给排水工程结构设计规范

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给排水工程结构设计规范范文第1篇

关键词：钢筋混凝土结构；裂缝宽度；计算

Abstract: this article from the reinforced concrete crack width, the calculation with the basic theory, based on the concrete structure design rules "(GBS0010-2002) and the water supply and drainage engineering structures structure design rules" (GB50069-2002) concrete crack width in the comparison of the calculation method, this paper explains the above standard in the place of the similarities and differences of crack width, and combined with engineering example, the results calculated the analysis and comparison, water and wastewater engineering to explore the reinforced concrete structure crack width, the calculation model.

Keywords: reinforced concrete structure;crack width; calculation

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

给水排水工程中的各种构筑物，使用时主要处于盛水或潮湿的环境下，因此在结构设计过程中防渗、防漏和耐久性是必须考虑的重要因素。为了确保结构具备良好的防渗、防漏性能，满足设计要求的耐久性，《给水排水工程构筑物结构设计规范》对在正常使用极限状态下钢筋混凝土构筑物构件的最大裂缝宽度限值做了严格的规定。最大裂缝宽度的计算就成为给水排水构筑物结构设计中十分重要的一个内容。随着新修订的《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)和《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069—2002)的颁布实施，两规范均对钢筋混凝土构件最大裂缝宽度计算模式进行了修订，本文将从钢筋混凝土裂缝宽度计算基本理论人手，对两种规范裂缝宽度验算模式进行比较，并结合具体的工程算例对计算结果进行比较分析，来探讨给水排水工程中钢筋混凝土结构裂缝宽度计算模式。

1裂缝宽度计算理论

1．1裂缝开展机制

由于混凝土抗拉强度很低，受拉性能较差，所以在荷载作用下极易开裂。由于受弯构件下部受拉钢筋与周围混凝土的受力情况类同轴心受拉构件，现以轴心受拉构件为例来研究裂缝开展机制。

最初混凝土受拉后，裂缝的形成是随机的。构件受力后，混凝土中拉应力超过几处薄弱截面混凝土的抗拉强度后就开裂，于是在裂缝处混凝土和钢筋之间产生滑移，混凝土应力为零，全部外力均由钢筋承受。在裂缝之间的混凝土仍能承受拉应力。这些拉应力是通过混凝土的黏结力从裂缝截面处的钢筋传递过去的。裂缝间的黏结应力分布情况及其大小就决定了裂缝之间钢筋和混凝土拉应力的分布。当外荷载继续增大时，在初始裂缝之间还可能形成新的裂缝，但裂缝间距只能缩短到一定限度为止。

1．2平均裂缝宽度计算

裂缝宽度是裂缝出现后，在两条裂缝之间受拉钢筋与相同水平处受拉混凝土伸长值的差值。因此，平均裂缝宽度即为该裂缝间钢筋平均伸长值与混凝土平均伸长值的差值，即

（1）

式中——平均裂缝宽度；

——纵向受拉钢筋截面重心水平处钢筋平均应变，；

——裂缝处钢筋的应变；

——裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数；

纵向受拉钢筋截面重心水平处混凝土平均应变；

——裂缝处受拉钢筋的应力；

——钢筋的弹性模量；

——混凝土自身伸长对裂缝宽度的影响系数，。

短期荷载作用下的最大裂缝宽度可由平均裂缝宽度乘以扩大系数求得，即

（2）

当考虑长期影响时，可再乘以长期影响扩大系数，即

（3）

1．3平均裂缝间距计算

假定两条初始裂缝位于截面A及C处，间距为，沿AB长度如能通过黏结力从钢筋中传递足够拉力到混凝土，使B处混凝土拉应力超过抗拉强度，则新裂缝在B处形成。可用下式表示

(4)

