè)。但嚴(yán)重危險級建筑,因發(fā)生火災(zāi)時可燃物多,燃燒迅速,發(fā)熱量大,蔓延快,必須設(shè)置消防水箱。
1.4 合理設(shè)置消防水泵。
消防水泵是保證自動噴水滅火系統(tǒng)有足夠的水量和水壓的關(guān)鍵設(shè)備,在設(shè)計中必須注意滿足以下要求:
1.4.1 非高壓給水系統(tǒng)的一組消防水泵的吸水管不應(yīng)少于兩條,當(dāng)其中一條檢修或損壞時,另一條吸水管應(yīng)仍能通過全部用水量。生產(chǎn)、生活和消防用水合用的泵房,當(dāng)生活、生產(chǎn)用水量達(dá)到最大時,仍應(yīng)能保證的消防用水量。
1.4.2 宜采用自灌式引水方式。因為這種引水方式能保證及時啟動,及時供水。
1.4.3 自動噴水滅火系統(tǒng)的臨時高壓給水系統(tǒng)的消防水泵,每臺應(yīng)有獨立的吸水管從消防水池或室外給水管網(wǎng)直接取水,以保證系統(tǒng)滅火用水。
1.4.4 消防水泵一般應(yīng)設(shè)有備用泵,備用泵的工作能力不應(yīng)小于工作消防泵的最大泵。例如,某建筑物需設(shè)兩臺工作消防水泵,其中一臺流量為30升/秒,另一臺流量為20升/秒,則備用消防泵應(yīng)選用30升/秒的消防水泵。
2.施工
自動噴水滅火系統(tǒng)的供水管網(wǎng)分支較多,施工安裝要求嚴(yán)格。同時管網(wǎng)安裝也是整個系統(tǒng)安裝工程中工作量最大,也較容易出問題的重要環(huán)節(jié)。因此,在安裝時應(yīng)采用行之有效的技術(shù)措施,確保安裝質(zhì)量。
2.1 管網(wǎng)材質(zhì)
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》要求,自動噴水滅火系統(tǒng)報警閥后的管道,應(yīng)采用熱鍍鋅鋼管或鍍鋅無縫鋼管。這是為了防止因管網(wǎng)銹蝕堵塞噴頭的現(xiàn)象發(fā)生。禁止使用非鍍鋅碳素鋼管、無縫鋼管或只有外鍍鋅層的冷鍍鋼管。
2.2 管道連接
嚴(yán)格按照《自動噴水滅火系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范》進(jìn)行管網(wǎng)安裝。當(dāng)管徑小于100mm時,應(yīng)采用螺紋連接;當(dāng)管徑大于100mm時,可采用焊接或法蘭連接。無論采用何種連接方式,連接后,均不可減少管道的通水橫斷面。施工中應(yīng)堅決避免以下錯誤做法:一是不論大小管道一律采用焊接。這樣可能會使管內(nèi)焊渣、焊瘤影響過水?dāng)嗝?嚴(yán)重破壞內(nèi)外鍍鋅層,加速管網(wǎng)的銹蝕,使其抗腐蝕能力比普通鋼管還差。二是施工人員嚴(yán)重不負(fù)責(zé)任,插入管內(nèi)焊制三通、四通,大大縮小了過水?dāng)嗝妗?/p>
2.3 管網(wǎng)沖洗
嚴(yán)格按照《自動噴水滅火系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范》的要求進(jìn)行管網(wǎng)沖洗。沖洗應(yīng)在試壓合格后分段進(jìn)行,沖洗管道的水流速度不宜小于3m/s。應(yīng)注意在管網(wǎng)的地上管道與地下管道連接前,在配水干管底部加設(shè)堵頭后,對地下管道進(jìn)行沖洗。沖洗時,消防人員應(yīng)在場觀察,直至出口處水的顏色、透明度與入口水一致時,方可判為合格,終止沖洗。
