前言：中文期刊网精心挑选了给水排水工程结构设计规范范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
给水排水工程结构设计规范范文1
给水排水工程中通常包括房屋建筑、水池构筑物、管道和附属工程，而水池构筑物往往占大部分工程量，成为整个工程结构设计的主要内容。而水池构筑物和房屋建筑结构设计有明显的区别，结构工程师在设计时对此应有充分的认识，以保证结构设计满足工程要求。
1 执行规范
钢筋混凝土水池构筑物的结构设计时，需遵循的设计规范有：
（1）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）；
（2）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；
（3）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）（2006年版）；
（4）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）；
（5）《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》（GB50032-2003）；
（6）《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）；
（7）《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》（CECS 138-2002）。
其中《给水排水工程构筑物结构设计规范》和《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》作为水池结构设计的专用标准，对水池构筑物的基本设计规定、材料要求、结构作用、结构计算和构造要求均作出了相应的规定。
需要注意的是，水池和一般民用建筑的规范要求并不一样，比如《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）的有些规定并不适宜水池构筑物。地下工程的不同防水等级的适用范围是根据人员长期滞留、经常活动或临时活动的场所，防水等级分为四级；而地上、地下水池均根据池体厚度和按水头比计算确定的抗渗等级，高于一般地下工程的要求。《地下工程防水技术规范》要求迎水面钢筋保护层厚度不小于50mm，一般适用于建筑物地下室（人员可以经常用到的地方），此时要对保护层采取有效的构造措施（如配置防裂、防脱落的钢筋网片等）；而《给水排水工程构筑物结构设计规范》对于水池砼保护层厚度的规定：板、壳：与水土接触30mm、与污水接触35 mm；梁、柱：与水土接触35 mm、与污水接触40 mm；底板：有垫层下层筋40 mm、无垫层下层筋70 mm。这是满足《混凝土结构设计规范》规定板、墙在二类环境的混凝土保护层最小厚度的。
2 结构荷载
水池结构上的作用可分为：永久作用（结构自重、土的竖向压力和侧向压力等）；可变作用（池顶盖上的活荷载、地下水压力、流水压力、地面堆积荷载、温湿度变化作用等）；偶然作用（地震作用等）。【1】
作用在水池上的侧向土压力，规范按朗金公式计算主动土压力，这与土的重度和内摩擦角有关。同时要考虑地下水位以下的池外水浮力，使土的有效重度降低而对土压力的影响。地下水对池体的浮力需要抗浮验算，分别计算水池的整体抗浮和局部抗浮，根据工程地质勘察报告和当地水文地质条件确定抗浮水位，既保证使用阶段的结构安全又要考虑不利工况下的抗浮安全。对于大型水池、地下水池和地下水丰富的地区，抗浮验算尤为重要。
温、湿度作用对于地上水池的计算不容忽视。壁面温差的低温一侧受拉，对冬季应考虑温差作用。温差和湿差不需要同时考虑，对夏季应考虑湿差作用，由于效果与温差相似，设计时将湿差折算为当量温差按10°C计算。按规范要求设变形缝的水池，可不计算温湿度变化作用，对水池构件的中面温差作用一般也不作计算。
水池设计时，地基不均匀沉降引起的永久作用，需计算水池构筑物的沉降量。考虑到钢筋混凝土水池的结构整体性比较好，设防烈度8度以下可不进行抗震验算，但仍需满足抗震构造措施要求。
3 池体选型
水池设计时，应选择合理的体型和适当的壁厚。为了结构受力的合理性和工程造价的经济性，池壁和底板尽量设置为双向板，这就要求池体的选型尽量规整。当水池长度较大时需设适应温度变化的伸缩缝，所以水池尽量布置适当的长宽，这需要和其他专业之间沟通和反馈。
对于池壁厚度的确定，按经验值通常按hB/20左右选取（hB为池深），通常选取在250～500mm之间。池壁太薄，既不符合规范也给施工增加难度；池壁太厚，可能使计算结果为满足最低配筋率而不经济，也对温湿度作用不利。底板厚度一般为池壁厚度的1.2～1.5倍，底板的抗弯刚度要大于池壁才能满足作为固端约束的要求。底板对池壁的嵌固作用效应的程度与池壁高度、底板单位截条的弹性特征有关，而底板单位截条的弹性特征又与底板的厚度、地基的基床系数有关。当土质较好时，底板厚度可取1.2倍池壁厚度；当土质较差时，底板厚度可取1.5倍池壁厚度。
4 池壁设计
水池结构内力分析计算时，合理的选择结构计算简图，与实际情况相符的边界条件的假定，才能保证结构设计的准确可靠。池壁的计算形式通常可分为：（1）三边固定顶端自由或简支板；（2）深池可按上部三边嵌固一边自由或简支板、下部水平闭合框架两部分；（3）浅池按悬臂式挡水墙。
池壁顶端和盖板现浇时可按铰接考虑；当池壁设置走道板时，走道板需具有足够的刚度，方可作为池壁的铰支端。对于比较大的水池，可设扶壁柱和拉梁，考虑做成梁柱框架可节省工程投资。扶壁柱承受的荷载面积，由池壁计算简图确定。
池壁设计时，须考虑水平角隅的计算问题，浅池壁板的水平向角隅处的局部弯矩应计算；池壁的计算应考虑和底板的弯距分配，这对池壁底部配筋有较大的影响。池壁底部钢筋较密，注意满足规范对钢筋间距不宜小于100mm的要求，而且钢筋间距太密会影响混凝土振捣。
5 底板设计
如上所述，底板厚度不宜太小，按1.2～1.5倍池壁厚选取，既保证底板的刚度也是考虑池壁与底板节点平衡。底板的计算简图可采用四边嵌固板计算。