——有效受拉混凝土截面面积；

——混凝土开裂强度实测值；

——最小裂缝间距；

S——受拉钢筋横截面总周长；

——平均黏结应力。

从式(4)可知，当≥时，在B处会形成新裂缝，反之在B处不会形成新裂缝，说明裂缝间距在及之间变动，平均间距约为。

如果钢筋直径相同，，式中As是钢筋面积，d是钢筋直径，再用按混凝土受拉有效面积计算的配筋率代入（4），可得

（5）

试验表明，混凝土黏结强度大致与混凝土抗拉强度成正比。因此可取宁为常数，于是可得

(6)

式中是——经验系数。

在推导式(6)时，假定在即将出现裂缝的截面处，受拉区混凝土的拉应力是均匀的，然而实际的拉应力分布并不均匀。由于混凝土和钢筋的握裹，钢筋对受拉张紧的混凝土的回缩起着约束作用，离钢筋越远约束作用越小。因此，随着保护层厚度的增大，外表混凝土较靠近钢筋内芯混凝土所受的约束作用将越小。当出现第一条裂缝后，只有离开该裂缝较远处的外表混凝土拉应力才能增大到混凝土的抗拉强度，这时才可能出现第二条裂缝，亦即裂缝的间距和混凝土保护层的厚度有关。因此，在确定平均裂缝宽度时，必须考虑保护层厚度的影响。如果再计及钢筋表面特征因素u后，式(6)可变为

（7）

式中c——混凝土净保护层厚度；

k2——经验系数；

——与纵向钢筋表面特征有关的系数。

2两种规范裂缝宽度计算公式的比较

2.1《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)的算法

钢筋混凝土受拉、受压、受弯构件，按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度按下式计算：

（8）

（9）

（10）

2．2《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069—2002)的算法

受弯、大偏心受拉或受压构件的最大裂缝宽度，按下式计算：

（11）

（12）

给排水工程结构设计规范范文第2篇

关键词：结构设计；矩形水池；使用材料；水池荷载；内力计算；构造措施

中图分类号： TU2 文献标识码： A 文章编号：

引言

钢筋混凝土矩形水池作为常见的特种结构类型，被广范应用于工业与民用建筑的给水、消防、排污工程中。在实际的工程设计中，应充分对所设计谁吃的环境以及结构特点进行分析，保证今后的正常生产使用，又降低工程造价。

钢筋混凝土矩形水池一般由池壁、池底板和池顶盖组成。

1.水池结构设计假定

1.1 水池使用材料

在水工构筑物的设计工程中,应首先确定该水池的结构类型,一般情况下半地下式及地下矩形水池,建议采用钢筋混凝土材料。

贮水或水处理构筑物、地下构筑物的混凝土强度等级不应低于C25;3.0.3.钢筋混凝土构筑物的抗渗,宜以混凝土本身的密实性满足抗渗要求。混凝土的抗冻等级应进行试验确定。

贮水或水处理构筑物、地下构筑物的混凝土，其含碱量最大限制应符合《混凝土碱含量限值标准》CECS53的规定，不得采用氯盐作为防冻、旱强的掺和料。受侵蚀介质影响的混凝土，应根据侵蚀性质选用。

2.水池结构分析

2.1 水池荷载分类及选用

2.1.1 池顶荷载

有顶盖的水池，应计算作用于池顶板上的竖向荷载，包括顶板自重、防水层重、覆土重、雪荷载和活荷载。雪荷载和活荷载不同时考虑。

当地面无堆载时，地面活荷载可按1.5~2.0KN/m2考虑。

2.1.2 池壁荷载

作用在池壁上的荷载可分为池内水压力、池外土压力和地下水压力。

池内水压一般偏安全地按满池来计算水压。对于地下式或半地下式水池，土对池壁有侧压力，侧压力通常用朗肯主动土压力理论计算。

2.1.3 温、湿度变形应力

由于混凝土硬化过程中产生的水化热、工艺特殊要求以及季节变化等，造成池壁产生膨胀或收缩。当变形受到约束时，在池体中产生相应的的温度和湿度变形应力，很容易产生有害裂缝。在水池结构设计中，主要采取下列措施来消除或控制温差、湿差造成的不利影响：

