浅谈水池的结构设计
浅谈圆形水池结构分析
I n d u s t r i a l C o n s t r u c t i o nV o l .37!S u p p l e m e n t !Z O O 7 工业建筑 Z O O 7牟第37卷增刊lm 圆形n 池结构分析J L M中山市第二建筑设计院有限公司 中山 5Z 8415摘 要!通过对一座由圆柱壳 圆锥壳和圆形底板组成的圆形水池结构分析计算 采用合理构造措施 使设计更加可靠和经济关键词!圆锥壳 球壳 弯矩分配S T R U C T U R A LA N A L Y S I SO FAC I R C U L A RP O O LP e n g Ya n k u n Z h o n g s h a nN o .ZC o n s t r u c t i o nd e s i g n I n s t i t u t eC o . L t d Z h o n g s h a n 5Z 8415 A b s t r a c t T h e d e s i g no f a c i r c u l a r p o o l c o n s i t i n g o f c y h i n d r i c s h e l l l o n i c s h e l l a n d c i r c u l a r b o t t o m p l a t em a y b e m o r e r e l i a b l e a n dm o r e e c o n o m i cb y i t s s t r u c t u r a l a n a l y s i s a sw e l l a su s i n g r a t i o n a l s t r u c t u r a lm e a s u r e s .K ew o r d s c o n i c s h e l l s p h e r i c s h e l l m o m e n t d i s t r i b u t i o n 第一作者 彭炎馄 男 197Z 年5月出生 工程师 国家一级注册结构工程师收稿日期 Z O O 7-O 5-17圆形水池具有良好的受力性能广泛用于给排水工程构筑物中 圆形水池的结构设计不同于一般的由梁板 柱等结构构件组成的建筑结构 其结构主要由圆柱壳 圆锥壳 球壳等壳体构件组成 结构计算比较特殊 该工程中遇到的组合壳体水池在结构类型和计算上都具有一定的代表性l 工程概况建设场地为第四系残积层 上层粉质粘土 f a k =15O k P a 可塑状 下层为卵石层 fa k =4O O k P a 埋深4.O m 池内储水最低月平均温度为8C 最高月平均温度为Z Z C池壁外侧的大气最低月平均温度为5C 最高月平均温度为3Z C 2 结构设计工程中的沉淀池结构如图1所示 由于卵石层埋深较浅 约4.5m 地基处理时直接开挖到卵石层 并用分层碾压密实的砂夹石回填至池底标高处 又由于组成池体的构件间节点无水平位移 故结构计算采用了弯矩分配法图1 工程中沉淀池结构2.l 先拟定各单元构件的尺寸假定单元构件间节点嵌固 分别计算边缘嵌固时各单元构件在外荷作用下各点的内力及边缘嵌固力具体过程分述如下 1柱壳如图Z 所示 H =3.8m d =Z R =Z O .3m h =O.3m 柱壳整个位于地面以上 根据 给水排水工程构筑物结构设计规范 G B5O O 69-Z O O Z 的规定 圆形池壁可不计温 湿 度场对壁板中面的作用 池壁仅考虑受水压力作用和温 湿 度场产生的壁面温差作用 其中水压为三角形荷载g =Y H=1O >3.8=38k N m Z 壁面温差A =-1O .O 3C 壁面湿度当量温差按1O C 采用 由此可计算出池壁内各点内力及边缘嵌固力矩为M =-Z Z .5k Nm计算方法见 给水排水工程结构设计手册 以下简称手册 弯矩以池壁外侧受拉为正 下同图Z 壳柱示意Z环板受力较为复杂 在计算池内水压和结构744自重作用下底板内力及固端弯矩时按弹性地基上的圆板考虑9如图3所示9h=O.Z5m3R=1O.15m D池壁等自重P=4O.3k N/m9水压g=38k N/m Z9根据手册的相关内容可计算出底板内各点内力及内外边缘嵌固力矩M=Z4k N'm(空池时)3M=4k N'm(满水时)D图3环板受力示意3)锥壳如图4所示9H=3.5m3h=O.3m3=6O3d Z=9m3d1=5.O m3S1=5.O m3S Z= 9.O m3L=4.O m3地下水深D=1.7m D锥壳外换填的砂夹石地基坡角为6O9为偏于安全考虑9不计入地基的主动反力作用D池内无水时的锥体荷载有池壁自重g1=7.5N/m Z~地下水压g Z=17N/m Z3池内水压力g3=38~73k N/m Z(梯形荷载)D根据手册的相关内容可计算出锥壳内各点内力及上下边缘嵌固力矩M1=-18k N'm(上端)3M Z=-Z4k N'm(下端)D图4锥壳示意4)圆板:由于圆形底板在池内有水或池内无水的情况下都可以由地基反力平衡其外力9所以圆板仅考虑由锥壳边缘力矩二次分配产生的底板内各点的应力D2.2计算节点不平衡弯矩!并进行弯矩分配1)按以上假定条件分别计算各单元构件9使得构件间节点弯矩不平衡9不平衡的弯矩对每一个节点均为:Z M=-M上+M下(M上~M下为相邻上~下两单元构件边缘嵌固力矩9以使构件外侧受拉为正9计算时以代数值代入) Z)上~下两单元构件的弯矩分配系数分别为:K上=D上/(D上+D下)K下=D下/(D上+D下)(D上~D下为相邻上~下两单元构件边缘刚度9计算方法见手册)3)计算以上四种单元构件边缘铰支时9各单元构件在所受的分配弯矩作用下各点的内力D2.3将以上两步求得的各构件内力值相叠加!即时单元构件各点的最终内力3结语水池结构是水处理工程土建设计中的核心内容9尤其是圆形水池9其结构特殊9受力复杂9应力计算普遍采用手算和图表计算9工作量较大9所以如何建立一个惰当的模型~如何采用一种合理简化的计算方法就显得尤为重要D在本工程的设计中9有以下几点体会:1)本工程中9圆环底板构件在水池的功能上有向中心1O%的放坡要求9使得该单元构件在结构上介于锥壳与环板之间9考虑到结构应使受力明确计算模型简单的要求9在结构设计中9将环板按水平设计9水池所需的坡度用非结构措施找出9既满足了工艺的要求9又使结构计算易于操作DZ)水池底板的内力分析由于受到地基特性~基础板本身刚度~水池上部结构及荷载分布等各种因素的影响D精确计算是难以做到的9而采用不同方法计算的结果也会有所不同9这就使得在作这部分设计时要特别慎重9要尽量采用尽可能接近于实际情况的计算方法D本工程由于卵石层埋深较浅9用砂夹石将软弱土全部换填使得地基状况较为均匀9力学特征也易于确定9环板及圆板计算中的地基反力按弹性地基考虑是易于实现且接近实际的D(上接第438页)3张定华9马克俭.