底板跨度较小时，假定地基反力按直线分布，可认为底板是固定支撑于池壁上的。此时作用于底板上的池内水重和底板自重与它们引起的地基反力相抵消，而不产生弯曲应力；由池壁和池顶、支柱作用在底板上的力所引起的地基反力，会使底板产生弯曲应力。对于多格水池分格盛水时，地基反力可按照局部均布荷载下的直线分布的原则计算，应分格满池最不利布置进行静力计算。处于软土地基或底板跨度较大时 ，应按弹性地基上的板计算，按文克尔假定或半无限弹性体假定计算。
6 构造措施
（1）水池受力构件的混凝土强度等级不低于C25，严寒和寒冷地区不低于C30。控制水胶比和良好的骨料级配，保证混凝土浇捣密实。
（2）根据最大作用水头与混凝土厚度的比值，确定抗渗等级为S4、S6、S8，一般水池采用S6可满足要求。水池混凝土的密实性满足抗渗要求时，一般不作其他抗渗处理。
（3）池壁相交处、池壁与底板相交处均设腋角和构造钢筋，该处钢筋锚入相邻池壁和底板，满足最小锚固长度的要求。水池受力钢筋计算主要由裂缝验算控制，考虑造价因素，采用二级钢要优于选择三级钢。
（4）《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》要求敞口水池顶端宜配置水平向加强钢筋。为加强结构的薄弱处，设计时在池壁顶部和底部均加设水平向钢筋。
（5）处于土基上的现浇钢筋混凝土水池，地上水池不超过20m，地下水池不超过30m应设置伸缩缝。当混凝土加外掺剂或设置后浇带时，可缓解温度效应，设计时可酌情考虑伸缩缝间距。
水池结构设计须建立在正确的计算模型基础上，选取合理的静力计算简图，计算结果满足强度和裂缝要求，同时注重构造要求，以完善的结构设计满足相应规范和工程要求。
给水排水工程结构设计规范范文2
摘要：随着建设工程的日益增多，出现了大量地下室的设计。怎样在地下室侧壁设计中做到既安全又经济成为摆在结构设计人员面前的课题。对地下室侧壁裂缝控制的设计和施工措施也是本文要探讨的。本文结合工程实际经验，浅谈地下室侧壁设计的几点体会，可供同行参考。
关键词：地下室侧壁；水平荷载；设计；裂缝
Abstract: with the construction project of growing, there appear a large number of basement design. In the basement wall design how do both safe and economic become structural design personnel in front of the subject. To the basement wall crack control of the design and construction measures is also in this paper, we discuss. Combined with the engineering practice experience, showing the basement wall design some experiences of, available for reference to fellow.
Keywords: the basement wall; Horizontal load; Design; crack
在近几年的建筑工程设计中，大部分的建筑工程都设计了地下室。大量地下室的建设，有效地解决了上部建筑物使用时的配套设施的位置，如用作车库、人防、设备用房等；且满足了结构设计对建筑物基础埋深的需要。本人近年做过多个地下室的结构设计，下面就简单谈谈本人对地下室侧壁设计的几点经验和体会。
1侧壁的主要功能和设计原理
作为地下室的围护构件，地下室的侧壁主要有两个功能：一是支挡地下室以外的水和土体的压力（人防地下室还要承受人防荷载），二是作为竖向构件承担垂直荷载。大多情况下，侧壁总是以大偏心受压构件的形式出现的。作为常用的设计方法，一般按纯受弯构件，支座情况按底板固结，顶板简支进行侧壁设计，不计大偏心受压构件压力的有利影响。侧壁的厚度可根据实际情况确定，一般情况下不会小于250mm。
2侧壁荷载的选取
地下室侧壁受到的水平荷载主要有三种：土压力、水压力和由地面荷载所产生的侧压力。对于人防地下室，还有人防荷载。
水压力的计算主要看地下水的水位取值，其依据就是岩土工程勘察报告中提供的抗浮设计水位。对于人防荷载，其值按人防设计规范。
地面荷载产生的侧压力相当于当量土体产生的侧压力，当量土体的底部土压力等于地面荷载：
He=Q/γQe=He*γ*K=Q*K
上式中He为当量土体高度，Q为地面荷载，Qe为地面荷载产生的侧压力，K为侧压系数。
土压力的计算，关键问题就是侧压系数K的计算方法，不同的计算模型导致K值的差异很大，导致侧壁的配筋结果差异极大。目前常见的土压力计算方法有三种，一是按照静止土压力计算K值，二是按照主动土压力计算，三是基于库伦土压力理论的基础规范公式(GB5007的附录L)。实际上也可以采用《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069)的方法。该规范规定，对于作用在开槽施工地下构筑物上的侧向土压力，应该按照主动土压力计算；主动土压力系数Ka应根据土的抗剪强度确定。当缺乏试验资料时，对砂类土或粉土，Ka取0.33；对于粘性土Ka可取0.25~0.33。从实用出发，计算土压力的K值可以取0.35左右。
当地下室侧壁有人防等效荷载组合时，可以按照人防规范的相关规定，采用弹塑性方法验算配筋。一般情况下，人防组合配筋起控制因素。
3 侧壁的裂缝控制宽度的取值
除了按照承载能力极限状态进行侧壁的配筋设计外，还应该验算正常使用极限状态下的裂缝宽度是否满足规范要求。对于深圳地区，由于地下水位较高，地下室结构的侧壁裂缝主要由水压力控制。因此，侧壁裂缝宽度的限值，不宜直接采用混凝土规范(GB50010)中3.4.5条的规定。该条的注5明确指出，对于处于液体压力下的结构构件，其裂缝控制要求应符合专门标准的相关规定。这里的所说的专门标准，本人觉得可以依据的主要有两本规范：一是《地下工程防水技术规范》(GB50108)，二是《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069)。该规范1.0.1条的条文解释明确指出，该规范所指的地下室适用于有人员在内工作和生活。因此，对于一般作为地下车库及设备用房的民用建筑地下室，不宜采用该规范。在此，可以 采用《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069)的条文内容，该规范5.3.4条规定，对于清水池，最大裂缝宽度为0.25mm。