1）设置伸缩缝或者后浇带，以减少对温度或者湿度变形的约束；

2）配置适量的构造钢筋，以抵抗可能出现的温度或湿度应力；

3）通过计算来确定温度或湿度造成的内力，在承载力和抗裂计算中加以考虑。

2.2 荷载组合

水池设计中通常考虑以下3种荷载组合：

池内水压+自重(对应工况为：池内有水，池外无土)，

第①组合为地上式水池的必需组合；

②池外土压+自重(对应工况为：池内无水，池外有土)，第②组合是半地上式水池和地下式水池的必需组合；

③池内水压+自重+温、湿度变形应力；

第③组合用于冬夏季或早晚温、湿差大的地区，并且没采区任何保温措施的水池。

水池结构构件正常使用极限状态的设计要求主要是裂缝控制。当荷载效应为轴心受拉或小偏心受拉时，其裂缝控制应按不允许开裂考虑，此时，凡承载能力极限状态设计时，必须考虑的各种荷载组合，在抗裂计算时都要考虑；当荷载效应为受弯、大偏心受压或大偏心受拉时，裂缝控制按限制最大裂缝宽度考虑，此时，只考虑使用使用阶段的荷载组合，但可不计入活荷载短期作用的影响，即最大裂缝宽度应按荷载效应的准永久组合值计算。

3.水池内力计算

水池的内力计算主要包括池壁内力计算和底板内力计算。不同边界条件和地基反力模型的选取，对水池的内力计算结果有很大的影响。

3.1 池壁的边界条件假定和内力计算

3.1.1 池壁与顶板

a.对于敞口水池池壁和顶板为预制搁置且无连接措施时，池壁顶端视为自由端；

b.当预制板与池壁顶端设有抗剪钢筋连接或池壁与顶板整体浇筑，仅配置抗剪钢筋时，连接应视为铰接；

c.当池壁与顶板整体浇筑，并配置连续钢筋时，池壁与顶板节点应视为弹性固定，而当池壁与顶板整浇，且池壁的线刚度与顶板线刚度比值大于5时，顶板相对于池壁来说可视为铰接。

3.1.2 池壁与底板

a.当池壁底端为独立基础时，池壁底端可视为固定支承；

b.对于非独立的基础，当池底板外挑长度大于池壁厚度及底板厚度时，池壁底端也可视为固定支承；

c.当底板较薄或挑出长度较小，而地基较弱时，宜按弹性固定计算。

3.1.3 池壁与池壁

矩形水池相邻池壁间的连接应按弹性固定考虑。

3.2 抗浮稳定计算

当水池地面标高在地下水位以下，或位于地表滞水层内又无排除上层滞水措施时，地下水或者地表滞水就会对水池产生浮力。当水池处于空池状态时就有被浮托起来或池底板和顶板被浮力顶裂的危险，此时应对水池进行抗浮稳定性验算。

封闭式水池的抗浮稳定性不够时，可以用增加池顶覆土厚度的办法来解决。开敞式水池的抗浮稳定性不够时，则采用增加水池自重，将底板悬伸出池壁以外，并在上边压土。凡采用覆土抗浮的水池，在施工阶段尚未覆土之前，应采取降低地下水位的措施。