交叉梁系~板与交叉梁混合结构和空腹夹层板动力响应的研究.贵州工业大学学报919979Z6(4):Z3-414李镰昆.结构力学.北京:高等教育出版社91996:83-855周世军9朱昧.恒载对梁自振频率影响的分析.铁道学报919959 17(4):98-1O O6罗东远.井字梁计算方法探讨.闽西职业大学学报9Z O O O(1Z): 71-7Z 7李锁全.弹性支承交叉梁系的分析计算及应用:硕士学位论文I.成都:西南交通大学9Z O O Z8张荣山9刘兵9等.计算梁自振频率的几种简化实用方法.特种结构9Z O O Z919(1):8-1Z9曲霞.人防井字梁结构的动力特性及设计方法研究:硕士学位论文I.南京:解放军理工大学9Z O O41O张胜民.基于有限元软件A N S Y S7.O的结构分析.北京:清华大学出版社9Z O O3:177-1818 4 4。
浅谈大型地下水池设计中伸缩缝的设置问题
浅谈大型地下水池设计中伸缩缝的设置问题摘要:文章从结构专业的角度谈水池设计中伸缩缝的设置问题。
通过工程实例主要讲述大型水池结构设置伸缩缝的弊端,工程采用设置后浇带代替伸缩缝来预防渗漏。
关键词:水池;伸缩缝;后浇带随着我国综合国力的增强,城市的不断发展扩大,人们生活、工业生产和环境保护的需要,水池类构筑物工程的建设逐年增多。
本人正在做的冀东原油储备库项目中水专业要求做一个1.5万m3的地面雨水收集池,由于池子太大,按规范要求需要设伸缩缝,然而设置伸缩缝有诸多隐患,下面从结构专业的角度对此问题谈谈本人的看法。
1设置伸缩缝的工程现状一般水池设计中,对结构强度、裂缝开展宽度、抗浮等计算,一般均能按规范要求考虑得较好,但是由于温度、变形以及不均匀沉降所引起的开裂,在工程中却常常遇到,大多数出现裂缝的工程实例表明,设计对温度、混凝土收缩变形等影响因素的考虑欠缺是问题的关键所在。
本工程的最大问题是池体太大,按规范要求需要设置伸缩缝,但设置伸缩缝有很多质量安全隐患,具体分析:我国《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB 50069-2002)规定矩形现浇钢筋混凝土清水池,当长度、宽度较大时,宜设置适应温度变化作用的伸缩缝,规范要求,矩形构筑物最大伸缩缝间距一般为20~30 m。
构筑物的伸缩缝或沉降缝应做成贯通式,即在同一剖面上连同基础或底板断开。
这种缝的构造相对复杂,施工难度较大,设计及施工均需十分仔细,否则就易造成缝的渗漏,主要表现在:(1)整体性差。
(2)抗震性能差。
在地震力作用下,设缝处很容易损坏(互相碰撞)。
随着实践经验的积累,近年来先进的国家都逐渐取消了伸缩缝设计而而代之为整体结构设计。
(3)橡胶止水带处容易漏水(据调查很普遍),因为该处节点复杂不易浇注密实。
对于大面积结构,若底板漏水,水不易排走,很可能造成地基沉陷,导致底板变形、破坏。
而对于地下水池来说,底板修复非常困难,且不易发现。
(4)橡胶止水带易老化。
浅谈水池类结构防寒设计
第 5期
混凝土池 顶板厚 度 不 宜< 1 0mm, 0 如池 内散 发 盖草袋 、 渣 、 沫 、 装 珍 珠 岩 、 棉 等 保 温 材 料 。 炉 锯 袋 岩
有腐 蚀性气体 时宜采用玻 璃钢盖板 。
半地 下池 、 地面 池和 架空 池 , 在壁 板和 顶 盖处 设
( 应尽量 选择 地势 高 、 1 ) 地下 水位 低 、 地表 排水 良 柱梁 和顶盖 , 设计应 提 出混凝 土 抗冻 等级要 求 。当混 ( 从设计 方案 、 2 ) 构造 处理 、 材料选 取 和施工措 施 C 0 并选用 抗 冻 性 集 料 和 使 用 引气 剂等 外 加 剂 ; 3; 水
( 加强水 池结构 的整 体 刚度 。当水池 壁顶 部 为 3 )
( 在 地基 土未 采 取有 效 防冻 害措 施 的情 况下 , 4 ) 寒 冬季节 严禁将 水池 内的水 放空 , 应确 保 水温 在 5 并
℃以上 。
集水池 、 水淬渣 池等 。新 疆 处 于寒 冷 地 区 , 防寒 问题 自由边 时 , 在池 顶部加 设 构造 圈 ( 梁 。 应 暗)
羽 春 兰
( 鸟鲁木 齐有 色冶金 设 计研 究院
80 0) 3 0 0
钢筋混 凝 土水池 的分类及 用途有 很多 , 使用要求 如 采用补偿 收缩 防水混 凝 土 。 也具有 特殊性 , 例如 : 污水处理 池 、 环水冷 却塔底 部 循
值得 重视与 总结 , 并应 采取相 应 的措 施 。
1 池类 结构 防寒 应 包含 的 内容
池类 结构按埋 置深 度可分 为全埋 式地下 池 、 地下
( 若 在冬季 必须 停产检 修 或 出现 生产 事故 偶 尔 5 )
ห้องสมุดไป่ตู้
浅谈消防水池及规范
浅谈消防水池及规范【摘要】我国改革开放经济的快速发展,基本建设力度逐渐加大,城市中一座座高楼大厦拔地而起;但同时,发生火灾的次数也明显增加。
文章主要就国内目前消防水池设置及利用提出自己的意见。
标签消防水池;消防用水;规范前言高层建筑防火设计立足于自防自救, 建筑内的消防给水就显得特别关键。
消防水池是消防给水设施中重要的组成部分,其占地面积大、布置困难,并且在消防水池总容积超过500m3时要分成两个能独立使用的消防水池, 在这种情况下两个消防水池必须保证消防用水的安全性。
1 规范要求消防水池的重要性是不言而喻的。
按现行《建筑设计防火规范》(GB 50016—2006)、《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045—95,2005年版)、《建筑给水排水设计规范》(GB 50015—2003)的具体条款,可归纳为以下几点: (1)消防水池设在室内时应与生活水池(箱)分开设置。
(2)其有效容量,应根据室外给水管网的情况,满足在火灾延续时间内的室内或室内加室外之和的消防用水量。
(3)消防水池容量大于500 m3时,应分设2个独立水池。
(4)其结构底板、壁板应与建筑主体承重结构分开设置。
(5)寒冷和严寒地区考虑防冻。
(6)同期折减补水量:《建筑设计防火规范》8.6.2条明确可以减去火灾延续时间内的补水量;《高层民用建筑设计防火规范》没有明确。
(7)补水时间考虑短时间可能发生第二次火灾时使用,不宜超过48 h。
(8)水质要求:参考《自动喷水灭火系统设计规范》(GB 50084—2001,2005年版)10.0.1条规定:“系统用水应无污染、无腐蚀、无悬浮物”。
至于消防水池的容量, 规范规定应满足在火灾延续时间内室内外消防用水总量的要求。
在能保证连续补水的条件下, 方可减去火灾延续时间内补充的水量。