4 侧壁裂缝的计算方法的选取
侧壁的裂缝计算涉及两个问题，一是水位的取值，二是裂缝宽度的计算方法。裂缝计算属于正常使用极限状态的范畴，因此，作为活荷载的水，理应同荷载规范里的活荷载一样，有一个准永久系数，因此，裂缝计算时应该采用常遇地下水位。 关于裂缝宽度的计算方法，现行混凝土规范7.1.2条的条文解释明确指出，对沿截面上下或周边均匀配置纵向钢筋的构件裂缝宽度计算，由于研究尚不充分，该规范未作明确规定。因此，侧壁裂缝宽度的计算方法不应直接采用该规范的相关公式。目前，侧壁的裂缝宽度计算方法只能按照《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069)的附录A方法。该附录中的裂缝宽度计算公式为：
Wmax=1.8Ψσsq(1.5c+0.11d/ρte)(1+α1)ν/Es
Ψ=1.1-0.65ftk/ρteσsqα2
由上式可知，该规范提供的裂缝宽度计算方法与混凝土规范7.1.2条有较大的区别，一是各系数取值均比混凝土规范小，二是计算钢筋应力时采用准永久组合，而不是混凝土规范的标准组合值。因此，相比于混凝土规范，该规范的裂缝计算宽度会明显减小。另外，由于侧墙实际上均为压弯构件，真正的裂缝宽度还会小于上述按纯弯构件计算所得裂缝宽度。
5 侧壁裂缝的控制措施
目前很多地下室的长度、宽度均远远超出了相关规范的30米伸缩缝间距要求值，侧壁的裂缝越来越常见。除了正常计算外，配筋的构造也很重要。多数情况下，地下室侧壁的水平分布钢筋置于外侧，以抵抗侧壁长向的温度应力；水平分布钢筋的配筋除了满足计算要求外，其构造配筋率宜为每侧0.25%，钢筋间距不宜大于125mm。还可以对侧壁的层高中部水平钢筋予以特别加强，比如该部分的1.0米高度范围内水平钢筋加密设置。
在施工材料上，可以通过选择低水化热的水泥品种、减少水泥用量、掺加相当数量的优质粉煤灰、采用形状及级配合理的砂石材料、减少砂石材料的含泥量、控制合理的水灰比等方法，减少混凝土的水化热，提高混凝土的品质。
给水排水工程结构设计规范范文3
关键词： 管桩；水池设计；间距
前言
预应力高强混凝土管桩在土木工程很多方面都有应用，单桩承载力高是其一大特点，为了减少桩基相互影响，各种规范都对管桩的最小间距做出了规定。水池做为常见的给排水构筑物，体型简单，荷载相对均匀，在软土地基中采用PHC桩作为水池结构基础亦有广泛应用。在行业内相关规范中，根据成桩工艺和地质土层情况不同，对PHC桩最小桩间距做了明确规定，但对最大桩间距未给出布置要求。在水池的基础设计中，如何确定管桩的最大间距，本文进行了一系列探讨。
1 管桩间距在各个规范中的规定
为避免管桩尤其是挤土类管桩在前后施工过程中的互相影响，《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）和《锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程》DBJ/T 15-22-2008均对最小间距必须进行限制。
在软土地基的水池工程设计中，许多水池荷载较为均匀，对地基承载力要求比较低，采用管桩基础主要是为了控制沉降，单纯根据承载力计算布置的管桩间距偏大，如何控制最大间距需进一步讨论。
2 设计资料
本工程为广东省中山市某污水处理厂，以厂内构筑物二沉池为例。二沉池内半径20m，池深4.9m，最大运行时水位深度为4.4m，要求正常运行时地基承载力不小于59KPa。根据勘察报告资料，场地等级为中等复杂场地，地基等级为中等复杂地基，本工程的建筑设防水位建议按设计地面考虑。
基础采用锤击式预应力混凝土管桩，选用“《预应力混凝土管桩》（10G409）”中“PHC 400 AB 95-30a”，桩尖采用十字形，管桩桩端进入（4-2）强风化岩深度不小于1.8m。
3 最大桩间距计算过程
根据《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》CECS 138：2002要求，水池桩基础设计中需同时考虑以下几方面因素：（1）桩基础竖向受压承载力要求；（2）桩基础竖向抗拔力要求；（3）底板受桩基础冲切力计算；（4）桩身抗拉承载力计算；（5）桩身抗压承载力计算等方面综合确定，取计算结果中的最小值作为桩基础布置中的最大桩间距。
根据地质勘查资料，拟采用桩长30m直径400mm的预应力混凝土管桩作为本构筑物基础，假定桩基础按正方形布置（横纵方向间距一致）进行计算。
3.1 桩基抗压承载力计算
3.2 桩基础抗拔承载力计算
经计算，考虑桩基础抗拔承载力确定最大桩间距为dmax=3.0m。
3.3 底板抗冲切计算
设计底板采用C30级混凝土，厚度500mm，底板下皮混凝土的保护层为50mm，钢筋直径20mm，根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010中6.5.1-1式计算底板抗冲切承载力为
根据计算得出考虑桩基础抗压承载力确定最大桩间距为dmax=4.5m。
3.4 桩身抗拉承载力计算
经计算，考虑桩身抗拉承载力确定最大桩间距为dmax=4.6m。
3.5 桩身抗压承载力计算
经计算，考虑桩身抗压承载力确定最大桩间距为dmax=6.2m。
3.6最大桩间距的确定
以上各项计算结果如下表所示，经比较当控制满足桩基础抗拔承载力要求时，最大桩间距需控制在3.0米以内，间距最小，故综合确定本水池最大布置间距不得大于3.0米。
4 结束语
预应力高强混凝土管桩在水池结构桩基础设计应用中，管桩最大桩间距需根据桩基抗压承载力、桩基抗拔承载力、底板抗冲切承载力、桩身抗拉承载力、桩身抗压承载力等多方面综合考虑，取各项因素计算所得桩间距的最小值作为最大桩间距的控制标准，以达到确保水池结构安全和控制地基处理造价的目的。
⒖嘉南
[1]JGJ94-2008.建筑桩基技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社.
