水池構筑物的構造要求與設計摘要：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、內力計算等方面分析了水池的結構設計要點，以提高水池設計的科學性和經濟性，并滿足水池質量的要求。關鍵詞：結構設計、池壁、頂板、底板前言：水池是給水排水和水處理結構工程中最重要的土建工程，占土建工程造價的70%以上，水池結構設計的合理性對水池的造價有重要的影響，如何從概念入手，掌握水池選型和結構布置的科學性是水池結構設計的關鍵，因此必須對不同形式水池的適用條件、經濟指標有明確的概念，用以指導工程實踐。本文主要從水池的構造要求與結構設計要點入手，介紹水池的設計方法。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!太厚對溫度應力不利。太薄不利于施工。底板厚度一般取側壁厚的1.2~1.5倍。才能做為側壁的嵌固端。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池內有水，池外無土（閉水試驗）；②池內無水，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：當和蓋板現澆的時候為鉸接計算，為預制頂蓋時為自由邊考慮。荷載取值：①頂部活載；②側壁土、水位高度按實際輸入；側壁的土壓力，活載不小于10kN/m2；當過重車時，要取相應的值（如消防車荷載）；③池內水位標高。三、水池的抗浮設計水池抗浮問題：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增加水池自重抗浮：增大壁厚、底板厚（底板厚度不能超過側壁厚度的2倍）。②壓重抗浮：頂板加覆土；底板增加挑耳（只對整體抗浮起作用，局部抗浮不起作用）。③加抗拔樁、加抗浮錨桿。水池的設計與地下水位的標高密切相關。由于地下水位未掌握好而引起結構選型錯誤及抗浮不夠等工程事故時有發(fā)生。根據現行國家設計規(guī)范，地下水位應根據地方水文資料，考慮可能出現的最高地下水位［1］。一般設計均取用水文資料的最高地下水位。在50年設計基準期內，一般水工構筑物地下水可變作用的取用按“工程結構可靠度設計統一標準”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。如果詳勘在當地枯水期進行，所提供的地下水位標高將無法被設計取用，或導致結構計算的失誤。所以設計人員應詳細了解當地的水文情況，對未滿足設計要求的地質勘察報告要求予以補充。要求考慮當地有無暴雨、臺風的影響，是否會出現由于地表水不能及時排除而引起地下水位提高。土建設計人員應結合對地下水位和地質情況的了解，與水工藝設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、投產年限等諸多因素，制定出方案。例如當地下水位較高或地質剖面有流沙層時，設計人員應考慮是否可適當抬高基底標高，減少浮力對結構影響及避開流沙層。四、伸縮縫和后澆帶的設置伸縮縫的設置根據設計規(guī)范，矩形構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，又為超長水池不設縫、少設縫提供了可能。設計人員在具體設計時應根據地基、氣溫等工程情況，考慮是否設縫及相應的施工方法，認真進行計算并采取適當設計措施。一般水池設計中，對結構強度、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。大多數出現裂縫的工程實例表明，設計對溫度、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：水池類構筑物并非必須保證不開裂，對設計人員來講重要的是做好裂縫的控制。一方面設計人員要事先對可能的不利因素及其影響予以預防，另一方面在施工過程中萬一發(fā)生較大裂縫要有相應的處理方法及技術措施，確保工程交付驗收及投產后的安全生產及運行需要。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，裂縫的數量及寬度也越大；混凝土收縮越大，裂縫的數量及寬度也越大。因此，設計人員要從設計與施工兩個方面來加強控制。設計方面，增加配筋率或減小鋼筋直徑能增加混凝土的極限拉伸，因此在結構設計時，在節(jié)點應力集中處或大體積混凝土中沿截面均勻配置細、密的構造鋼筋或鋼筋網片，可提高構件的抗裂能力。施工方面，不要過分強調加快工程進度，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，特別是夏季和大風天氣。加強對允許伸縮縫間距的計算。從設計方案來講，設計盡可能采用無縫設計以滿足施工的連續(xù)性及減少施工難度。在設計過程中，設計人員要詳細收集相關資料，針對地基軟硬及溫差大小，選擇伸縮縫的間距。一般水池設計時主要考慮施工階段的最不利溫差和混凝土收縮產生的當量溫差，保證由于綜合溫差對混凝土產生的拉應力與混凝上相應齡期的極限抗拉強度之比值符合安全要求，并按此條件復核設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。當構筑物及時回填土時，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地年平均溫度；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)定時溫度應取當地月平均最低溫度［2］。對設計考慮設置伸縮縫情況，建議伸縮縫從基礎墊層就斷開，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Cx值才切合實際。后澆帶的設置當設計較長矩形水池時，設計可采用后澆帶或UEA加強帶等施工方法來減少混凝土收縮產生的當量溫差及不利溫差。后澆帶的設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生的當量溫差，從而增大了構筑物伸縮縫的允許間距。后澆帶的間距首先應考慮要能有效地削減溫度收縮應力，其次考慮與施工縫結合。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)生產和環(huán)境保