其条件是, 从市政不同的环网至少接出两根引入管, 并只考虑其中最小一根管的补水量。
而在大多数情况下, 这样苛刻的条件很难满足。
浅谈清水池设计
浅谈清水池设计朱振中【摘要】本文针对城市给水厂内的主要构筑物清水池的主要类型特点及各种常见结构体系的优缺点,结合实际设计,进行阐述.【期刊名称】《四川水泥》【年(卷),期】2017(000)009【总页数】1页(P93)【关键词】清水池;结构体系【作者】朱振中【作者单位】中国市政工程西北设计研究院有限公司,甘肃兰州 730000【正文语种】中文【中图分类】TU7清水池(clean-water reservoir)是城市给水厂内的主要构筑物之一,起调节、储存水量和消毒池的作用。
随着社会的进步,城市的飞速发展供水规模日趋增大,清水池的平面尺寸也不断加大。
清水池的主要池型分为圆形和矩形,而随着水池的容量加大,用地紧张,圆形清水池较少被选用,故本文主要针对矩形清水池进行介绍。
根据《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002),规定的最大伸缩缝间距为:地面式水池20米;地下式水池30米。
现在设计的数清水池大多为万吨以上的容量,平面几何尺寸已经大大超过了规范对于最大伸缩缝间距的要求。
必须设置伸缩缝以适应温度湿度和混凝土的收缩变形。
矩形清水池可分为设缝,不设缝两种。
设缝矩形清水池根据结构体系可分为两种,一种是将顶板与壁板整体浇筑,另一种是在顶板与壁板间设缝,使壁板成为承受水平荷载的独立悬臂构件,(见图1)。
不设缝矩形清水池根据最大伸缩缝间距可分为两种,一种是在最大伸缩缝间距规定范围内的,不用设置伸缩缝,另一种是超出规定范围,以设置后浇带或膨胀加强带代替伸缩缝。
现对不同类型清水池结构体系做一下简单介绍:1) 设缝整体浇筑一般是按照规范所要求的伸缩缝最大间距以及清水池的具体尺寸,将清水池均匀分为不同的单元,各单元之间用橡胶止水带相连,并填入嵌缝密封料。
各单元之间受力相互独立。
2)设缝分离式同样用伸缩缝将清水池均匀分为不同单元,同时因顶板与壁板设缝分离,壁板成为承受水平荷载的独立悬臂构件可按挡土墙考虑,而各单元为独立的无梁楼盖,承受本单元范围内的垂直及水平荷载。
浅谈清水池的抗浮处理及计算
浅谈清水池的抗浮处理及计算浅谈清水池的抗浮处理及计算摘要:在清水池的结构设计中,抗浮设计往往成为制约结构设计的重要影响因素之一。
本文简要介绍了清水池几种不同的抗浮设计方法,并结合工程实例予以详细计算。
关键词:清水池;抗浮设计;抗浮锚杆Abstract: In the structural design of the clear water tank, anti-floating design often becomes one of the most important factors influencing structure design. This paper briefly introduces the anti-floating design method of water pool is different, and in combination with the project example to be calculated in detail.Key words: clear water pool; anti-floating design;anti-floating anchor中图分类号:TU991.34+3文献标识码:A文章编号:1、概述清水池为储存水厂中净化后的清水,以调节水厂制水量与供水量之间的差额,并为满足加氯接触时间而设置的水池。
同时,清水池还具有高峰供水低峰储水的功能。
因为清水池的储水作用,所以一般清水池的容积和面积较大,因此清水池抗浮设计往往成为制约结构设计的重要影响因素之一。
GB50069-2002《给水排水工程构筑物结构设计规范》中5.2.3条指出:抗浮验算属于承载能力极限状态计算的强制性条文。
因此本文简要阐述清水池的抗浮方法及其相关的抗浮计算。
2、清水池的抗浮方法清水池的抗浮设计主要有抗和放两个方向。
所谓抗,就是利用配重,锚固等方法进行硬抗;所谓放,就是用降水等方法,降低水位从而减少水的浮力。
浅谈民用建筑中钢筋混凝土水池设计计算的几个要点
浅谈民用建筑中钢筋混凝土水池设计计算的几个要点摘要:根据民用建筑中钢筋混凝土水池的现场情况和特点,总结设计计算的方法和注意事项。
关键词:钢筋混凝土水池;水池的荷载;内力计算0前言在中国,随着城市人口的增加、城镇化速度的加快,大量民用建筑拔地而起,民用建筑中水池类构筑物工程建设也逐年增多,水池的类型也呈多样化发展的趋势。
钢筋混凝土水池以其耐久性和经济性作为最常见的水池类型,被广范应用于民用建筑的给水、污水、消防工程中。
在满足工艺要求的前提下,水池结构既要保证结构的承载能力,又要保证满足正常使用和经济合理的要求。
1钢筋混凝土水池分类钢筋混凝土水池的分类方法有很多,一般来说可以按照结构的形式分为矩形水池、圆形水池和其他形状的水池;也可按使用用途可分为蓄水池和水处理水池等。
大部分钢筋混凝土水池建于地下或半地下,这是因为地下或半地下的钢筋混凝土水池的质量较好而且节省材料,同时池壁外的土压力能平衡部分或全部池壁内的水压力,有利于水池结构的正常使用状态。
但是,在多种荷载的反复作用下和混凝土带裂缝工作的特点,池体结构会产生裂缝(包括水池顶板、池壁和底板),为了避免裂缝过大而影响水池的耐久性和正常使用,应该按照规范要求严格控制裂缝的宽度(一般裂缝控制在0.2mm以内)。
此外,钢筋混凝土水池结构考虑水池的抗渗性能,采用相应的抗渗混凝土。
2水池的荷载计算2.1水池顶板荷载在计算设有顶板的封闭式水池时,作用在顶板的竖向荷载主要有:顶板自重、顶板覆土重量、活荷载、雪荷载及地面堆积荷载等。
水池顶板的荷载应该根据拟建场地的情况计算相应的荷载,如水池顶若是消防车道则活荷载就应取消防车活荷载。
2.2水池底板荷载当水池底板采用整体式底板时,底板相当于一个筏板基础。
若地下水位高于底板底部时,地下水浮力可能使水池池底产生弯矩和剪力,此时水浮力也需要在计算时考虑,地下水位应根据建设地区的长期水文资料来确定。
一般来说,使底板产生内力和变形的荷载主要由以下三项组成:1)水池顶板活荷载。
高层建筑地下消防水池及水泵房设计
高层建筑地下消防水池及水泵房设计高层建筑地下消防水池及水泵房设计本文就高层建筑地下消防水池及水泵房设计等问题进行了简要阐述和分析。
1.前言随着当今社会的经济飞速发展,高层建筑、超高层建筑越来越多。
高层建筑中工作、居住人员集中,一旦发生火灾,易造成重大人员伤亡及巨大财产损失,因此,高层建筑消防设施建设已成为当今高层建筑中的一个重要问题,而消防泵房是整个消防系统的核心,是整个建筑消防设施中最重要的动力源。