[2]DBJ/T 15-22-2008.锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程广东省标准.
[3]10G409.预应力混凝土管桩[S].国家建筑标准设计图集.北京：中国计划出版社.
[4]CECS 138：2002.给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程[S].北京：中国工程建设标准化协会.
给水排水工程结构设计规范范文4
关键字：沉井；设计要点；中风化；软硬不均；设计；
0引言：沉井，顾名思义，是一种在地面上制作、通过机械或人工取除井内土体的方法使之沉到地下某一深度的井体结构，具有井壁同时兼做基坑坑壁支撑的特点。广泛用于取水构筑物，矿山竖井，桥墩等。
1工程概况：本工程水泵站均采用沉井工法，为墙板地下结构，结构使用年限为50年，建筑结构的安全等级为二级，沉井底部受力层在不同区域为粉质粘土层、全风化层、中风化层。墙身采用C30强度等级的混凝土，采用C20素混凝土封底砼。
2.1设计要点：
一、场地选择：沉井应选择在平坦开阔的地方，如是斜坡地要防止不均匀土压力，避免选择在地质不均匀的地方，在一定范围内不得有现状建构筑物，地下不得有现状管线等，本文提到的沉井规划可利用场地较小，泵站设置在规划红线区域内的中间位置，避免对周边市政路和房屋产生影响，泵站周边设置厂区路。
二、施工方法选择：沉井的施工方法应根据工程地质和水文地质资料结合施工条件决定，从地质报告及地质资料分析，详表一，泵站局部出现强透水层，有可能出现流砂或补给水量很大而排水困难，故从地质情况分析宜选择不排水下沉，但不排水下沉工期长，费用高，由于透水层较薄，可采取止水措施解决，故最终选择“排水沉井+搅拌桩止水”的工法，详表二，沉井四周土的破坏棱体范围，一般可按下式估算：L=Htg（45-(Φ/2）)，为防止下拉荷载引起断桩，搅拌桩与沉井壁的应保持不小于L的安全距离。罗村沉井穿越土层全周长皆为透水层（珠三角地区的淤泥仍可定义为透水层），由于止水效果是排水下沉的关键，大范围止水效果存在风险或不理想，故选择不排水下沉。
三、制作沉井前的准备：表层土较为软弱的情况下，场地应先换填表层松散土1m～2m，使得上部压力扩散至软弱层后小于软弱层的承载力，换填材料一般为粗砂；由于刃脚面的面积较小，容易对下部土体产生下切力，刃脚之下可选择枕木扩大其接地面积，也可根据实际情况，选择砖砌扩大刃脚或砼块与砖砌刃脚相结合的方式，详图一，且应结合第一节井壁重量来计算枕木接地面积、混凝土垫层厚度等。砖砌刃脚和混凝土垫层不宜过大过厚，否则凿除时间过长，容易导致沉井初沉阶段即倾斜。
四、下沉次数的确定：一般地，分次下沉次数应根据沉井的高度、施工条件、
地基承载力、下沉系数、下沉稳定系数、下沉过程中刃脚每次停顿的目标土层等确定，每节沉井的高度仍需结合浇捣混凝土的高度决定，一般应控制在3m～5m，。
图一：刃脚支承方式
枕木支承扩大刃脚 砖砌支承扩大刃脚 砼块与砖砌联合扩大刃脚
表二 泵站和南村泵站关于沉井与基坑的比较
施工工法 造价 工期 对环境影响 对周边建（构）
筑物影响
不排水沉井 中等 中等 小 中等
排水沉井+
搅拌桩止水 低 短 中等 小
钻孔桩+旋喷桩支护开挖 高 长 大 大
表一：三个泵站地质剖面图
长洲岛污水泵站地质 南村污水泵站地质 罗村污水泵站地质
六、壁厚的确定：1、受力需要：壁板厚度应有一定的刚度和强度，排水下沉的壁厚主要来自外水土压，封底前可截取一延米的水平闭合框架计算，封底后参照设计水位和土压力按单块板或水池结构计算，不排水下沉的沉井，封底前按外土压力加2～3m水头差压力，同样截取一延米的闭合框架计算，封底后同排水下沉。砂、砂质土按水土分算，粘土、粉土、淤泥质土可按水土合算。2、下沉需要，下沉系数应大于1.05，依靠自重克服其摩擦力，但应与配重相结合考虑，太重时，下沉系数过大，不利于下沉稳定，下沉稳定系数一般控制在0.8~0.9。3、抗浮要求，南方地区的沉井由于地下水较高，适当的壁厚，可抵抗浮力的作用，并有可能降低配筋率。4、抗渗要求，井壁靠自身混凝土抗渗，水头差较大时，对应抗渗系数应有最小的壁厚要求。5、抗拉断验算要求，当刃脚掏空，井壁仅靠与土之间的摩擦力维持平衡，井壁产生竖向拉力。
七、沉井的常见构造，1、沉井的长宽比一般不大于2.0，重心居中，分隔对称，刚度对称且无薄弱环节；2、刃脚根据土质软硬程度选择不同的形式，详图二；
图二：刃脚大样
干封底型 常用型 减摩型 硬土型 清障型
3、刃脚踏面宽度可随土层软硬调整，软土一般在0.4~0.6m，硬质土一般在0.15~0.3m取值；4、为确保突沉时人身安全，斜面与水平面的夹角一般在50°~60°；5、刃脚内侧和凹槽在下沉前应凿毛，以利于新旧混凝土的结合防渗漏，凹槽深度在150~200mm为宜，过大，则削弱井壁，过小，则抗渗和抗剪能力降低；6、沉井内受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于35mm，计入磨损对保护层的影响；7、刃脚竖向钢筋应设置在水平向钢筋的外侧，并锚入根部以上；8、沉井壁板在底板厚度范围内设凹槽时，其深度不宜小于150mm；9不设刃脚的底梁和隔墙的底面距沉井刃脚底的距离，不宜小于500mm，主要是避免顶到土层影响下沉；10、南方地区地下水丰富，封底混凝土可能因各种原因与刃脚和壁板接触不好，导致部分地下水会渗过封底砼对新浇筑的底板产生压力进而破坏，故偏于安全的设计是多设置若干道砂滤罐，有横隔墙分开的区域，应分别设置砂滤罐，详图三。