4.构造措施

水池计算不仅要满足水池的强度、稳定和裂缝宽度要求，还要采用构造措施，加强结构的整体刚度，增强其防水、抗渗和耐冻性能。构造措施如下：

a.混凝土水池的受力壁板与底板厚度不宜小于20cm。

b.混凝土水池各部件的受力钢筋宜采用小直径钢筋，每米宽度不宜小于4根，且不宜超过10根。

c.现浇钢筋混凝土水池池壁的拐角与顶、底板的交接处，为增强连接处的抗裂性，宜设45°腋角，并在腋角内配附加筋与受力筋相同，间距宜为受力筋间距的两倍。

d.敞开式水池往往在池壁顶部先开裂，池壁顶端宜设置暗梁，高度不得小于池壁厚度；在池壁的转角和内隔墙与外池壁交接处宜设置暗柱，池壁太长，也可以每隔一段距离设置暗柱。

e.钢筋混凝土水池池内外表面抹防水砂浆面层。

f.在水池露出地面四周设散水坡，防止地面水渗入引起地基不均匀沉降。

5.结语

综上所述，只有全面了解水池各构件的组成及联系，才能更好的对其进行简化，选取合理的结构方案，应用正确的结构计算简图和计算公式，并结合水池这种特种结构的构造特点，才能把钢筋混凝土矩形水池设计得更加可靠和经济。

参考文献

SH/T3132-2002 石油化工钢筋混凝土水池结构设计规范

给排水工程结构设计规范范文第3篇

关键词：建筑；给排水设计；探析

中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：

给排水系统是住宅设备的重要组成部分，系统设计是否合理的，对今后住户的装修、日常使用与维护将产生重要影响。本文根据工程设计实践，结合国家规范要求，谈谈现代住宅建筑给水排水系统设计中的一些成功做法。

1 高层建筑分区供水

对高层建筑来讲，要保证整个建筑的正常安全可靠用水还需要二次供水，分区供水；也是区别高层供水系统和多层供水系统的主要特征；给水系统的竖向分区是指高层建筑的给水管网和供水设备根据高层建筑的实际需要，在竖直方向将建筑分区供水，各分区给水系统向本分区域供水。在高层建筑中不竖向分区带来的问题是：不利于节能；给水配件容易损坏；增加工作维护量；易造成回流污染；

2 高层建筑给水方式

蓄水池、供水设备、高位水箱加压供水方式是高层建筑中使用最广泛的供水方式；高层建筑的高位水箱给水方式有串联、并联、减压水箱和无减压水箱的减压给水、无水箱给水方式和管网叠压给水方式。在进行设计时需考虑工程具体情况和各种方案的优缺点等各方面的因素，对其进行比较选取最优方案。

2.1 高位水箱给水方式

可分为并列供水方式、串联供水方式、减压水箱供水方式、减压阀供水方式。

2.1.1 高位水箱串联供水方式：供水设备分区设置，根据设计要求，下一区水箱供水设备供水上一区，一级一级以此类推供水。该方法优点：使用的管道短，管材管件设备无需承受高压，减少了投资成本；总体耗能少，运行费用经济；缺点：供水可靠性差，一旦下层发生故障则其上面的所有楼层均不能正常用水，影响面大；维护管理不便；楼层水箱过大，楼层结构要求高；设置楼层中间供水设备，需要防震动、防噪音、防漏水设施。

2.1.2 高位水箱并列供水方式：在各分区独立设水箱和供水设备，供水设备集中设置在建筑底层或地下室，分别向各区供水。优点是独立的分区供水系统，干扰小，压力稳定，供水安全可靠； 供水设备集中，往往在低层或地下室便于施工安装；便于维护管理；供水效率高，运行经济，符合客户要求；并联设计，水箱容积小，利于结构设计；缺点是一次性设备投资增加，原因：管线长，管件多，结构复杂，且承高压；楼层设置水箱，占楼层面积，影响投资效益。

2.1.3 减压水箱供水方式 ：高层建筑的用水量由底层或地下室供水设备供水提升至屋顶总水箱，再送至各分区减压水箱。其优点为供水设备集中且少，管道简单，一次性投资少，利于维护和管理；设备用房小，楼层减压水箱容积小，有利于楼层结构设计；其缺点为最高层设置总水箱并供水，对结构要求高，不利于抗震要求；各分区减压水箱用水来自最高层总水箱，能源浪费严重；楼层设置水箱，占用面积，影响经济效益；上层分区出现故障，下层分区都将不能正常用水，供水可靠性,不如并联方式。