因此,本文就高层建筑给水排水栖消防水池泵房设计进行握阐述和分析。
2.消防憎水池消防水池是储言存消防用水的构筑物,锡是市政给水管网的一种反重要补充手段。
当室外屋给水管网能保证室外消勇防用水量时,消防水池掀的有效容量应满足在火箔灾延续时间内室内消防灌用水量的要求。
当室外撕给水管网不能保证室外架消防用水量时,消防水宣池的有效容量应满足在祈火灾延续时间内室内消缴防用水量与室外消防用歹水量不足部分之和的要酬求。
当室外给水管网供胯水充足且在火灾情况下泛能保证连续补水时,消棉防水池的容量可减去火辗灾延续时间内补充的水纸1/ 8量。
消防水池的设墅计在满足《高层民用建初筑设计防火规范》的前膏提下应注意以下问题:挞在水池中设计时设导流谐墙,以增长流路,减少纬死角;安设循环水泵,孔使池水得以充分循环。
建常用方法如下:一砧是利用消防泵本身加旁叔路加减压阀来循环水池顿死水;二是设专用循环舟泵使池水循环。
循环泵姓的流量以一天周转池水锹一次为准。
例如,池水终容积为 600m3,设韵计的循环泵流量为一般陡取 30m3/h,为消稚防水池容积的 5%,也恭可根据实际情况确定。
沿三是在循环泵吸水管上崖以压力投加漂白精溶液废,浓度为 2%~10% 滨,将池水消毒,使池水研保持足够的余氯量,以俭控制藻类的繁殖、生长厕。
循环泵可间断开启,嚏也可天天开启,按各处副操作经验确定。
另外,知对水喷雾系统来说,如无果与消化栓或水喷雾系予统合用水池的话,很容助易发生一些由于水质的篮原因引起水喷雾系统堵酱塞的现象,为了增加其惮控火灭火的安全性,建粗议水喷雾系统与生活给呕水系统合用水池。
浅谈水池桩基设计及问题处理
浅谈水池桩基设计及问题处理摘要:在石化建构筑物设计中,污水处理水池是比较常见构筑物。
大型水池占地面积大,埋深在五六米范围内,特别是地处沿江沿海一带的化工厂污水处理水池,碰见地质条件差及地下水位高的情况,往往设计中既要考虑地基承载力不够,又要考虑水池自身抗浮不够等问题。
而要考虑采用桩基处理原地基。
因此,桩基在水池设计中的应用就比广泛,既要考虑满足地基承载力要求,同时还要满足抗浮抗拔要求。
那么桩基设计的应用对做化工设计人员是一个比较重要课题。
本文通过论述水池桩基的设计及现场碰见问题的解决方案,以解决水池地基处理满足实际情况及业主要求。
关键词:水池设计;地基承载力;抗浮;设计方法一、引言随着国家对环保要求越来越重视,化工厂区污水处理要求,各式各样的污水处理水池应运而生。
但是,就目前来说,由于工期紧迫,化工厂区地理位置等等因素。
所以在水池设计中地基往往不容易满足设计要求。
预应力管桩在地基处理中也是比较常见的一种地基处理方式,地基处理后承载力高,施工工期短,不易引起不均匀沉降。
但根据我国目前实际情况,往往是原石化厂区建厂比较早,现场以前可用数据丢失,国家规范不断更新,地勘单位地质勘探时间紧迫提供的地勘资料数据有误差,及设计人员经验有限,而造成设计人员计算桩基承载力及抗拔力,检测后达不到设计要求,造成二次施工耽误工期及增加经济成本。
所以实际项目实施需通过施工工艺及试桩等措施,取得相关数据反馈设计人员,设计人员获得真实准确数据,合理设计桩基地基处理已达到最优、最经济方案。
因笔者公司项目多为石化化工项目,故笔者主要就曾经碰见的相关项目做简要说明,建构筑物整体结构计算是通过世纪旗云水池及工具箱设计软件建模计算,相关节点参数查找部分图集,本文不做累述。
现只做水池桩基部分设计及现场问题解决进行概述分析。
二、工程实例本工程为武汉某一化工厂外排污水提标升级改造项目中的曝气生物滤池及臭氧氧化池。
设计标高采用相对标高,地面标高为+0.000。
浅谈钢筋混凝土水池设计
设 计所 涉 及 的一 些 问 题 . 谈 本 人 看 法 。 谈 温 差 对 混 凝 土 产 生 的 拉 应 力 与混 凝 上 相 应 龄 期 的极 限抗 拉 强 度 之 比
值 符 合 安 全要 求 ,并 按 此 条 件 复 核 设 计 假 定 的 伸缩 缝 间 距 是 否 满 足 。 水 池 结 构 的 设 计 计 算 , 满 足 强 度 、 构 稳 定 和抗 裂 度 或 限 制 裂 最 不 利 温 差 一 般 可 采 用 混 凝 土浇 筑 时 气 温 与 混 凝 土达 稳 定 时 温 度 之 除 结 由 混 缝 宽度 计 算 外 , 必 须 在 构 造 上 具 有 防水 、 渗 和耐 冻 的能 力 。 还 抗 钢筋 混 差 。当构 筑 物 及 时 回 填 土 时 , 于地 下 温 度 一 般 常 年 变化 不 大 , 凝 土 凝 土水 池 主要 靠 自身 的 密 实 性 来 增 强 其 防 水 、抗 渗 和 耐 冻 的能 力 . 可 达 稳定 时 温度 可 近似 取 当地 年 平 均 温 度 :但 如 果 工 程 施 工 周 期 较 长 ,
浅谈水池结构设计与施工中应注意的几个问题
了讨 论 。
[ 关键 词] 水池
地下水位 裂缝
伸缩缝 专业配合 温砌块 , 使之既可作 为施 工时 的外模 , 又可为永久性 的保温层 , 有效 地 减少池壁 的内外温差 , 降低水化 热降温引起 的拉应力 , 防止池壁 开裂 。 其次 , 对于薄 的池壁 , 裂缝 的主要 因素是 收缩 。应尽 量提高池 壁混凝 土 次浇筑 的高度 , 少施 工冷缝 , 工时应分层浇筑 混凝土 , 减 施 同时要 预 防激剧的温度变化和湿度变化 。第 三是 夏季施 工时 , 由于气温 高, 混凝 土 内部 的水分蒸发较快 , 对混凝 土的抗裂极为不利 。应着重采取减少 温升的措施 。如搭设遮 阳简易棚 ; 在池壁外 表面加设 冷却循环水管 ; 经 喷洒冷水 等。第 四是冬 季施工时 , 夜 温差较大 , 日 空气 温度低 , 对混凝 土的养护 不利 。在尽 量减少混凝土本 身热量损失 的基 础上 , 为防止混 凝 土早期受冻和控制混凝土的裂缝产 生 , 应有相应措施 。 3伸缩 缝、 浇带的设定 以及混凝 土外加剂的应用 . 后