图三：滤股大样图
2.2设计计算的主要内容：
结合三个具体的沉井实例，进一步阐明沉井的技术要点。
一、 平面尺寸与高度满足给排水工艺要求，由于沉井为矩形容易下沉，故有些进
水泵站工艺虽只需“手榴弹”型已可满足使用要求，但设计应做成矩形才方便下沉施工，多余部分为中空，里面一般是填土帮助抗浮，且一般在里头设置爬梯方便安装和检修管道，详图四。
图四：泵站外部尺寸调整
二、 地基承载力验算和地基变形验算：三个沉井持力层分别为强、中风化层和粉
质粘土，粉质粘土地基承载力特征值160Kpa，经过深度修正承载力值可超400 Kpa，满足设计要求。
三、 抗浮验算：罗村沉井为不排水沉井，施工阶段抗浮出现在封底后抽干里面的
水浇注底板，规范要求不计摩阻力的前提下抗浮稳定系数应大于1.，计算得到抗浮系数为1.015，满足，如此时不能满足则应适当降低井外水位，超深沉井可适当计入摩阻力的有利影响，施工阶段如满足抗浮则使用阶段一般能满足，因顶板、泵基础、池内最低水位的水及上部结构等对抗浮有帮助，验算得到抗浮系数为1.19，满足《给水排水构筑物设计规范》关于抗浮系数大于1.05的要求；使用阶段抗浮出现在上部土建结构完成后，此时继续借助井点降水已不可行，必须自身重力能够抵抗水浮力，故底板往往须用拉筋与封底砼可靠连接，局部格室设置成填土（素砼）区，如图四。南村沉井和长洲岛沉井周围有搅拌桩一圈，排水下沉的沉井，可不验算施工阶段抗浮，由于有上部结构，经验算满足使用阶段要求。
四、 下沉系数与下沉稳定系数：下沉稳定与否直接关系到沉井施工的成败，是沉
井计算的重中之重，下沉系数须满足kst≥1.05，
kst＝（Gk-Ffw，k）/ Ffk，式中
kst―下沉系数，Gk ―沉井自重标准值（KN），Ffw，k―下沉过程浮托力标准值（KN），Ffk―井壁总摩阻力标准值（KN），fk――单位摩阻力标准值（Kpa），
当下沉系数过大，或遇到淤泥等软弱土层时，须验算下沉稳定计算，下沉稳定系数需满足0.8～0.9，kst,s＝（Gk－F’fw，k）/(F’fk+Rb)，Rb为沉井刃脚，隔墙和横梁下地基土极限承载力之和（KN）；罗村沉井下沉至某段为淤泥，反复调试下沉稳定系数仍过大，最后采用沿着刃脚周长一圈每隔若干米施工一根搅拌桩，搅拌桩水泥参入量为一般承重型搅拌桩的四分一，以避免压断桩，根据复合地基承载力计算，改善后地基承载力应从淤泥提升至淤泥质土等级，验算后满足下沉稳定要求，南村沉井下沉至某段时，遇到中风化层，长洲岛沉井局部微风化层，设计时预先将刃脚宽度尽量取低值，外加角钢保护，接触中风化的部分壁板涂抹剂已可满足，接触微风化的壁板宜预埋循环注浆管，以减少摩阻力并适应平面上的软硬不均，另外，还将刃脚做成图二所阐述的“减摩型”，并在施工图注明必须先挖硬质土，才挖软质土，逐层开挖，最终三个沉井都顺利下沉到位。
五、 刃脚计算：方形沉井和圆形沉井计算公式不同，刃脚计算按成因分成两种工
况，第一种工况为下沉至设计标高，刃脚内侧全部挖空，在水土作用下刃脚向内弯曲，套用公式M=(2qB+qA)h12/6计算出弯矩，并对应刃脚有效计算截面进行配筋，第二种工况为下沉时，自重在刃脚踏面和斜面上产生的垂直反力和水平推力，刃脚向外弯曲计算。
小结：沉井是一种特殊的结构，有其独特的优点，不但可以作为外壳部分，而且挖土下沉的过程中可作为开挖支护，省去了开挖支护的费用，沉井对周围建筑物影响小，施工方便，深度越大，则沉井的优点就越为显现，熟悉掌握沉井的设计要点与技巧，结合现场情况与施工条件，提前确定施工方案，再按既定方案分别从施工阶段和使用阶段核算，另外，沉井只要做好措施能适应淤泥甚至微风化地质，适应土层较广，值得重视的是，钻探资料应齐全且适当加密，它是沉井成功的先决条件，另外，沉井还是一项实践性很强的施工技术，设计应结合新技术的特点进行针对性优化。
参考文献：
[1] 协会标准：给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程 （CECS 137：2002）
[2] 葛春辉 钢筋混凝土沉井结构设计施工手册 中国建筑工业出版社
[3] 国家规范：混凝土结构设计规范（GB50010-2002）
[4] 国家规范：给水排水工程构筑物结构设计规范（GB50069-2002）
[5] 国家规范：建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）
给水排水工程结构设计规范范文5
关键词：钢筋混凝土水池；结构设计；构造；荷载组合；裂缝
Abstract: the reinforced concrete pool design requirement and attention problems for a more detailed description, puts forward some problems in the design process, the processing method also puts forward the structure design of reinforced concrete pool of general construction requirements.