2.1.4 减压阀供水方式：一般底层或地下室供水设备直接供水，用减压阀代替减压水箱，分区供水。优势是供水设备集中且少，施工安装方便，一次投资少；利于维护与管理；分区设置减压阀，并且独立分区并联设置两个减压阀，出现故障，影响小，灵活，极大的提高了供水系统的安全可靠性；对其他专业影响小，有利于抗震要求；因为减压阀代替来楼层水箱，减少占用面积，提高了经济效益。

2.2 无水箱给水方式

目前国内外高层建筑无水箱供水发展迅速，成为了主流，根据给水系统中用水量情况利用变频给水设备来自动调整出流量并使供水设备具有较高工作效率。 变频供水设备并列供水方式和变频供水设备减压阀供水方式两种方式 ，后一种给水系统目前使用比较多的。其优势在于不需高位水箱，不占建筑面积；供水设备使用变频技术，且运行中处于较高工作效率，节能效果明显，符合节能减排的要求；其缺陷是供水设备一次性投资大，但减压阀供水方式投资少于并联供水方式；供水设备型号多、数量多，设备维修复杂，对管理提出了更高的要求。

2.3 管网叠压给水方式

由于科技的进步和节能减排的要求，目前一些地区采用管网叠压供水系统（无蓄水池），管网叠压供水设备由智能型变频控制柜、稳流罐、供水机组、仪表、阀门及管路等组成，其基本原理是：是供水设备在运行中，通过设备的控制方式、稳流罐与真空抑制器的共同作用，利用市政管网原有压力，实现压力差多少补多少的节能、无污染的供水方式。优势在于无水箱、无蓄水池、全封闭无污染供水，无二次供水，清洁、卫生、环保，供水质量优；设施全封闭，全面杜绝了使用中跑、冒、漏、清洗等水源浪费现象，同时节约了定期清洗用水；充分利用市政管网压力，实现压力差多少补多少，供水设备扬程可适当降低，大大提高节能效果，一般达到50%；设备寿命延长，运行效率高，不做无用功；因为无蓄水池，结构简单、占地面积大大减少，提高了建筑面积利用率；设备工厂化生产，产品质量有保证，安装现场，安装单位把自来水进水管和出水管直接与设备对接即可，设备安装简单、容易、建筑投资减少，同时加快了工期。

缺陷为主要是在极端情况下供水停止，使用中具有一定的局限性；在实际推广中的阻力主要是无蓄水池，安全可靠性降低，除了停电会停水外，一旦市政管网停水，供水也将停止。在实际的应用中，业主应用管网叠压技术往往会减小蓄水池容积，来提高供水的可靠性。目前已经有智能化一体供水系统，即缩小的水箱（替代蓄水池）容积和无负压设备组成供水设备机组，小型化+智能化。

3 对给排水设计管理的几点体会

3.1 设计应紧紧跟上时代的步伐：节能减排已经成为国家的基本政策，给排水工程师应该与时俱进，学习新知识，密切关注科技变化和社会发展对设计管理工作的影响。人们对生活品质的要求而带来的用水习惯、用水环境的变化，给排水工程师要体现出敏锐的观察力和专业素养。

3.2 建筑给排水工程师应对给排水部分的投资进行有效的控制：一个项目在作出投资决策后，投资控制的关键就在于设计。作为业主的给排水工程师，应该充分认识设计管理对投资的影响，加强和设计人员沟通，根据现行法律、法规和相关设计规范对建筑物进行准确合理的定性分析，合理地确定设计标准；提高通过对设计技术管理来控制投资。

