淺談清水池設(shè)計(jì)

朱振中

(中國(guó)市政工程西北設(shè)計(jì)研究院有限公司， 甘肅 蘭州 730000)

淺談清水池設(shè)計(jì)

朱振中

(中國(guó)市政工程西北設(shè)計(jì)研究院有限公司， 甘肅 蘭州 730000)

本文針對(duì)城市給水廠內(nèi)的主要構(gòu)筑物清水池的主要類型特點(diǎn)及各種常見結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)，進(jìn)行闡述。關(guān)鍵詞：清水池；結(jié)構(gòu)體系

0 前言

清水池(clean-water reservoir)是城市給水廠內(nèi)的主要構(gòu)筑物之一,起調(diào)節(jié)、儲(chǔ)存水量和消毒池的作用。隨著社會(huì)的進(jìn)步，城市的飛速發(fā)展供水規(guī)模日趨增大，清水池的平面尺寸也不斷加大。

清水池的主要池型分為圓形和矩形，而隨著水池的容量加大，用地緊張，圓形清水池較少被選用，故本文主要針對(duì)矩形清水池進(jìn)行介紹。

1 清水池的結(jié)構(gòu)分類

根據(jù)《給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50069-2002），規(guī)定的最大伸縮縫間距為：地面式水池20米；地下式水池30米。現(xiàn)在設(shè)計(jì)的數(shù)清水池大多為萬噸以上的容量，平面幾何尺寸已經(jīng)大大超過了規(guī)范對(duì)于最大伸縮縫間距的要求。必須設(shè)置伸縮縫以適應(yīng)溫度濕度和混凝土的收縮變形。

矩形清水池可分為設(shè)縫，不設(shè)縫兩種。設(shè)縫矩形清水池根據(jù)結(jié)構(gòu)體系可分為兩種，一種是將頂板與壁板整體澆筑，另一種是在頂板與壁板間設(shè)縫，使壁板成為承受水平荷載的獨(dú)立懸臂構(gòu)件，(見圖1)。

不設(shè)縫矩形清水池根據(jù)最大伸縮縫間距可分為兩種，一種是在最大伸縮縫間距規(guī)定范圍內(nèi)的，不用設(shè)置伸縮縫，另一種是超出規(guī)定范圍，以設(shè)置后澆帶或膨脹加強(qiáng)帶代替伸縮縫。

2 清水池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

現(xiàn)對(duì)不同類型清水池結(jié)構(gòu)體系做一下簡(jiǎn)單介紹：

1) 設(shè)縫整體澆筑 一般是按照規(guī)范所要求的伸縮縫最大間距以及清水池的具體尺寸，將清水池均勻分為不同的單元，各單元之間用橡膠止水帶相連，并填入嵌縫密封料。各單元之間受力相互獨(dú)立。

2)設(shè)縫分離式 同樣用伸縮縫將清水池均勻分為不同單元，同時(shí)因頂板與壁板設(shè)縫分離，壁板成為承受水平荷載的獨(dú)立懸臂構(gòu)件可按擋土墻考慮，而各單元為獨(dú)立的無梁樓蓋，承受本單元范圍內(nèi)的垂直及水平荷載。

3) 不設(shè)縫設(shè)置后澆帶或膨脹加強(qiáng)帶 設(shè)置位置要求在混凝土收縮應(yīng)力發(fā)生最大的部位，一般也就是長(zhǎng)度方向的中間位置，對(duì)于超過混凝土伸縮縫設(shè)置最大間距較多時(shí)，可設(shè)置多條后澆帶帶或膨脹加強(qiáng)帶。同時(shí)設(shè)置位置還要符合工藝要求。

以上是目前設(shè)計(jì)中比較常見的清水池類型，現(xiàn)將結(jié)合本人的實(shí)際設(shè)計(jì)的工程對(duì)于不同結(jié)構(gòu)體系的清水池的設(shè)計(jì)做以簡(jiǎn)單分析。