通常,沖洗采用水壓氣動沖洗法,用壓縮空氣驅(qū)動一定量的水,使水從配水支管末端反向流動,經(jīng)配水管將管道內(nèi)的雜物從配水干管下端開口處沖洗出去的方法沖洗應(yīng)在系統(tǒng)調(diào)試之前,且沖洗前應(yīng)拆除止回閥、報警閥和水流指示器,以避免損傷機(jī)件,影響功能,沖洗結(jié)束后方可復(fù)位。沖洗是自動噴水滅火系統(tǒng)施工中的重要程序,是防止系統(tǒng)投入使用后,發(fā)生堵塞的重要技術(shù)措施之一,是保證系統(tǒng)調(diào)試成功的關(guān)鍵。
【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)自防水，滲漏，地下室，補(bǔ)償收縮，裂縫，干縮和冷縮
中圖分類號：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
前言
隨著入類社會的進(jìn)步和發(fā)展，人們生活水平不斷提高，高樓大廈日益增多，地下空間的開發(fā)、利用意突飛猛進(jìn)，入們在改善生存環(huán)境方面進(jìn)行了不懈的努力并取得了喜人的進(jìn)步。然而縱觀已建和在建的工程，滲漏問題一直困擾著人們的生活和工作，部分工程建成后幾乎年年進(jìn)行堵漏，耗資巨大并且影響使用。防水是個系統(tǒng)工程，涉及設(shè)計、施工、管理翻維護(hù)等諸多方面?？偟膩碚f，防水分建筑防水和結(jié)構(gòu)防水，建筑防水是指附加在結(jié)構(gòu)的外防水層，結(jié)構(gòu)防水是指鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的本體防水。建筑防水以柔性材料為主，雖具有較好的彈塑性，但施工復(fù)雜，材料易老化，耐久性差；結(jié)構(gòu)防水是以混凝土為主，施工簡單，成本低，防水耐久性好，但密實性難控制，易收縮開裂。
結(jié)構(gòu)防水是治本防水，建筑防水是治標(biāo)防水，而目前流行一種傾向，防水設(shè)計和施工往往把希望寄托在卷材或涂料上而忽視治本方式。事實也是如此，澆筑混凝土馬馬虎虎，沒有技術(shù)改進(jìn)措施，一旦卷材或涂料老化破裂，就出現(xiàn)滲漏。要改變這種狀況，必須建立防水技術(shù)的新概念：把結(jié)構(gòu)自防水搞好，做到不裂不漏，這才是最重要的永久防線。對于特別重要的建筑，要搞“雙保險”，在迎水面再做一層外防水，但從根本上說，還是應(yīng)該把結(jié)構(gòu)自防水放在首要位置，因為這才是治本的。
二．結(jié)構(gòu)自防水的基本機(jī)理
所謂結(jié)構(gòu)自防水，其核心就是要最終澆筑成的結(jié)構(gòu)混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度，滿足抗?jié)B、抗侵蝕，結(jié)構(gòu)致密且無有害裂縫?；炷潦嵌嗫撞牧?，僅僅通過石子的連續(xù)級配、提高水泥用量和砂率、加入有機(jī)硅或減水劑等來減小混凝土的空隙和毛細(xì)孔隙，以提高混凝土的抗?jié)B性往往得不到令人滿意的效果，這是由于忽視了混凝土的致命弱點―――收縮。