验时在混凝 土渗入适量 可靠 的外加剂 或设 置后浇带后 , 其最大伸缩缝 间距可不受 条文规定 的限制。应该 明确 , 规范首先强 调的是当构筑物 长度宽度超 出伸缩缝最 大间距时应首 先考虑设置伸缩缝 , 只是在结构 上 处理 比较 困难 时 , 才能 考虑用掺人外加 剂或设置后 浇带 的方法扩大 伸 缩缝 的间距 。所 以, 工程设计 时应 充分考虑给排水构 筑物所处 的 在 环境 条件 , 对不 同类型 的水池应 区别对待 。但必须 明确 , 对于超大型构 筑 物设置伸缩缝是减少水池开裂 的主要措施之一 。对 于敞口水池永久 性暴 露在大气 中 , 遇较大温 度波动几率 大, 宜考虑设置永 久性 伸缩缝 , 特 别是池壁 与底 板处于单 向工作状态 的水 池 , 设置伸缩缝 与否并不影 响其在水( 压力作用下 的工作状态 , 缩缝本身造价有 限 , 土) 而伸 可完全 按规 范规定 的间距设缝为妥 。对于全埋有盖水池可考虑不设永久性伸 缩缝 , 主要是 这种水池 明露 时间有限 , 经受 较大温度波 动的几 率小 , 若 再采用 临时缝 循 浇带) , 或掺入外加剂等措施则有可能使 明露期的抗裂 保证率达 到较 高水平 , 而一旦覆土后 , 则基本不受气象 因素影响。 4土建与水工艺 、 . 设计与施工之间的配合 在水 池设计过 程中 , 土建设 计人员必须 了解水工艺设计 要求 。例 如 因结构需要加 梁柱的时候 , 需要考虑是否影响工艺的空间要求 , 是否 会对工艺造 成影 响 , 如果工 艺不能满足要求 , 土建设计人员则要首先满 足 工艺的要求 , 采用其他措 施来满足结构 的要 求 。设计人员 应以设计 规范 为依据 , 各专业 之间需互相配合 , 对一些构造措施应区别情况灵活 掌握使用 。 设计 与施工息 息相关 。设计 在计算 中已考 虑施工诸多 因素 , 比如 水灰 比、 用水 量 、 混凝土养护天数 、 后浇带间隔天数等等 , 这些设计条件 必须 向施工单位做 出详 细说明 , 做好技术交底 , 并要求施工单位逐一落 实 。而要做好这 些又要求设计人员要 了解施工 , 了解施工 中新材料 、 新 技术 、 方法 , 新 了解 施工顺序 , 工对设计 的要求 , 施 使设计切合施工 、 方 便施工 。例 如应 考虑施 工要求 , 在施工范围尽量避免设计有预留洞 口、 预埋管道 、 悬挑梁板等 。 5一些构造要求和注意事项 . 51 .钢筋的混凝土保护层 新《 规程》 8 较《 4规范》 对水池 的耐久性有更 高要求, 混凝土保 护层
浅谈大型地下水池设计中伸缩缝的设置问题
1 设置 伸缩 缝 的工程 现状
般水池设计 中,对结构强度 、裂缝 开展宽度 、抗 浮等计 算 ,一般 均能按规范要求考虑得 较好 ,但是 由于温度 、变形 以 及不均匀沉 降所 引起 的开裂 ,在工 程 中却常常遇到 ,大 多数 出 现裂缝 的工程 实例 表明 ,设计对温度 、混 凝土收缩变形等影 响 因素 的考虑欠缺是 问题 的关键所 在。 本工程 的最大问题是池体太大 , 按规范要求需要设置伸缩缝 , 但设置伸缩缝有很多质量安全隐患 ,具体分析 :我 国 《 给水排水 工程构筑物结构设计规范 》 G 0 6 20 规定矩形现浇钢筋 ( B50 9— 0 2) 混凝土清水池 , 当长度、宽度较如 寸 宜没置适应温度变化作用的伸 , 缩缝 ,规范要求 , 矩形构筑物最大伸缩缝间距—般为 2 ~3 I 0 0 1。构 T 筑物的伸缩缝或沉降缝应做成贯通式 ,即在同一剖面上连 同基础 或 底板 断 开 。这 种 缝 的构 造 相 对 复杂 ,施 工难 度 较 大 ,设 汁及 施 工均需十分仔细 ,否则就易造成缝 的渗漏 ,主要表现在 : ( )整体性差。 1 ( 抗震性能差 。 2) 在地震力作用 下 , 设缝 处很容易损坏 ( 互 相碰撞 ) 。随着实践经验的积累 ,近年来先进的 国家都逐渐取 消 了伸缩缝设 计而而代 之为整体结构设计 。 ( 橡胶止水带 处容易漏水 ( 3) 据调查很普遍 ) ,因为该处节 点复杂不易浇注密实 。对 于大面积结构 ,若底板漏 水 ,水不易 排走 ,很可能造成地基沉 陷 ,导致底板变形 、破 坏。而对于地 下水池来说 ,底 板修复非常困难 ,且不易发现 。 ( 橡胶 止水带易 中一个 十分 突出的问题 。随着 时间的推移橡胶制 品产生 物理力 学性能变化 ,它 的原 有功能就会大大削减 。
浅谈自防水混凝土水池结构防渗措施
1地基处理措施在实际施工中,往往会由于设计不周、施工粗糙导致结构物地基产生不均匀沉降。
由于不均匀沉降的产生,导致池壁或池底板产生裂缝,发生渗漏。
比如,设计及勘察单位进行地基验槽后,只拘泥于地勘报告,没有结合实际情况做出详细的处理意见,包括换填的方式、范围、深度、材料、压实度等参数;或者施工单位没有严格按照设计及勘察单位的处理意见执行,也没有按规范选用相应的检验方法进行质量控制。
通常,为了保证混凝土水池结构整体均匀沉降,地基采用整体换填级配砂石方式处理。
这就涉及到换填范围、深度及相关检测手段的控制。
换填范围和深度要严格依据设计及勘察单位意见,特别是存在基础边缘外扩换填的,必须严格执行外扩尺寸,因为考虑到地基受力存在扩散角的问题,因此,换填范围通常只允许超不允许欠。
换填过程中的相关检测须严格按照规范进行,除了控制每个填筑层的压实度外,在换填完成后还需要根据建筑地基处理规范要求,采用载荷试验(如图1所示)进行承载力检测。
因此,严格的施工过程及规范的检验方法是防止结构沉降裂缝,防止混凝土水池渗漏的关键。
2混凝土质量控制措施混凝土质量检控非常重要,水泥质量不合格或用量不合适会造成裂缝,导致渗漏。
在混凝土拌制过程中,选用的水泥水化热过高或水泥用量过多时,在水化热产生过程中混凝土会产生一定的收缩,当收缩值大于混凝土的极限拉伸值时,结构就会产生裂缝,导致渗漏。
骨料级配不合理导致渗漏,混凝土骨料级配不合理,导致混凝土和易性不好,出现沁水、沁浆,露砂露石现象,使结构内部存在空隙大、不密实等问题,导致渗流路径的形成。
混凝土坍落度过大产生裂缝,导致渗漏,拌制完成的混凝土由于坍落度过大,在凝结过程中会由于失水过快产生干缩裂缝。
因此,在混凝土拌制方面的防渗措施中,保证混凝土设计强度等级的前提下,适当降低水灰比,减少水泥用量;严格控制骨料粒径和级配,选用含泥量合格的砂石;根据施工现场条件,拌制坍落度适宜的混凝土;严格执行现场检测混凝土坍落度制度等措施显得尤为重要[1]。
浅谈钢筋混凝土水池结构设计及施工要点
12 结构设 计应符 合的规 定 .
对 于各种类别 、 形式 的钢筋 混凝土水 池结构构件均应按照承
工条件下 , 后浇带的间距 宜为 2 0m~3 3 0r。后浇带 的保 留时间一 1 . 般不应少于 4 , 宜 6 。在此期 间 , 凝土水 化热引起 的早 0d最 0d 混 期温差影响基本消失 , 以及混凝土有不少于 3 %的收缩 已完成。 0
载能 力计算。根据荷 载条件 、 工程地质条 件和水文 地质条件 , 决
定是否验算结构 的稳定性 。钢筋 混凝 土水池应 进行抗 裂度 或裂
缝宽度的验算 。在荷载作用下 , 构件截 面为轴心受拉或 小偏 心受 2 钢筋 混凝 土结构水 池 的施工要 点
拉的受力状态时 , 应进行抗裂度验算 ; 对受弯或大偏心受拉构件 , 2 1 钢 筋 混 凝 土 结 构 水 池 底 板 施 工 .
