水池構(gòu)筑物的構(gòu)造要求與設(shè)計

水池構(gòu)筑物的構(gòu)造要求與設(shè)計摘要：介紹了選擇水池需要考慮的因素，從水池尺寸的確定、計算簡圖的確定、荷載組合、內(nèi)力計算等方面分析了水池的結(jié)構(gòu)設(shè)計要點，以提高水池設(shè)計的科學(xué)性和經(jīng)濟性，并滿足水池質(zhì)量的要求。關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計、池壁、頂板、底板前言：水池是給水排水和水處理結(jié)構(gòu)工程中最重要的土建工程，占土建工程造價的70%以上，水池結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性對水池的造價有重要的影響，如何從概念入手，掌握水池選型和結(jié)構(gòu)布置的科學(xué)性是水池結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵，因此必須對不同形式水池的適用條件、經(jīng)濟指標有明確的概念，用以指導(dǎo)工程實踐。本文主要從水池的構(gòu)造要求與結(jié)構(gòu)設(shè)計要點入手，介紹水池的設(shè)計方法。一、水池壁厚的選取水池的壁厚一般取250~400mm，水池壁厚的選取，跟嵌固條件有關(guān)系，假如有頂板，一般可認為是池壁的不動鉸支，池壁厚度取為H/（15~20）左右，如果沒有頂板且是單向板的話，就要取到H/10左右，因為后者彎矩要大的多!太厚對溫度應(yīng)力不利。太薄不利于施工。底板厚度一般取側(cè)壁厚的1.2~1.5倍。才能做為側(cè)壁的嵌固端。保護層要求：按池壁35mm，底板40m（有砼墊層）計算就可（消防或生活用水），污水或是腐蝕水保護層加大5mm左右，且用相應(yīng)防護措施。二、水池工況組合、計算簡圖與荷載選取需要計算二種工況：①池內(nèi)有水，池外無土（閉水試驗）；②池內(nèi)無水，池外有土（空池檢修）。池壁的計算簡圖：①嵌固頂端自由（或簡支）的三邊（或四邊）支撐雙向板計算；②按懸臂板計算；但是要注意頂端的支撐條件：當和蓋板現(xiàn)澆的時候為鉸接計算，為預(yù)制頂蓋時為自由邊考慮。荷載取值：①頂部活載；②側(cè)壁土、水位高度按實際輸入；側(cè)壁的土壓力，活載不小于10kN/m2；當過重車時，要取相應(yīng)的值（如消防車荷載）；③池內(nèi)水位標高。三、水池的抗浮設(shè)計水池抗浮問題：水池的抗浮很重要！很容易出問題。整體抗浮和局部抗浮都要驗算！里面有支撐柱的大型水池更要注意局部抗浮，不要存僥幸心理。計算不足時：①增加水池自重抗?。涸龃蟊诤瘛⒌装搴瘢ǖ装搴穸炔荒艹^側(cè)壁厚度的2倍）。②壓重抗?。喉敯寮痈餐粒坏装逶黾犹舳ㄖ粚φw抗浮起作用，局部抗浮不起作用）。③加抗拔樁、加抗浮錨桿。水池的設(shè)計與地下水位的標高密切相關(guān)。由于地下水位未掌握好而引起結(jié)構(gòu)選型錯誤及抗浮不夠等工程事故時有發(fā)生。根據(jù)現(xiàn)行國家設(shè)計規(guī)范，地下水位應(yīng)根據(jù)地方水文資料，考慮可能出現(xiàn)的最高地下水位［1］。一般設(shè)計均取用水文資料的最高地下水位。在50年設(shè)計基準期內(nèi)，一般水工構(gòu)筑物地下水可變作用的取用按“工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準”原則確定，不考慮罕遇洪水的偶然作用。但值得注意的是，有些工程地質(zhì)勘察報告所提供的地下水位未能從地方水文資料分析得出，而僅反映勘測期間的地下水位情況。如果詳勘在當?shù)乜菟谶M行，所提供的地下水位標高將無法被設(shè)計取用，或?qū)е陆Y(jié)構(gòu)計算的失誤。所以設(shè)計人員應(yīng)詳細了解當?shù)氐乃那闆r，對未滿足設(shè)計要求的地質(zhì)勘察報告要求予以補充。要求考慮當?shù)赜袩o暴雨、臺風(fēng)的影響，是否會出現(xiàn)由于地表水不能及時排除而引起地下水位提高。土建設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合對地下水位和地質(zhì)情況的了解，與水工藝設(shè)計人員一起決定水池的基底標高，綜合工藝流程要求、土建造價、運營成本、投產(chǎn)年限等諸多因素，制定出方案。