盡管混凝土很致密但干縮和冷縮（溫差收縮）會使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，從而破壞結(jié)構(gòu)的整體防水功能。，當(dāng)冷縮值大于混凝土的極限拉伸時，則引起結(jié)構(gòu)開裂。如果施工不周，澆筑工藝及泌水未處理好，出現(xiàn)蜂窩狗洞，結(jié)構(gòu)自防水也無從談起。因此，結(jié)構(gòu)自防水必須從混凝土補(bǔ)償收縮、澆筑工藝、泌水處理、溫度監(jiān)測及混凝土保濕養(yǎng)護(hù)等多方面來控制。
三．混凝土結(jié)構(gòu)自防水技術(shù)的特點
1、防水可靠，建筑結(jié)構(gòu)與防水功能合一，可取消外防水，建筑結(jié)構(gòu)簡單。
2、施工簡便、減少工序、大大縮短工期。大面積連續(xù)澆注，可不留后澆縫，也可用于普通混凝土后澆縫的處理。
3、節(jié)省材料節(jié)約投資、價格低廉，每立方米比普通混凝土增加14元左右UEA的材料費(fèi)，防水綜合費(fèi)用約為卷材等外防水作法的1/5左右。
4、 永久性防水效果，便于維護(hù)保養(yǎng)，節(jié)省維修費(fèi)用。
5、誠輕建筑自重。
6、適宜于任何復(fù)雜體形的防水部位，僻決了一般防水難以或無法處理的困難，亦能確保防水質(zhì)量。
7、可適當(dāng)加大建筑物的伸縮間距，給設(shè)計和施工提供了有利條件，加快整個建筑工程施工的進(jìn)度。
8、萬一有損壞漏水，容易修補(bǔ)，因而也可用于補(bǔ)漏工程。
9、可提高混凝土表面的耐磨性能，對于上面有行人的平屋面及跑道、路面等有利。
10、可避免有些外防水材料施工時對環(huán)境的污染。
11、可提高混凝土的的抗硫酸鹽鹽和抗海水侵蝕能力，可用于港口，水工建筑。
四．結(jié)構(gòu)自防水的具體施工技術(shù)
某高層建筑，地上20層，地下一層，總建筑高度75．55米，建筑面積24000 平方米，地下室混凝土量2800立方米，混凝土強(qiáng)度等級為C40，抗?jié)B等級S8，結(jié)構(gòu)自防水。結(jié)合該工程的施工實例，從5個方面論述結(jié)構(gòu)自防水的施工技術(shù)。
1、選擇好混凝土的外加劑
JM一111外加劑，遇水膨脹析出凝膠，堵塞毛細(xì)孔滲入的水份，與水泥中的鋁酸鹽礦物在水化工程中形成大量的鈣礬石為膨脹源，這種膨脹源的結(jié)晶是穩(wěn)定的水化物，填充于毛細(xì)孔隙中，使大孔變小孔，總孔隙率減小，從而增加混凝土的密實性，即補(bǔ)償混凝土的收縮。其補(bǔ)償收縮原理見圖1。
圖1 補(bǔ)償收縮混凝土的抗裂原理
2、設(shè)計好混凝土的澆筑工藝
根據(jù)混凝土泵送時自然形成的流淌坡度，每條澆筑帶前、中、后各布置3道振動器，第1道設(shè)置在混凝土卸料點，振搗手負(fù)責(zé)出管混凝土的振搗，使之順利通過面筋流人底層；第2道設(shè)置在混凝土的中間部位，振搗手負(fù)責(zé)斜面混凝土的密實；第3道設(shè)置在坡腳及底層鋼筋處，因底層鋼筋間距較密，振搗手負(fù)責(zé)混凝土流人下層鋼筋底部，確保下層鋼筋混凝土的振搗密實(見圖2)。振搗手振搗方向為：下層垂至于澆筑方向自下而上，上層振搗自上而下，嚴(yán)格控制振動棒的距離、插入深度、振搗時間，避免各澆筑帶交接處的漏振。
3、處理好混凝土的泌水