3 清水池的工程實(shí)例

1)本工程為某水廠工程,水廠清水池容積為3萬m3，分為兩座，每座1.5萬m3,平面尺寸為65.6m×65.6m,采用地下式鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)形式，池頂及池壁采取保溫措施。清水池縱向及橫向各設(shè)置 1條伸縮縫。本水池采用設(shè)縫整體澆筑進(jìn)行設(shè)計(jì)，這種結(jié)構(gòu)體系是用伸縮縫將水池分為各個(gè)單元，各單元均為空間框架結(jié)構(gòu)或空間剪力墻結(jié)構(gòu)。壁板在靜水壓力作用下為底端固定，上端固定承受水平荷載的單向板，而各個(gè)單元?jiǎng)t以平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，即：等代框架或等代邊框架進(jìn)行計(jì)算。各抗側(cè)力結(jié)構(gòu)通過平面剛度很大的頂板協(xié)同作用。進(jìn)而采用空間作用系數(shù)分配法，同時(shí)根據(jù)各抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度的大小，并考慮各單元?jiǎng)偠戎行牡钠男?yīng)，將水平力分配到各抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，然后按平面框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力分析。對(duì)各單元的平面框架結(jié)構(gòu)，在水平力的作用下，尤其是地震荷載作用，均會(huì)產(chǎn)生側(cè)向位移，而使框架梁內(nèi)力增大，框架柱偏心受壓，因此在伸縮縫附近設(shè)置剛度較大的邊框架作為抗側(cè)力構(gòu)件，以提高單元抗側(cè)移剛度。而在本工程的設(shè)計(jì)中，在通常的邊框架基礎(chǔ)之上，又增設(shè)了斜撐，(見圖3，4)。

設(shè)置斜撐，水平荷載可由斜撐承擔(dān)，加強(qiáng)邊框架基本不產(chǎn)生水平位移，或只產(chǎn)生較少水平位移。在加強(qiáng)邊框架平面范圍內(nèi)雙向布置，抵抗兩個(gè)方向的水平力。(見圖 5)。

從而形成了抗側(cè)移剛度很大的邊框架，這樣，在各單元四周就形成了剛度很大的抗側(cè)力構(gòu)件：壁板及加強(qiáng)邊框架，之前結(jié)構(gòu)體系抗側(cè)力布置不對(duì)稱的情況得到了極大地改善。可以有效地抵抗各種水平荷載，尤其是地震力的作用。

2)設(shè)縫分離式清水池，本人在設(shè)計(jì)中未采用過，查閱其他項(xiàng)目圖紙，及相關(guān)資料，對(duì)設(shè)縫分離式的特點(diǎn)有一定了解。如之前介紹，壁板頂部與頂板完全脫開，頂板與柱按等代框架計(jì)算，承擔(dān)本榀框架范圍內(nèi)的荷載作用，壁板按上端自由下端固定的擋水墻考慮。此種清水池的優(yōu)缺點(diǎn)十分明確，優(yōu)點(diǎn)是受力明確，計(jì)算簡(jiǎn)便同時(shí)又可避免水平轉(zhuǎn)角處應(yīng)力集中，但缺點(diǎn)是水池整體性較差，節(jié)點(diǎn)處理較為復(fù)雜，設(shè)縫較長(zhǎng)，不利于抵抗水平地震力，壁板較厚，尤其是當(dāng)水池較深時(shí)，尤為明顯。故此種清水池適用于抗震設(shè)防烈度較低（如7度及低于7度）。水池深度較淺（如3m以下）的項(xiàng)目。

4 結(jié)語

清水池普遍存在于給水工程中，根據(jù)不同工程的實(shí)際情況，選擇不同結(jié)構(gòu)構(gòu)體系。正確合理地設(shè)計(jì)可以有效地提高水池的整體性及防震和抗震能力,提高水池的穩(wěn)定性和安全性，設(shè)計(jì)出合格合理的工程。

TU7

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1007-6344（2017）09-0093-01

朱振中，男，漢族，生于1982.09，現(xiàn)任職于中國(guó)市政工程西北設(shè)計(jì)研究院有限公司，中級(jí)工程師。