玻璃钢水箱设计

概述

玻璃钢水箱是目前国际上流行的新型水箱，也是玻璃钢工业中产量较大的一种产品，适用于工矿企事业单位、民用住宅、宾馆、饭店等公共建筑，作为生活、消防用水以及水质要求较高的食品、医药、卫生等行业必备的贮水设施。自1962年在日本问世以后，逐渐在建筑工程中取代了传统材料水箱占领了市场我国在玻璃钢水箱方面起步较晚，但发展迅速，且国内市场庞大，发展前景十分广阔。

1 玻璃钢水箱的特点

玻璃钢水箱与钢板水箱和钢筋混凝土水箱相比，有以下优点:

a质量轻制造相同容积的高位水箱，玻璃钢水箱的质量仅为钢板水箱质量的1/4，为钢筋混凝土水箱的1/15。减少水箱的自重，以减轻建筑结构的荷载及对降低工程造价有利。

b制造方便玻璃钢水箱可以整体成型、制成板块现场拼装和现场制造。水箱的接管处、排水凹板等，都可以在制造水箱时完成，不需要像传统水箱制造时增加费用，也不需要像钢板水箱那样，增加油漆防腐工序。

c耐腐蚀性好玻璃钢水箱防水、防腐蚀性能好，不像钢筋混凝土水箱那样易渗透，也不像钢板水箱那样需要经常注意维修、涂漆防腐。

d卫生玻璃钢水箱选用食品级树脂制造，能够保证达到国家规定的水质卫生标准，不污染储水。而钢板水箱长期使用后，钢板易生锈，给生活用水造成二次污染。钢筋混凝土水箱不易清洗，易长青苔。

e强度高、抗震性好玻璃钢水箱能经受8级地震而不坏；而钢板水箱和钢筋混凝土水箱则不防震。

f 美观玻璃钢水箱表面光泽、颜色鲜艳、造型独特，可以根据用户需求选型、着色，设计成有装饰效果的水箱，美化城市。

g技术经济效益好玻璃钢水箱的综合经济效益优于钢板水箱和钢筋混凝土水箱。[1]

2玻璃钢水箱的种类

玻璃钢水箱按造型可分为球形、圆筒形和方形三种；按结构构造可分为整体式、组装整体式和组合式三种；按制造工艺分为手糊成型和SMC模压成型两种[1]。

a手糊玻璃钢水箱

手糊玻璃钢水箱根据容积大小又可分为整体式水箱和组装整体式两种。一般容积在30m3以内的玻璃钢水箱，采用整体式水箱，而以球形水箱最受用户欢迎。因为球形水箱美观、省工省料，而且容易清洗，30m3容积以内的玻璃钢水箱，可采用组装整体式水箱。

b模压玻璃钢板块组装水箱

这种水箱是采用热固性片状模塑料热压成型为1m×0.5m，1m×1m和1m×2m等标准板块，然后根据设计需要组装成0.5 m3～500 m3玻璃钢水箱。

本设计为圆筒形玻璃钢水箱设计，体积6m3，存储介质为生活用水，露天安装于100m高的建筑物顶部，使用温度为常温，采用组合式手糊工艺。主要设计步骤为：造型设计、性能设计、结构设计、工艺设计、零部件设计、安装连接设计，制品完成后需进行质量检验。

1造型设计

玻璃钢圆筒形水箱设计包括水箱体、气孔、人孔、进水孔、排污孔、溢流孔等。圆柱形水箱通常设计成三个部分箱体、箱底和箱盖，从使用和受力角度考虑，箱底一般设计成平底；考虑到上人和雪荷载，箱盖要设计成锥形断面，并留有人孔；箱体设计成圆柱形，为了美观和增强筒体刚度，有时在沿筒体高度方向有加强肋；加强肋一般都设计在水箱筒体的外面。水箱各部件的连接，主要靠各部件上的法兰翻边，采用胶接与用螺栓固定，并注意密封。具体箱体尺寸设计参见表1.1.

表1.1圆筒形水箱设计标准

型号RXY- 容积m3外形尺寸（mm）入孔口

直径

（mm）

重量

（kg）

接管预留孔孔径（mm）直径d高度h溢流管

孔

排污管孔进出水管孔

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

3

4

5

7.5

10

12

15

20

25

30

1500

1670

1800

2090

2220

2510

2860

2860

3400

3400

1730

1900

2100

2360

2590

2250

2507

3237

2857

3407

570

570

740

740

740

740

700

700

700

700

158

193

226

273

340

456

580

820

1046

1334

DN65 DN50 由订货单位根

据给排水图纸

提供，也可水箱

到位后开孔洞，

但合同中需注

明

DN65 DN65

根据设计要求，水箱容积V=6.0m3；，水箱设计为平底锥形顶，参照表1.1确定水箱构造尺寸，箱体直径2R=200cm；水箱高度H=210cm；水面高度h=190cm；人孔直径r

1

=74cm；箱顶锥壳半顶角ø=75°，如图1.1所示

图1.1

箱体与箱盖、箱盖连接采用法兰翻边连接，参照表6.3经计算得出法兰直径为220cm，法兰厚度1.0cm，螺孔直径1.3cm.螺栓数为40，螺孔环向均布于箱体、箱盖和箱底翻遍，螺孔分布圆直径210cm。

2 性能设计

2.1 树脂的选择

根据制品的使用条件，对复合材料的物理性能、抗老化性能及力学性能进行设计，水箱中储存介质为生活用水，使用温度为常温，安装高度为100m，露天，由此可知，所选择的树脂必须保证卫生和耐水性，还要有一定的力学承载能力和抗老化性能；考虑到工艺要求，树脂必须能在室温下凝胶、固化，固化不产生低分子物质，对玻璃纤维具有良好的浸润性，粘度适中，不产生流胶现象。[2]

水箱设计中常用树脂主要是不饱和聚酯树脂，[3]由于不饱和聚酯树脂价格便宜，可以满足水箱的使用要求，不饱和聚酯树脂的性能特点及应用见表2.1：

表2.1不饱和聚酯树脂的性能特点及应用

树脂基体代号

产品性能适用场所

邻苯型OP具有一般的耐腐蚀性能，可耐海水、弱酸及大气老化环

境，长期使用温度-50℃～60℃，最高使用温度达

100℃，这是一种较经济的树脂类型，耐腐蚀性一般，

阻燃氧指数约为26。常用于一般的腐蚀环境，海水腐蚀、弱酸腐蚀及大气老化腐蚀。

间苯型IP 具有优异的耐腐蚀性能, 可耐中等浓度无机酸、碱、各

种盐类等环境，长期使用温度-50℃～90℃，最高使用

温度达105℃，阻燃氧指数约为26。

常用于酸性腐蚀较强或

碱性腐蚀一般的环境。

乙烯基

型VE

具有优异的耐腐蚀性能，可耐酸、碱、盐溶剂或酸碱交

替等恶劣的腐蚀环境，长期使用温度-50℃～110℃，

阻燃氧指数约为28。

常用于酸、碱、盐溶剂

等腐蚀严重的环境。

阻燃型FI 具有优异的耐腐蚀性能，可耐酸、碱、盐溶剂或酸碱交

替等恶劣的腐蚀环境，长期使用温度-50℃～110℃，

其阻燃性能高于一般树脂，氧指数为28～35。

常用于有阻燃要求的使

用环境。

食品级

型FO

间苯型食品级树脂同间苯树脂一样具有优良的耐腐蚀

性能，长期使用温度-50℃～90℃，最高使用温度达

105℃，阻燃氧指数约为26。

常用于肉制品、食品加

工厂及自来水厂。