Keywords: reinforced concrete pool; Structure design; Structure; Load combination; crack
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
引言
随着我国四个现代化建设的开展，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，水池类构筑物工程建设逐年增多。因耐久性和实用性方面的要求越来越高，钢筋混凝土已经作为水池的主要砌筑材料。钢筋混凝土水池在炼油化工建设中是一种应用极为广泛的构筑物，大量用于储存水、油和污水等介质，在炼油厂给排水工程中最常见的是清水池、蓄水池、隔油池、中和池、曝气池、沉淀池、反应池及消防水池等。
一、钢筋混凝土水池分类及应用
钢筋混凝土水池根据结构形式分为圆形水池、矩形水池；按施工方式分为整体式、分离式、装配式；根据池壁的高宽比分为浅壁池、一般壁池、深壁池；根据池室布局可分为单格水池、多格水池和多排多格水池等。根据埋置深度分为地上式、地下式、半地上式。水池从用途上可分为两大类:一类是水处理水池，另一类是贮水池。由于多数建于地下或半地下，质量较好又可节省材料。水池埋入地下后，温度及风化作用等因素影响较小，而且池壁外土压力能平衡部分或全部池壁内的水压力。因而，采用材料又依据水池容积耗费材料等而定为砖砌池壁及钢筋混凝土池壁两大类。无论是矩形还是圆形、预制还是现浇的池体，由于多种原因产生变形所引起的池体结构裂缝(包括池顶板、壁板、底板)都是难免的，都要使裂缝严格控制在规范允许的范围内(一般水池裂缝规范允许0.2mm) 。同时，在给排水工程的污水处理厂设计中，水池的设计占很大比重，其土建投资约占整个处理厂土建总投资的70%一80%，因此，水池结构设计的技术与经济合理性显得尤为重要。
二、钢筋混凝土水池的结构设计
1.结构设计应符合的规定
a.各种结构类别、形式的水池均应进行强度计算。根据荷载条件、工程地质条件和水地质条件，决定是否验算结构稳定性。
b.钢筋混凝土水池应进行抗裂度或裂缝宽度验算。满足正常使用要求时，控制裂缝开展是必要的，对于圆形水池或矩形水池的某些部位（例如长壁水池的角隅处），其受力状态多属轴拉或小偏心受拉，唧整个截面处于受拉状态，这就需要控制其裂缝出现；更多的构件将处于受弯，大偏心受力状态，从耐久性要求，需要限制其裂缝开展宽度，防止钢筋锈蚀影响水池的使用年限，这里面也包括混凝土的抗渗，抗冻以及钢筋保护层厚度等要求。
c.对于建于地下水位比较高的场地的水池，还应进行水池抗浮验算。
三、钢筋混凝土水池的一般构造要求
1.钢筋混凝土贮水或水处理构筑物，其壁、底板厚度均不宜小于200mm。主要是从保证施工质量和水池的耐久性考虑，水池的钢筋净保护层厚度不宜太小，也就决定了构件的厚度不宜太小，否则难以做好混凝土的振捣密实性，就会影响其水密性要求，并且将不利于钢筋的防锈，从而影响水池的使用寿命。
2.水池各部位构件内，受力钢筋的混凝土保护层最小厚度（从钢筋的外缘处起），应符合《给水排水工程构筑物结构设计规范》中表6.1.3的规定。钢筋混凝土结构的使用寿命通常取决于钢筋的严重锈蚀而导致破坏。钢筋锈蚀可有集中锈蚀和均匀锈蚀两种情况，前者发生于裂缝处，加大保护层厚度可以延长碳化时间，亦即对结构的使用寿命提高了保证率。另外，对钢筋保护层厚度去稍大一些，有利于混凝土（钢筋与模板间）的振捣，对混凝土的水密性是有好处，也就提高了施工质量的保证率。