1 伸缩缝的设置。根据设计规范要 求 , ) 矩形构筑物 最大伸缩
0m- 0m。近年来 , 一方面工艺所要求 的水池长 工艺专业设计要求 , 例如较 大水池 壁板 与壁板之 间 板与底 板 缝 间距一般为 2 -3 壁 另一 方面 随着建筑 材料 、 施工方 法的 之间的构造加腋要求是否会对工 艺造 成影响 , 如果工艺要求不 允 度 已远远超 过了规 范 问距 ; 改进 , 又为超 长水池不设缝 、 少设 缝提供 了可能。对设计考 虑设 许加 腋 , 结构设计人 员则要首 先满 足工艺 的要求 , 而采 用其他 措 建议伸缩缝从基 础垫层就断开 。 施来满足结构 的要求。设计人员应 以设计规范 为依 据 , 各专业 之 置伸缩缝 情况 , 2 后浇 带 的设 置 。 当设 计 较 长 矩 形 水 池 时 , 计 可 采 用 后 浇 ) 设 间互相配合 , 对一些构造措施应 区别情况灵活掌握使用 。 带来减少混凝土收缩 产生 的 当量 温差及不 利温差 。在 正常 的施
浅谈巴氏计量槽水池结构设计
浅谈巴氏计量槽水池结构设计刘建中【摘要】特殊结构研究一直是结构工程流域比较热门的课题,巴氏计量槽水池结构虽然为特殊结构形式的一种,但由于其体量较小,一直以来未受到应有的重视,本文结合笔者多年水池结构的设计经验,对巴氏计量槽水池结构的设计特点进行了总结,以供结构设计人员参考和借鉴.【期刊名称】《低温建筑技术》【年(卷),期】2016(038)006【总页数】3页(P53-55)【关键词】巴氏计量槽;水池结构;地基处理【作者】刘建中【作者单位】天津市市政工程设计研究院,天津300051【正文语种】中文【中图分类】TU279.74巴氏计量槽通常又叫巴歇尔量水槽,属于咽喉式计量槽中的一种[1]。
其被广泛应用于污水处理厂的进、出水以及回流污泥等的流量计量。
巴氏计量槽通常安装在巴氏计量槽水池内,由于巴氏计量槽水池应用十分广泛,所以巴氏计量槽水池的使用也同样广泛,如果该种水池结构设计不合理,将会引发巴氏计量槽使用过程中各种问题的发生。
巴氏计量槽水池结构通常为两端深、中间浅的结构形式,如图1所示。
正是由于其特殊的结构形式,其结构设计出现了复杂性,使得设计人员不能准确把握巴氏计量槽的设计要点。
实际工程中一些污水厂的巴氏计量槽,由于两端和中间部位存在高差,土层信息可能不同,在使用过程中极易造成不均匀沉降,在有冻胀的寒冷地区,中间部位由于埋深浅,容易受到冻胀土的影响而产生向上的作用力,容易造成池壁上部产生裂缝,造成池体的破坏。
笔者结合自己多年水池结构的设计经验,总结其设计要点,以供设计人员参考和借鉴。
该类型水池设计中的主要问题在于构筑物中部池体的设计方法。
对于该种类型的结构形式,目前针对中间部位结构的特殊性,主要采用的设计方法主要有:(1) 整体法。
整体法就是不将中间部分与两侧池体分开,而是将这个巴氏计量槽看做一个整体进行计算。
当中间部分下部地基承载力较好时,中间部位可以看做单向水池进行计算,当中间部分下部地基承载力较差时,且又不能进行地基处理或者地基处理费用较高时,可以将中间部分视为两端固定于两侧池体的“梁”进行计算。
浅谈消防水池(箱)与消防水泵房的设计
浅谈消防水池(箱)与消防水泵房的设计消防水池(箱)的最低有效水位和补水管的防污染应有最合理的规定和措施;在消防水池(箱)的设计中不应有水流短路的情况;消防水箱采用电动阀补水时应确保水箱的有效容积满足规范要求;消防水泵房设置喷头后对消防泵的电机有特殊的要求;根据消防水泵房的位置合理选择消防水池的设置场所等是消防水池(箱)与消防水泵房设计中应该注意的问题。
标签:有效水位;空气间隙;倒流防止器;水流短路消防水池(箱)与消防水泵房是水消防系统的核心部分,是消防系统正常运行的重要保证,做好这两部分的设计十分必要。
在设计中有些问题容易被忽略,有些问题存在不同的理解,有些是新规范中新的要求等等,下面根据个人的理解来一一说明。
1 消防水池的最低有效水位有效容積的定义:消防水池的有效容积应为水池溢流口以下且不包括水池底部无法取水的部分以及隔墙、柱所占的体积。
[1]消防水池是消防系统中重要的构筑物,在对其容积的大小的界定中“水池底部无法取水的部分”有不同理解,一般的解释:“消防水池(箱)最低有效水位是消防水泵吸水喇叭口或出水管喇叭口以上0.6m水位,当消防水泵吸水管或消防水箱出水管上设置防止旋流器时,最低有效水位为防止旋流器顶部以上0.15m。
”[2]。
有些地区以消防水泵吸水管上管壁标高为最低有效水位,解释为消防水池的最低水位须满足吸水的水流条件和自灌吸水(如果在低于吸水管上管壁标高的水位情况下切换备用泵,备用泵启动将失败)的要求。
一般吸水管上管壁高出消防水泵吸水喇叭口以上1.0m左右,后一种解释无疑增大了消防水池的容积。
消防水池贮水量是火灾延续时间内持续用水需要的水量,充足的贮水量是灭火的重要保证,但过多的贮水量又会增加土建投资,对于过多提高保证消防贮水量的要求不提倡,消防泵启动后不得自动停泵,否则容易产生误动作,影响灭火工作,即使电机有过载,也要保护消防给水的可靠,其给水重要性大于电机,所以一般不存在在消防水池水位降至吸水管标高以下时,突然停泵启动备用泵的情况,故满足第一种解释的要求即可。
浅谈市政建设中钢筋混凝土水池的结构设计与施工
+
( K N / m 2 ) +地板单位面积上 的水
】 51柱 身 、 柱 帽 等做 两次 浇筑 ,
钢 筋安 装 中要 按 照给 出位 置线 进行 绑扎 , 控 制好 间
以确保稳定性. 对施工缝还要做凿毛处理 , 将不密
实表 面或 者浮浆 凿掉 ,还 要避 免损 及混 凝 土棱 角 ,
好模板清理 , 按照画线一绑板受力钢筋一绑负弯距 钢筋及角筋的顺序完成施工 , 确定好 主筋分布筋间
距 后按 照先 受力 钢筋 后分 布筋 的顺 序 进行 安装 , 绑 扎 时距 梁 边距 为 5 0 m m ,绑 扎 负筋 时 要 中 间加 8 间距 1 个/ n f 的钢 筋 马凳 , 以确 保上 部 钢筋 的位置 .
架式 和双 向板 式 .