大面積混凝土在澆筑、振搗過程中，上涌的泌水和浮漿順混凝土的坡面下流到坑底。由于混凝土墊層在施工時，已預(yù)先在橫向上做出2 cm的坡度，使大部分泌水順墊層坡度通過兩側(cè)橫板底部預(yù)留孔排出坑外，少量來不及排除的泌水隨著混凝土澆筑向前推進(jìn)被趕至基坑頂端，由頂端模板下部的預(yù)留孔排至坑外，當(dāng)混凝土大坡面的坡腳接近頂端模板時，改變混凝土澆筑方向，即從頂端往回澆筑，與原斜坡相交成一個集水坑，另外有意識地加強(qiáng)兩側(cè)模板處地混凝土澆筑強(qiáng)度，這樣集水坑逐步在中間縮小成水潭，用軟抽泵及時排除。采用這種方法排除最后階段地所有泌水(見圖3)。
4、加強(qiáng)混凝土的保溫、保濕和養(yǎng)護(hù)
在混凝土初凝表面能上人后，對其表面及時進(jìn)行覆蓋。由于氣溫較高和水泥水化熱開始的共同作用，表面水分散發(fā)速度很快，為防止表面的干縮裂縫，對其表面在保溫的同時進(jìn)行保濕?；炷烈褲仓秶鷥?nèi)鋪設(shè)帶有小孔的塑料循環(huán)水管，利用體內(nèi)循環(huán)水對其進(jìn)行表面噴水養(yǎng)護(hù)、保濕。在其上覆蓋一層塑料布，2―3層麻袋，一層泡沫板，再覆蓋一層塑料面進(jìn)行保溫。溫差控制在25℃以內(nèi)，形成外蓄內(nèi)散綜合養(yǎng)護(hù)方法。
5、實施溫度監(jiān)測
為了正確了解混凝土內(nèi)部溫度變化狀況，可采用簡易測溫法，即在混凝土中預(yù)埋鋼管，用便攜式電子溫度計測溫，鋼管用ᵩ48腳手架管，底口焊鐵板封死，上口高出混凝土面10 cm，底口比測溫點深5～10 cm管用灌水深度為10～15 cm。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，混凝土在第3天達(dá)到升溫值，中心最高溫度為72℃，內(nèi)表最大溫差為22℃，滿足溫控要求。
五．結(jié)束語
該工程地下室結(jié)構(gòu)自防水的施工技術(shù)措施經(jīng)過關(guān)方審批論證是可行的，施工質(zhì)量經(jīng)驗收為優(yōu)良。該工程交工3年，地下室出現(xiàn)有害裂縫及滲漏現(xiàn)象。通過實踐，對結(jié)構(gòu)自防水可得出下列結(jié)論：
1、選擇好混凝主的外加劑，以補(bǔ)償混凝土的收縮
2、設(shè)計好混凝士的澆筑正藝，增強(qiáng)混凝土的密實性；
3、加強(qiáng)對混凝土的保濕、保溫和養(yǎng)護(hù)，減小混凝土干縮裂縫；
4、實時溫度盜滾，減少淺凝土溫差裂縫；
5、健全質(zhì)量保證體系，強(qiáng)化施工管理，明確分工，責(zé)任到人，執(zhí)行好崗位責(zé)任制。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：屋面 結(jié)構(gòu)構(gòu)造 防水 施工技術(shù)
引言：隨著國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展，近幾年來，建筑施工工作量越來越大，建筑行業(yè)從業(yè)門檻相對不高，加至建筑施工企業(yè)改制基本完成，解決了大量農(nóng)村勞動力的就業(yè)，但建筑工程質(zhì)量并沒有得到大幅度的提高，一些大型的房地產(chǎn)公司包括一些上市公司開發(fā)的樓盤質(zhì)量不盡人意，網(wǎng)絡(luò)媒體上常有報道所謂樓水水現(xiàn)象，一些建筑施工企業(yè)原先的具備豐富經(jīng)驗的管理人員陸續(xù)走上了領(lǐng)導(dǎo)崗位，新生代的現(xiàn)場管理人員普遍的現(xiàn)場經(jīng)驗不足，造成部分建筑物屋面滲漏，影響到業(yè)主與物業(yè)的關(guān)系，影響到和諧社會的創(chuàng)建，