3.钢筋混凝土墙（壁）的拐角及与顶、底板的交接处，宜设置腋角。腋角的边宽不应小于150mm，并应配置构造钢筋，一般可按墙或顶、底板截面内受力钢筋的50％采用。
四、钢筋混凝土水池计算的荷载组合
对于非地上式水池，池壁的水平向荷载包括：池内水压力，池外土压力（包括地面活荷载影响和地下水位所处的位置的影响）；垂直向荷载包括：池内水重和池外土重。为了简化计算，通常池内水压力可按齐顶水压计算。荷载不利组合分为：a.池内有水、池外无土；b.池外有土、池内无水。结构模型可按一端简支，一端固定的单跨梁或者三边固定，一边简支的双向板来计算。对于地上式无顶盖的水池，池壁可按悬臂板来计算。如果是水池顶板荷载包括：恒载（顶板和抹灰自重、覆土重），活载（考虑是否通车或消防车，按规范取相应值），结构计算模型可按一般的双向板来计算；水池底板荷载：顶板自重、满水重量，结构计算模型可按无梁楼盖计算。由于水池的底板和池壁都相对比较厚，对于一般的水池（壁高不超过3.5m），起控制配筋的不是强度而是裂缝宽度。
五、钢筋混凝土水池裂缝控制措施
1.将基础与池壁的混凝土浇筑间隔时间缩短至10d左右，以减小基础对池壁的水平阻力。
2.模板拆除后及时回填土，以控制混凝土早期或中期开裂。
3.适当配置水平钢筋：配筋尽可能采用100～150mm间距，配筋率宜在0.3％～0.5％之间。
4.缩短伸缩缝距离，将伸缩缝缩短至8mm左右。
5.优化混凝土配合比：选用低水化热的水泥，将混凝土塌落度减小至14mm以下。
6.混凝土浇筑：a.采取跳仓浇筑法，其间隔时间控制在一周以上；b.在高温季节用帐篷将砂石骨料覆盖，控制混凝土的出机温度；用保温材料将混凝土输送管道包裹，降低混凝土的入模温度；c．分层浇筑混凝土，厚度控制在500mm以下。
7.混凝土养护：缩短带模养护时间，且保证混凝土连续养护时间不少于14d。
六、大型水池结构无温度伸缩缝处理方法
1.设置混凝土后浇带。当池体长度超过国家规范的要求时，不设温度伸缩缝，而设置1～2m宽的后浇带。该法只能解决施工期间混凝土的收缩问题，并不能解决季节温差（湿差）所产生的温度应力问题。尤其对于水池类结构，随着时间的延续，后浇带很难保证池体混凝土不发生开裂，渗水。
2.使用混凝土膨胀剂。掺加膨胀剂的目的就是在混凝土中产生膨胀应力。但产生的膨胀应力值是有限的，也就是说，超过一定的界限就起不到应有的作用。从工程耐久性考虑，水池结构不宜使用含钙矾石类的膨胀剂。因为膨胀剂中的延迟钙矾石生成现象，会给水池结构带来灾难性的后果。
3.预应力技术。用有粘结或无粘结预应力钢绞线来解决温度应力问题。当池体长度和宽度都较大时，不设温度伸缩缝，而在池壁、底板水平方向均施加预应力来解决温度应力问题，这是从根本上解决水池裂缝问题的方法。采用预应力无缝整体水池设计，建造出来的水池结构耐久性更强，且比传统分缝水池节约造价7％～20％左右。
七、结语
1.池底和池壁一次浇筑完成，不留施工缝，配置φ10@150水平钢筋可满足不设伸缩缝要求。
2.若池底和池壁分两次浇筑，距池底500mm处，留一道水平施工缝，配置φ12@120水平钢筋，施工质量良好，也可不设施工缝。
3.水池类现浇结构，一般厚度不大，高度也不高，这类结构很容易从池壁上部出现边缘效应而引起裂缝。为此，建议在池顶和池底以及水平施工缝的上、下宜各配置4φ16～4φ22的粗钢筋予以加强，也称此部位为“暗梁”。这样，易裂的薄弱部位的含钢率均大，混凝土的极限拉伸提高，从而结构的抗裂性得到增强。
参考文献
[1]《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB 50069-2002.中国建筑工业出版社.