重( K N / m 2 ) + 单位面积垫层重( K N / m 2 ) > f a f a 代表修正后地基承载力特征值. 当池面标高
低 于地 下水 位 或者地 表滞 水层 无 排水措 施 , 水池 会 受 到来 自二 者 的浮力 , 空 池 时则有 被托 浮起 来 的或 顶 裂 池 底 板 的危 险 ,因此 需 要进 行 抗 浮 稳定 性 验 算, 具 体情 况可 根据 水池 整体 和局部 做 出计算 . 水 池整 体抗 浮稳 定性 验算 公式 :
距, 根据污水池情况计算好间距与钢筋数量 , 钢筋
箍 筋 接 头绑 扣 以八 字形 为 主 ,箍 筋 与 主筋 保 持 垂 直, 箍筋 与 柱 角筋 做 双 扣 绑扎 , 板 钢筋 安装 前 要 做
避免剔出粗集料. 钢筋绑扎时可使用板凳筋做法或
者排 架法 . 混 凝 土 浇筑 过程 中要 保 持 池壁 模 板 的稳 定, 避 免 变形 或硬 化失 败 . 至于 施 工缝 要提 前 清理 , 保持 合理 湿润度 , 在 浇筑前 铺 与混 凝土 配 比相 同 的 水泥砂浆 , 浇筑部分分层完成 , 每 层 厚 度 ≤4 m, 间 隔 时 间不宜 过长 , 均 匀摊 铺 . 在 浇 筑顶 部 时 , 要暂 停
浅谈混凝土结构水池各类缝的设置
浅谈混凝土结构水池各类缝的设置摘要:由于城镇化进程加紧、人口密度不断增加、环保重视程度日益提升等一系列因素,城镇污水处理厂大有越修越多、越修越大、出水指标越来越严的趋势。
目前,大中型污水处理厂大多数采用的均为现浇钢筋混凝土结构,而且其部分单体平面尺寸基本上都会超过规范规定设置伸缩缝距离的要求。
为满足水池功能属性、结构要求等,水池除伸缩缝外,一般还有沉降缝、施工缝、后浇带、加强带等。
关键字:污水处理厂;伸缩缝;加强带;后浇带一、缝的种类1)伸缩缝在温度作用影响下,混凝土材料热胀冷缩性质容易引起混凝土开裂,伸缩缝就是为了防止混凝土收缩或者膨胀变形过大而造成本体开裂,在适当的部位设置的一条缝。
混凝土收缩会使得混凝土之间产生拉应力,而混凝土抗拉应力远小于抗压应力,工程设计中甚至都不计入混凝土抗拉应力,但是如果混凝土平面尺寸越大,其收缩量也就越大,产生的拉应力也就越大,因此需要将需要将大平面尺寸混凝土(一般水池池壁厚度小于其高度和宽度)用升缩缝划分成较小的平面尺寸;混凝土膨胀会使其内部产生压应力,本对裂缝发展影响不大,但是由于环境或者材料本身原因,可能会造成混凝土构件的不均匀膨胀,这样也会引起构件开裂。
因此,《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002)表6.2.1对伸缩缝的设置做出规定,《给水排水工程混凝土构筑物变形缝设计规程》(CECS117:2017)对缝的构造做法给出详细说明。
2)沉降缝、防震缝沉降缝、防震缝主要是考虑到构筑物受力状况不同、结构形式变化较大、地基差异较大而设置的变形缝,其中沉降缝需连同基础一并断开,而防震缝只需断开基础以上的部分。
一般水池结构受力比较均匀,单体结构形式比较单一,不均匀地基可通过地基处理来达到设计要求,故水池中沉降缝、防震缝的设置比较少。
3)施工缝在施工过程中,因设计或者施工需要,在前段混凝土浇筑完成,施工完成后道工序或者设计规定的变形值符合要求后,再次进行后段混凝土浇筑,此时,前段混凝土已经终凝,新旧混凝土之间形成的结合面称之为施工缝。
浅谈几点水池结构设计
1、水池壁厚的选取(我建议选取在150~300),因为太厚对温度应力不利,太薄,会对施工造成难度。
2、就是池壁荷载的组合了:一般有两种组合:1)池内有水,池外无土2)池内无水,池外有土3、池壁的计算简图:一般常用3种计算模式1)三边嵌固顶端自由(或简支)的三边(或四边)支撑双向板计算;2)当高宽比过大的时候,可以按两部分的组合(三边嵌固一边自由的三边支撑双向板+水平闭合框架);3)按悬臂板计算;但是要注意顶端的支撑条件:当和盖板现浇的时候为铰接计算,为预制顶盖时为自由边考虑4、水池底板的计算了:厚度的选择:一般不小于150荷载组合,注意不要遗漏水的浮力计算简图可以采用四边嵌固板计算5、就是一些构造措施了另要注意的一点是:计算池壁的土压力时,活荷载取值不应小于10,而且还要了解一下看看是否过消防车(若过的话,要取相应的荷载)我所计算过的水池当中,大部分的池壁配筋都不是以强度来控制,而是以裂缝来控制,对于一般不出现裂缝的池壁,按δf=0.2mm 来取的话,配筋就以它的大小起控制作用了。
个人观点:1、水池壁厚的选取,因分地上和地下式,要求并不严格,但太薄也是不好的,一样不利于施工,建议厚度≥200mm比较合理,就是按b=h/20左右选取(经验值)。
2、就是池壁荷载的工况:1)内水外空 2)外土内空同时要考虑水平角隅的计算问题,不可忽略!就是池壁拐角处会有负弯距产生,要加设水平筋。
3、水池底板的计算:厚度不可太小,应按1.2~1.5b池壁厚选取,不然何谈底板是池壁的嵌固啊!4、池壁的计算:底板和池壁的计算不应是单独计算,应该是最后的弯距分配考虑。
当然底板教厚对其影响不大,但是池壁就不同了,池壁根部配筋加大。
5、底板计算还有一种就是多格水池的底板应考虑莫几个格有水别格没水的不利组合计算底板,这是不能忽略的,不能不考虑局部内水对底板配筋的影响。
6、配筋是按标准值0.2mm裂缝控制和设计值强度控制,单一般是裂缝大,这和活载大小有关系。
浅谈水池结构的抗浮
图1 水池抗浮计算简图
F= J 】 { A 。
式中 : ——不含池 内盛水 的水池永久 作用荷载标 准值 ; t 水 G G一 f 池 自重标准值 ; 广 G 池顶 覆土重标准值 ;一 地下水浮力 ; 一 水 F 的密度 ; l 地下水顶 面至底板 的距离 ; ——算 至池体底板 趾边缘 H’ 一 A
( ) 重 抗 浮 1压 wl H
经 济 性 进 行 了比较 。
[ 关键词 】 水池结构 抗 浮方案
1概 述 .