3.3 建筑给排水工程师在工作中应及时对设计索赔事故进行索赔。随着市场经济的发展，市场竞争日益激烈。各方为保证自己的利益，索赔事件将不断发生。因此应与设计人员做好沟通工作，让设计人员正确理解业主的设计意图，要求设计人员努力做到按合同约定交付设计文件，提高设计质量，减少无谓的设计变更并应仔细审查设计文件的周密性；对未认真履行合同或因文字或图纸表达漏洞造成业主损失的，及时进行设计索赔。同时对一些有争议的问题应及时与设计人员书面沟通，并保管好这些往来文件和会议记录，以便明晰双方的责任，使设计人员能为业主提供一份高质量的设计文件。

4 结束语

高层建筑给排水系统，与我们的日常生活息息相关。因而业主的给排水工程师，应本着安全、节能、经济的原则，在工程实践中努力创新，适应时代的需要，满足人民群众不断提高生活工作品质要求。

参考文献：

[1]上海市建设和管理委员会.建筑给水排水设计规范[M].北京:中国计划出版社，2009，（8）.

给排水工程结构设计规范范文第4篇

关键词：给排水工程；水池构筑物；结构；设计

Abstract: Water supply and drainage engineering usually consists of buildings, structures, water pipeline and ancillary works, and pool structure often accounted for the majority of engineering quantity, become the main content of the whole design of Engineering structures.

Key words: water supply and drainage engineering; pool structure; structure; design

一、水池构筑物结构的设计内容

1.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）。

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情况下的抗浮安全。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。

2.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。

3.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。

4.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。

5.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。

二、水池构筑物结构设计应注意的问题

1.设计地下水位的合理确定

水池构筑物的设计与地下水位的标高密切相关。由于地下水位未掌握好而引起结构选型错误及抗浮不够等工程事故也时有发生。地下水位不仅与土建设计有关，与工艺设计也有关。根据现行国家设计规范，地下水位应根据地方水文资料，考虑可能出现的最高地下水位。一般设计均取用水文资料的最高地下水位。在50年设计基准期内，一般水工构筑物地下水可变作用的取用按“工程结构可靠度设计统一标准”原则确定，并不考虑罕遇洪水的偶然作用。但值得注意的是，有些工程地质勘察报告所提供的地下水位未能从地方水文资料分析得出，而仅反映勘测期间的地下水位情况。如果详勘在当地枯水期进行，所提供的地下水位标高将无法被设计取用，或导致结构计算的失误。设计人员应详实了解工程所在地的水文情况，对未满足设计要求的地质勘察报告要求予以补充。要求考虑当地有无暴雨、台风影响，会否出现由于地表水不能及时排除而引起的地下水位提高。水工艺设计人员，应结合对地下水位及地质情况的了解，与土建设计人员一起决定各构筑物的基底标高，综合工艺流程要求、土建造价、运营成本、投产年限诸多因素，制定总体方案及各构筑物方案，以求经济合理。例如当地下水位较高或地质剖面有流沙层时，水工艺设计者应考虑是否可适当抬高基底标高，减少浮力对结构影响及避开流沙层。

对设计在正常使用阶段池内均有水，仅在检修等特殊时段才排空的水池，可以根据实际情况，结合地方永文资料，确定一个合适的地下水位标高做设计地下水位，做到既保证使用阶段结构安全和不利情况抗浮安全，又能降低工程造价、节省工程投资的双赢目的。而这一切需要土建、工艺设计人员共同讨论并采取一系列设计及操作措施来确保安全生产及设计意图的实现。

2.构筑物设置伸缩缝及后浇缝

（1） 伸缩缝的设置

根据设计规范，矩形构筑物最大伸缩缝间距一般为20～30m。近年来，一方面水工艺要求设计的水工构筑物长度已远超过规范间距，另一方面随着建筑材料、施工方法的改进，又为超长水工构筑物不设缝、少设缝提供了可能。设计人员在具体设计时应根据地基、气温等工程情况，考虑是否设缝及施工方法，认真进行计算并采取适当设计措施。