给水排水工程结构设计规范范文6
关键词：温度荷载；煤侧压力
中图分类号：TB21文献标识码： A
0 引 言
大直径圆形煤仓具有环保、占地省、储量大等优点，越来越成为电厂储煤的首选形式。大直径圆形煤仓的挡煤墙需要承受近20m高的煤侧压力、网架自重、风荷载以及季节温差和煤自燃引起的内外温差荷载，挡煤墙的设计是圆煤仓设计中至关重要的环节。圆煤仓挡土墙主要承受的荷载工况有：
LC1: 自重
LC2:网架自重
LC3:网架活载
LC4:煤侧压力
LC5:煤侧摩擦力
LC6:承台内侧煤压力
LC7:环境升温荷载
LC8:环境降温荷载
LC9：地震下煤侧压力
LC10：地震下煤侧摩擦力
LC11：由于煤表面温度升高引起的结构内外温差荷载
LC12：风荷载
在研究过程中，我们发现煤侧压力（包括LC4、LC5、LC6）、地震荷载(LC9和LC10)和温度荷载(包括LC7、LC8、LC11)为影响结构设计的主要因素。本文将主要针对这两类荷载形式进行讨论。
1煤侧压力计算方法
煤侧压力是圆形煤仓挡煤墙结构承受的最主要荷载，并且由于煤堆高度较大，煤压力计算准确与否直接关系到挡煤墙结构经济性和安全性。
一般散料对挡墙的侧压力公式是依据极限平衡理论推导出来的，即先假定破裂面的位置（即假定破裂角），根据力的平衡三角形得到侧压力与破裂角的关系，再通过微分或数值方法求出侧压力极值及相应的破裂角，并检验此破裂角是否满足初始假定条件，如果不满足，再重新假设破裂面情况进行重复计算。
对于大直径圆形煤仓而言，煤堆破裂角可能有两种种情况：破裂面通过锥顶和破裂面未过锥顶。《钢筋混凝土筒仓设计规范》(GB50077-2003)[1]附录C.0.3 条中给出了浅圆仓贮料压力的计算条件与圆煤仓内堆煤情况不符，规范公式并不适用，需自行推导两种情况煤侧压力的计算公式。
本文从库仑土压力计算公式出发，推导圆形筒仓结构在堆载作用下的侧压力计算公式，如下：
图1.1 滑裂面不过锥顶滑裂面过锥顶
滑裂面不过锥顶时：
滑裂面过锥顶时：
式中，E为煤对挡煤墙的水平推力合力；h 为挡煤墙处煤堆高度；R 为圆煤仓半径；为破裂角（见图2.1-1和图2.1-2）；为堆煤面与水平线夹角；为煤的内摩擦角，为煤与仓壁的摩擦角。利用Excel 软件建立上述两个公式，采用试算法画出曲线,找E 的最大值, 确定破裂面方位。
以惠来和海门电厂为例，堆煤高度h＝18.5m，β＝φ＝38°，煤重度γ=10kN/m3，，煤仓内直径D=120m，临界角为=30°。按破裂面未过锥顶计算的侧压力结果见图2.1-3，E=603.798kN，θ=38°>θ0=34°，公式不成立，不能采用此结果。按破裂面过锥顶计算侧压力结果见图2.1-4，E=561.565kN，=33.5°>=30°，公式成立，采用此结果。
另外，在临界角度30°时，两个公式的计算结果均为E=539.580kN，验证了这组公式很好的一致性。
图1.2按不过锥顶公式计算
图1.3 按过锥顶公式计算
计算出煤的水平推力合力之后，将煤压力通过三角形荷载的形式沿着堆煤高度施加到结构上。煤与墙之间的摩擦力也是通过三角形荷载的方式施加，底部最大，顶部为零。
2地震作用取值的问题
依据《公路工程抗震设计规范》（JTJ 044-89）[2]，挡煤墙承受地震作用可以依据不同的地震烈度，修改煤的内摩擦角，算出新的煤侧压力，会大于不发生地震时的煤侧压力，多出的部分即为地震的影响。以黄埔电厂为例，抗震设防烈度为7度，查《公路工程抗震设计规范》得出地震角为1.5°，β＝φ＝36.5°，煤重度γ=10kN/m3，煤仓内直径D=120m，临界角为=30°，计算得E=577.634kN，=34.5°。
图2.1 考虑地震作用下的煤侧压力
在地震作用下，应采取构造措施防止次结构的倒伏。可以在顶部设置抗拉键来实现。
3温度作用取值的问题
混凝土结构的温度作用是一个十分复杂的问题，混凝土规范里没有明确给出计算方法，《烟囱设计规范》（GB 50051-2013）[3]给出了类似的计算公式。《给水排水工程结构设计手册》（中国建筑工业出版社）[4]中给出了圆形水池池壁在承受内外温差和季节温差时的内力折减系数，分别为0.7和0.2，可以对圆煤仓的设计提供一定的参考，再结合以往的设计经验，决定将挡煤墙在承受内外温差和季节温差时的内力折减系数取为0.7和0.4。
以惠来电厂为例，当地极端最高气温为38.2，极端最低气温为1.6，计算时假定混凝土的合拢温度为20，最高环境温度为40，最低环境温度为0（此气温范围符合广东大部分地区）。于是季节升和季节温降的取值均为20。
挡煤墙的内外壁温差取决于煤的表面温度。煤在正常情况下，其表面温度与环境温度相同，但在自燃的情况下则可以达到几百度。隔热层具有一定的隔热效果，其隔热效率计算如下：
图3.1 隔热层构造大样
隔热层材料采用憎水珍珠岩砖，厚度0.18m，产品主要技术指标应满足如下条件：
1）导热系数：0.075+0.0001TW/m.K；
耐火层材料采用浇注料，厚度0.12m，产品主要技术指标应满足如下条件：
1）耐火度：1500℃；
2）导热系数：0.30+0.0006TW/m.K；
不考虑，冬季时：
混凝土层：
1) 导热系数：1.74+0.0005TW/m.K；
2)厚度取为1m。
于是，圆煤仓壁内外侧温差占总温差的比例为：
设空气温度为0度，煤表面温度为200度，则由外向内的温度依次为：
界面 温度（）
空气 0
混凝土外表面 2.5
混凝土内表面及隔热层外表面 35.9
隔热层内表面及耐火层外表面 176.5
耐火层内表面及煤表面 200
将此温度设为初始温度，计算：
于是，圆煤仓壁内外侧温差占总温差的比例为：
由此计算各层的温度为：
界面 温度（）
空气 0
混凝土外表面 2.86
混凝土内表面及隔热层外表面 40.82
隔热层内表面及耐火层外表面 180.68
耐火层内表面及煤表面 200
若继续计算，各个温度值相差很小，故上述温度及为最终的温度值。因此，当煤表面温度达到200度时，隔热层的隔热效率约为81%。
4 小结
本文介绍了大直径圆煤仓的煤侧压力、地震荷载以及温度荷载的取值，指导了多个国内大直径原煤仓挡煤墙的结构设计，取得了良好的效果。
参考文献
[1] GB50077-2003，钢筋混凝土筒仓设计规范
[2] JTJ 044-89，公路工程抗震设计规范