水池是市政 、 和工业项 目 设工程 中常见的构筑物 , 水力 建 大部分采 用钢筋混凝土结构建 造, 被广 泛应用 于工业 与民用建造给水排水工程 。 水池池体结 构一般 由池 壁 、 支柱 、 底板 和顶 盖( 是否封 闭加盖 由工艺需 要决定 ) 等组成。水池按 有无顶盖 , 可分为封闭式水池和开敞式 水池 。 水池通常为地下结构 , 面积和深度随水池功能变化较大 , 其 并且很 多项 目 地理 位置在江 、 河附近 , 地下水位较 高 , 故水池抗 浮措 施是设计 中必须解决的重要 问题之 一。 如果水的浮力大于水 池结构 的 自 , 重 水池 就会漂浮起来 , 会产生水 池结构的上拱 、 板开裂和整体失 稳等事故 。 底 根据结构体型的不同 、 建筑场地 的土质和环境的不同 , 结合地域经验 和 施工单位技术情况 , 水池 的抗浮设计方案可有不同的选择。 文主要介 本 绍常用抗浮设计方案 的优缺点及适用范 围, 为工程应用提供 参考 。
的水 池 底 面积 ; 设 计 抗 浮稳 定 系 数 ( K一 即抗 浮安 全 系 数 )一 般 ≥1 5 , .。 0
在水 池整体抗浮验算 中, 其抗 浮部分 只计水 池 自重和其上覆土重 , 并按 标准值计算 , 不考虑设备重和池壁与土 的摩擦力。 22局部抗浮验算 . 对中间有 柱子 的封 闭水池和 多格水池 , 除应满足整体抗浮稳定外 , 还应按下式 ( . 验算其局部抗浮稳定性 : 1) 2
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浅谈水池的结构设计
摘要:总结水池结构设计的一些经验及注意事项
关键词:水池、荷载、结构计算、水池构造要求
随着社会的进步,人们节能环保意识的加强,现如今工程建设也开始重视环境因素。
工业生产的污水的如何处理也成为工程建设中不可忽视的一部分。
所以,污水处理池也会越来越多的出现在工程设计中。
笔者就水池的结构设计中的一些经验体会,总结如下:
一、材料:
1、水池受力构件的混凝土强度筹级不应低于C25;垫层混凝土不应低于C10。
预应力水池的混凝土强度等级不应低于C30。
当采用碳素钢丝、钢绞线、热处理钢筋作预应力钢筋时,混凝土强度等级不应低于C40。
2、水池混凝土的密实牲应满足抗渗要求,当H<10m时,混凝土的抗渗等级P6。
当水池外露时,对最冷月平均气温在-3~-10℃的地区,混凝土抗冻等级应采用F150;对最冷月平均气温低于-10℃的地区,混凝土抗冻等级应采用F200。
3、配制抗渗、抗冻混凝土时水灰比应不大于0.5。
二、荷载:
水池结构上的荷载主要可分为永久荷载和可变荷载两类。
永久荷载包括结构自重、土的竖向压力和侧向压力、水池内的盛水压力、结构的预加应力、地基的不均匀沉降等;可变荷载包括池顶活荷载、雪荷载、地表或地下水压力(侧压力、浮托力)、结构构件的温(湿)度变化作用、地面堆积荷载等。
1、作用在地下式水池上竖向土压力标准值,应按水池顶板上的覆土厚度计算,并乘以竖向压力系数,压力系数可取1.0;当水池顶板的长宽比大于10时,压力系数宜取1.2。
一般回填土的重力密度可按18kN/m3采用。
2、作用在水池上侧向的土压力标准值,对水池位于地下水以上的部分可按朗金公式计算主动土压力,土的重力密度可按18kN/m3采用,对水池位于地下水以下部分的侧压力,应为主动土压力与地下水静压力之和,此时土的重力密度应按浮重计算,可按10kN/m3 采用。
3、水池内的水压力应按设计水位的静水压力计算。
对给水处理的水池,水的重力密度可取10kN/m3;对污水处理的水池,水的重力密度可取10~10.8kN/m3。
对机械表面曝气池内的设计水位,应计入水面波动的影响,可按池壁顶计算。
地面堆积荷载的标准值可取10kN/m2,其准永久值系数可取0.5。
三、一般规定:
1、水池结构构件,均应按承载能力极限状态计算。
水池结构按承载能力极限状态计算时,除结构整体稳定验算外,其余均采用分项系数设计表达式。
各种类别、形式的水池结构构件均应按正常使用极限状态验算。
对轴心受拉和小偏心受拉构件应按荷载效应标准组合进行抗裂度验算;对受弯和大偏心受拉构件应按荷载效应准永久组合进行裂缝宽度验算;对需要控制变形的结构构件应按荷载效应准永久组合进行变形验算。
2、当地基承载力较高,且池底位于最高地下水以上时,池壁基础可按独立基础设计。
当水池池壁采用独立基础,池壁按挡土(水)墙设计时,应符合下列规定:①池壁基底的地基反力可按直线分布计算,基底边缘的最小压力不宜出现负值(拉力),并应进行抗倾覆稳定验算。
验算时荷载均取标准值,倾覆抗力系数不应小于1.5。
②当池壁基础与底板间设置变形缝时,应进行抗滑稳定验算。
验算时荷载均取标准值,抵抗力只计算永久作用,滑动抗力系数不应小于1.3。
3、当水池承受地下水(含上层滞水)浮力时,应进行抗浮稳定验算。
验算时荷载均取标准值,抵抗力只计算不包括池内盛水的永久荷载和水池侧壁上的摩擦力,抗浮抗力系数不应小于1.05。
4、水池内设有支承结构时,还须验算支承区域内局部抗浮。
池壁与底板连接,底板视为池壁的固定支承时,底板的厚度必须大于池壁,可根据地基的土质情况取1.2~1.5 倍池壁厚度,并应将底板外挑。
5、钢筋混凝土水池结构构件的最大裂缝宽度不应大于下列规定的限值:清水池、给水水质净化处理构筑物0.25mm;污水处理构筑物0.20mm
四、结构计算:
水池的结构计算简图可按下列规定确定:
1、敞口水池
1)水池顶端无约束时应为自由端;水池与底板、条形基础连接时均可视池壁为固端支承。
2)池壁顶端以走道板、工作平台、连系梁等作为支承结构时,应根据支承结构的横向刚度确定池壁顶端的支承条件为铰支或弹性支承。
2、有盖水池
1)当顶板为预制装配板搁置在池壁顶端而无其他连接措施时,顶板应视为简支于池壁,池壁顶端应视为自由端;当预制顶板与池壁顶端有抗剪钢筋连接时,该节点应视为铰支承;当顶板与池壁为整体浇筑并配置连接钢筋时,该节点应视
为弹性固定;当仅配置抗剪钢筋时,该节点应视为铰支承。
2)池壁与底板、条形基础连接,可视壁池为固端支承;对位于软地基上的水池,应考虑地基变形的影响,宜接弹性固定计算。
3)当池壁为双向受力时,相邻池壁间的连接应视为弹性固定。
五、水池构造要求:
1、混凝土水池的池壁与底板厚度不宜小于20cm,预制壁板的厚度可采用15cm. 顶板厚度不宜小于15cm。
2、混凝土水池受力钢筋的混凝土保护层最小厚度应符合下表的规定。
3、敞口水池顶端宜配置水平向加强钢筋。
水平向加强钢筋内外两侧各不应少于3根,间距不宜大于10cm,直径不应小于池壁受力钢筋,且不宜小于16mm。
4、现浇钢筋混凝土水池池壁的拐角及与顶、底板的交接处,宜设置腋角。
腋角边宽不宜小于150mm。
腋角内配置斜筋的直径与池壁受力筋相同,间距宜为池壁受力筋间的两倍。
5、钢筋混凝土水池构件内的构造钢筋,应符合下列规定:
1)截面厚度不大于50cm 时,其里、外侧构造钢筋的配筋百分率均不应小于0.15%;
2)截面厚度大于50cm 时,其里、外侧均可按截面厚度50cm 配置0.15%构造钢筋。
6、现浇钢筋混凝土水池池壁拐角处的钢筋,应有足够长度锚入相邻池壁或顶板内,锚固长度应自池壁的内侧算起。
其最小锚固长度,应按《混凝土结构设计规范》的规定采用。
7、当钢筋混凝土水池采用构造底板时,其厚度不宜小于120mm。
底板顶面应配置构造钢筋,配筋量不宜少于每米5根直径8mm的钢筋。
参考文献:
1、《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》CECS 138:2002
2、《地下工程防水技术规范》GB50108-2008
3、《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001(2006年版)
4、《混凝土结构设计规范》GB 50010-2002
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。