一般水池类构筑物设计中，对结构强度、裂缝开展宽度、抗浮等计算，一般均按规范要求考虑较好，但由于温度、变形以及不均匀沉降引起开裂，在工程中常常遇到。大多出现裂缝的工程实例表明，设计对温度、混凝土收缩变形等因素影响考虑欠缺是问题的主要原因。笔者认为有两点需设计人员重视。

①水池类构筑物并非必须保证不开裂，对设计人员来讲重要的是做好裂缝的控制。一方面设计人员要事先对可能的不利因素及其影响予以预防，另一方面在施工过程中万一发生较大裂缝也要有处理方法及技术措施，确保工程交付验收及投产后的安全生产及运行需要。一般说来，影响裂缝的主要因素是温差及混凝土的收缩，温度越高越易开裂，裂缝的数量及宽度也越大；混凝土收缩越快也带来同样后果。为此，设计人员要从设计与施工两个方面来加强控制。

②加强对允许伸缩缝间距的计算。从设计方案来讲，设计尽可能采用无缝设计以满足施工的连续性及减少施工难度。在设计过程中，设计人员要详尽收集有关资料，针对地基软硬及温差大小，选择伸缩缝的间距。一般水池壁厚≤500mm时，设计不考虑水池热的影响，主要考虑施工阶段的最不利温差和混凝土收缩产生的当量温差，保证由于综合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，按此条件复核设计假定的伸缩缝间距是否满足。最不利温差一般可采用混凝土人模温度或浇筑时气温与混凝土达稳定时温度之差。当构筑物及时回填土时，由于地下温度一般常年变化不大，混凝土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，可能要越冬后回填情况，混凝土达稳定时温度应取当地月平均最低温度[2]。对设计考虑设置伸缩缝情况，笔者建议伸缩缝从基础垫层就断开，这样计算底板伸缩缝间距时，基底土对混凝土底板的约束系数Cx值才切合实际。

（2） 后浇缝的做法

当设计较长矩形水池时，设计可采用后浇缝或UEA加强带等施工方法来减少混凝土收缩产生的当量温差及不利温差[3]。后浇缝的设置可避免部分不利的施工前阶段温差及混凝土前期收缩产生的当量温差，从而增大了构筑物伸缩缝的允许间距。考虑施工的难度，建议设计在后浇带垫层混凝土上设置凹槽，这样方便后期后浇带的清理，杂物等可弃置于四槽，冲洗也方便。当设计采用UEA加强带做法时，依靠加强带混凝土较大的膨胀应变，补偿两侧混凝土的温差应变。设计可通过对UEA掺量的调配，补偿混凝土的收缩，使混凝土收缩当量温差≤0，同样达到增大伸缩缝的允许间距目的[4]。

3.土建与工艺、设计与施工间的配合

在水池类水工构筑物设计中，工艺设计人员要了解土建一些设计要求，例如对较大水池壁与壁之间、壁板与底板之间的构造加腋（八字角）要求。如水工艺不允许加腋，应向土建设计人员讲明。另一方面土建设计人员应尽量满足水工艺要求，对较小水池可不加腋。设计应以设计规范为依据，专业之间互相配合，对一些构造措施应区别情况灵活掌握。

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，这些设计条件必须要求施工逐一落实。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、新方法，了解施工顺序，施工对设计的要求，使设计切合施工、方便施工。水池施工为便于支模及浇筑混凝土，一般在离池底及加腋以上300～500mm处留置施工缝，设计人员应考虑施工要求，在此范围避免设计有子留洞、予埋管、悬挑梁板等。

三、结束语

在水池构筑物设计中，一方面设计人员应结合具体情况，以较少的工程造价建设优质工程，另一方面设计人员对施工未按正常工期完成等施工失误产生的渗漏裂缝处理，也应有所了解、准备，对当前常用处理裂缝及堵漏方法、所用材料应有所了解，以便更好地完成设计后期服务。