一、工程概況及防水做法要求
我省某商業(yè)小區(qū)工程，建筑總面積約120000平方米，本工程由五幢十三至二十四層的高層住宅及多幢小型商業(yè)建筑及大型地下車庫組成。本工程屋面防水面積較大，工期緊，質(zhì)量要求高。屋面防水的施工要求：坡屋面采用1.5厚聚氨酯防水涂料，保溫層采用35厚擠塑聚苯泡沫塑料板；平屋面采用35厚SBS瀝青防水卷材，保溫層采用35厚擠塑聚苯泡沫塑料板。
二、施工技術(shù)要點
（一）施工準(zhǔn)備
1.施工之前，首先熟悉圖紙理解設(shè)計意圖，對屋面結(jié)構(gòu)所有出屋面的預(yù)留管井及洞口以及高出屋面的機(jī)房、構(gòu)架全面梳理，對可能出現(xiàn)的構(gòu)造薄弱點進(jìn)行分類分項。
2.對出屋面的煙道洞口位置進(jìn)行優(yōu)化，以確保相關(guān)的構(gòu)造防水處理方便可靠。
3.召集木工、鋼筋工、砼工、水電以及防水施工專業(yè)班組進(jìn)行相關(guān)的詳細(xì)的技術(shù)交底，現(xiàn)場施工員、質(zhì)量員等管理人員均參加，要求大家形成共識。
（二）施工順序及方法
1.模板制作與安裝
在模板制作與安裝過程中，要求各木工班組在安裝屋面層結(jié)構(gòu)時，對所有臨邊女兒墻出屋面處要高400，外側(cè)梁側(cè)模板一次性安裝到位，豎向木方背方一次達(dá)成，在鋼筋工綁扎屋面梁板時，在木工制作間準(zhǔn)備400寬的模板，用于屋面處女兒墻內(nèi)側(cè)吊模。同時在外面定位軸線確定后，取消屋面平面模板放線用吊線孔，除輸送泵管孔外，盡可能減少屋面結(jié)構(gòu)二次吊模澆筑的點數(shù)。
2.鋼筋工綁扎屋面梁板鋼筋
在綁扎板底筋后，對屋面順排水坡度方向的梁上方加設(shè)反U形構(gòu)造鋼筋，設(shè)置不小于￠10的二級鋼筋，并沿梁長方向設(shè)置兩根￠10的通長構(gòu)造筋，并將此部分構(gòu)造鋼筋點焊到梁箍筋側(cè)面（用于確保板上層架立鋼筋遇梁處的有效高度，防止梁高沿排水坡向上口未墊到位，板筋上部保護(hù)層偏大，造成雖采取砼板面找坡，反而造成砼板上表面保護(hù)層過大而形成裂縫）在板面管線予埋后，綁扎相應(yīng)的板上層架立鋼筋，板筋采用的雙層雙向拉通設(shè)置，順排水坡方向用不同高度的馬凳墊設(shè)上層板筋；對于高出屋面的機(jī)房層，均在相應(yīng)處一次鋼筋扎高400，或設(shè)置400高200寬的鋼筋混凝土擋水坎，有剪力墻處按圖紙施工，無剪力墻處設(shè)置反U形的構(gòu)造筋，鋼筋選材￠6的@200，寬度亦為200，出屋面的煙道同樣綁扎超出屋面面層400高的構(gòu)造鋼筋。
3.安裝專業(yè)出屋面透氣管套管高度按屋面建筑做法厚度加250高設(shè)置
在鋼筋綁扎成型后即進(jìn)行安置并點焊于相鄰板筋上，便于將來屋面防水施工時收口高度處理，女兒墻側(cè)排落水口在安裝側(cè)面模板在澆筑砼之前一次性予留到位；側(cè)排落水口底部高度盡可能與屋面結(jié)構(gòu)面持平。
4.出屋面部分400高構(gòu)件吊模安裝