例如當?shù)叵滤惠^高或地質(zhì)剖面有流沙層時，設(shè)計人員應(yīng)考慮是否可適當抬高基底標高，減少浮力對結(jié)構(gòu)影響及避開流沙層。四、伸縮縫和后澆帶的設(shè)置伸縮縫的設(shè)置根據(jù)設(shè)計規(guī)范，矩形構(gòu)筑物最大伸縮縫間距一般為20?30m。近年來，一方面工藝所要求的水池長度已遠遠超過了規(guī)范間距；另一方面隨著建筑材料、施工方法的改進，又為超長水池不設(shè)縫、少設(shè)縫提供了可能。設(shè)計人員在具體設(shè)計時應(yīng)根據(jù)地基、氣溫等工程情況，考慮是否設(shè)縫及相應(yīng)的施工方法，認真進行計算并采取適當設(shè)計措施。一般水池設(shè)計中，對結(jié)構(gòu)強度、裂縫開展寬度、抗浮等計算，一般均能按規(guī)范要求考慮得較好，但是由于溫度、變形以及不均勻沉降所引起的開裂，在工程中卻常常遇到。大多數(shù)出現(xiàn)裂縫的工程實例表明，設(shè)計對溫度、混凝土收縮變形等影響因素的考慮欠缺是問題的主要原因。筆者認為以下兩點需重視：水池類構(gòu)筑物并非必須保證不開裂，對設(shè)計人員來講重要的是做好裂縫的控制。一方面設(shè)計人員要事先對可能的不利因素及其影響予以預(yù)防，另一方面在施工過程中萬一發(fā)生較大裂縫要有相應(yīng)的處理方法及技術(shù)措施，確保工程交付驗收及投產(chǎn)后的安全生產(chǎn)及運行需要。一般說來，影響裂縫的主要因素是溫差及混凝土的收縮，溫度越高越易開裂，裂縫的數(shù)量及寬度也越大；混凝土收縮越大，裂縫的數(shù)量及寬度也越大。因此，設(shè)計人員要從設(shè)計與施工兩個方面來加強控制。設(shè)計方面，增加配筋率或減小鋼筋直徑能增加混凝土的極限拉伸，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，在節(jié)點應(yīng)力集中處或大體積混凝土中沿截面均勻配置細、密的構(gòu)造鋼筋或鋼筋網(wǎng)片，可提高構(gòu)件的抗裂能力。施工方面，不要過分強調(diào)加快工程進度，不要過分追求水泥的早高強，尤其不要不分場合地使用早強型（R型）水泥。在混凝土中考慮摻加緩凝劑和減水劑，降低水灰比，適當增加粉煤灰的用量，減少水泥用量。混凝土振實成型后，要盡早表面覆蓋，加強養(yǎng)護，延長澆水養(yǎng)護時間，特別是夏季和大風(fēng)天氣。加強對允許伸縮縫間距的計算。從設(shè)計方案來講，設(shè)計盡可能采用無縫設(shè)計以滿足施工的連續(xù)性及減少施工難度。在設(shè)計過程中，設(shè)計人員要詳細收集相關(guān)資料，針對地基軟硬及溫差大小，選擇伸縮縫的間距。一般水池設(shè)計時主要考慮施工階段的最不利溫差和混凝土收縮產(chǎn)生的當量溫差，保證由于綜合溫差對混凝土產(chǎn)生的拉應(yīng)力與混凝上相應(yīng)齡期的極限抗拉強度之比值符合安全要求，并按此條件復(fù)核設(shè)計假定的伸縮縫間距是否滿足。最不利溫差一般可采用混凝土澆筑時氣溫與混凝土達穩(wěn)定時溫度之差。當構(gòu)筑物及時回填土?xí)r，由于地下溫度一般常年變化不大，混凝土達穩(wěn)定時溫度可近似取當?shù)啬昶骄鶞囟?；但如果工程施工周期較長，可能要越冬后回填情況，混凝土達穩(wěn)定時溫度應(yīng)取當?shù)卦缕骄畹蜏囟龋?］。對設(shè)計考慮設(shè)置伸縮縫情況，建議伸縮縫從基礎(chǔ)墊層就斷開，這樣計算底板伸縮縫間距時，基底土對混凝土底板的約束系數(shù)Cx值才切合實際。后澆帶的設(shè)置當設(shè)計較長矩形水池時，設(shè)計可采用后澆帶或UEA加強帶等施工方法來減少混凝土收縮產(chǎn)生的當量溫差及不利溫差。后澆帶的設(shè)置可避免部分不利的施工前階段溫差及混凝土前期收縮產(chǎn)生的當量溫差，從而增大了構(gòu)筑物伸縮縫的允許間距。后澆帶的間距首先應(yīng)考慮要能有效地削減溫度收縮應(yīng)力，其次考慮與施工縫結(jié)合。在正常的施工條件下，后澆帶的間距宜為20?30m。后澆帶的保留時間當然越長越好，但必須在施工期間不要影響后續(xù)工序，一般不應(yīng)少于40天，最宜60天（考慮施工可能）。在此期間，混凝土水化熱引起的早期溫差影響基本消失以及混凝土有不少于30%的收縮已完成。五、結(jié)束語隨著我國綜合國力的增強，城市的不斷發(fā)展擴大，人們生活、工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保