對所有出屋面的女兒墻以及煙道、機(jī)房相鄰處止水梁墻均安裝400高等同于墻厚或200寬，所有出屋面吊模均按屋面排水坡向0.5%安裝，安裝吊模下方不允許用木條支撐吊模，支立時可先用木條臨時支立模板有效高度，在屋面鋼筋綁扎成型墊設(shè)相應(yīng)的坡度的馬凳鋼筋后，去除木條，在原木條處墊設(shè)相應(yīng)高度的鋼筋馬凳；所有模板安裝均采用鋼管及相關(guān)的步步緊進(jìn)行固定，以便有效控制模板的剛度及尺寸。
5.屋面結(jié)構(gòu)砼澆筑
本項目均采用布料機(jī)進(jìn)行外面混凝土澆筑，為確保安全澆筑砼，在澆筑混凝土過程中，采取盡可能坍落度適中的混凝土，并組織責(zé)任心較強(qiáng)的管理人員跟班作業(yè)監(jiān)控，同時主動邀請監(jiān)理公司旁站監(jiān)督配合控制，組織雙倍鋼筋工配合并及時調(diào)整在混凝土澆筑過程中有可能變形鋼筋，以確保鋼筋位置的準(zhǔn)確，在混凝土澆筑時要避開高溫時段，確保溫度適宜，避開雨天施工，砼面層采用原漿壓光，磨光機(jī)磨平，邊角處人工三次壓光，確保屋面結(jié)構(gòu)面層無裂縫。
6.屋面砼結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)
在正常氣溫下混凝土施工，項目部采取砼澆筑完后24內(nèi)覆蓋淋水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)7天，在養(yǎng)護(hù)期間養(yǎng)護(hù)工人要對400高吊模處混凝土的澆水養(yǎng)護(hù)，吊模拆除要在充分養(yǎng)護(hù)4天方可實施， 確?；炷恋氖┕べ|(zhì)量。
三、屋面防水施工過程注意事項
屋面防水施工的注意事項： 1.嚴(yán)禁在雨天進(jìn)行卷材和保溫施工。 2.卷材防水層的找平層要符合質(zhì)量要求，達(dá)到規(guī)定的干燥程度。 3.在屋面拐角、天溝、水落口、屋脊、卷材搭接、收頭等節(jié)點部位，要仔細(xì)鋪平貼緊、壓實、收頭牢靠、符合設(shè)計要求和屋面工程技術(shù)規(guī)范等有關(guān)規(guī)定.在屋面拐角、天溝、水落口、屋脊等部位要加鋪卷材附加層。 4.卷材鋪貼時要避免過度拉緊和皺折，基層與卷材間排氣要充分，向橫向兩側(cè)排氣后用輥子壓平粘實。 5.卷材搭接寬度和鋪貼要順直，同時要嚴(yán)格按照基層所彈標(biāo)線施工。 6.鋪設(shè)保溫層時要保護(hù)好防水層。
四、結(jié)語
本工程屋面結(jié)構(gòu)構(gòu)造防水的施工，經(jīng)實際施工淋水檢驗及后續(xù)拆模后再次淋水檢驗以及歷經(jīng)五年的考驗，無一滲漏，屋面施工質(zhì)量的可靠。事實證明，一個工程的屋面防水的效果，最初的結(jié)構(gòu)構(gòu)造防水十分重要。但后續(xù)的施工管理以及施工方法、施工技術(shù)、質(zhì)量控制也是至關(guān)重要，作為施工單位不要一味地遷就房地產(chǎn)開發(fā)公司或業(yè)主，為降低成本，隨意地降低設(shè)計要求，減少防水的道數(shù)以及降低保溫層的厚度的標(biāo)準(zhǔn)，作為施工管理認(rèn)真做到以上幾點，嚴(yán)格落實施工規(guī)范要求，定能確保屋面工程的防水施工及屋面施工質(zhì)量的可靠。
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