参考文献：

给排水工程结构设计规范范文第5篇

【关键词】市政工程；排水管道；设计分析

0.前言

伴随着城市的发展、经济生产的调整、旧城区的改扩建以及城市新开发区的建立等，城市排水管道系统才慢慢形成和得到发展。由于我国还是发展中国家，导致城市基础建设比较落后，排水系统和城市污水粪便处理就更为落后。例如：污水直接排进河道造成污染；排水体制不确定使雨水和污水混流；排水管网建设与污水处理厂建设不配套导致再次污染的现象等。因此要求每一个市政工作者从制定政策、规划设计、实施管理方面的考虑来综合解决城市排水的问题。

1.排水管道的设计规划

排水管网的设计要具有前瞻性。城市排水管道的使用年限比较长，一般能达到四五十年，因此在城市排水管道的规划设计要长于城市的总体规划年限，排水量的规划也要有前瞻性。

道路位置地形一般是规划在单坡、顺山沟、横山脊等，随着自然坡度的变化，周围地势与重现期选定有关，而不是以道路等级确定。根据地段的排水方向和出路，地形的现状结合市政给排水设计规范、消防规范、给水排水手册来布置管道，确定管径，选择正确的排水管材，结合地理、气候等情况，可在新城区和条件允许的旧城区使用分流制。为了保证排水的顺畅排除，在满足环境保护的情况下，应根据当地城市建设和地形条件下使用分流制管渠系统。

2.排水设计参数的确定

城市排水工程规划设计的期限要和城市总体规划期限保持一致，排水工程设计年限为20a。住房建设在城市化的大规模建设中占有很大的比例，用水量也在增加。所以在排水设计时城市排水量要考虑到城市的发展水平。

2.1雨水量设计

雨水管渠设计流量公式：

Q=ΨqF

式中：Q——雨水设计流量L/s；

Ψ——径流系数；

q——暴雨强度L/（s·hm2）；

F——汇水面积hm2。

污水量设计

Q=Q1+Q2+Q3

式中：Q1——居住区生活污水设计流量（L/s）；

Q2——工业企业内生活污水量、淋浴污水量（L/s）；

Q3——工业企业的工业废水量（L/s）。

按下式计算：

Q1=n×N×Kz/（24×3600）

式中：n——污水定额（L/（人×d））；

N——设计人口数；

Kz——生活污水量总变化系数。

2.2管径、坡度

城市道路设计中，道路横坡一般为1.5%左右；纵坡的变化幅度较大，有时小于0.3%，有时为了利用地形，减小工程土石方开挖量，在设计中应增大纵坡。地质复杂的地区设计时根据汇水面积内的雨、污水水量及道路的坡度确定雨、污水管道的管径、排水坡度。遇到道路坡度变陡处，管道坡度相应变大，再根据水量确定是否增大管径；遇到道路坡度变缓或倒坡处，则根据水量放大管径、减小坡度，以免埋深过大。设计采取跌水井进行消能及管道坡度的调整。合理利用冲沟，减少雨水管道的敷设长度；结合规范及当地养护部门的要求，城市道路的污水管道最小管径为400mm，一般城市道路的污水管道管径多为500～700mm；雨水管道上游管径不小于500mm。

2.3环刚度选择

环刚度是埋地排水管抗外压负载能力的综合参数，为保证塑料埋地排水管在外压负载下安全工作，环刚度的选择是设计中的关键之一。环刚度的选择不仅取决于外压负载的情况还取决于铺设后管道周围土壤（回填材料）的情况。根据世界各国的经验，塑料埋地排水管在外压负载下是否能够安全使用的因素中，铺设情况是最主要的。

结合以往施工及设计经验，建议在设计塑料埋地排水管时尽量选择较高的环刚度。直径在500mm以下塑料埋地排水管：一般要选择环刚度8kN/m2的，只有在地质条件好又没有运输车辆负载的采用环刚度4kN/m2的；直径在500～1200mm的塑料埋地排水管：尽量选择环刚度8kN/m2的，如果选择环刚度8kN/m2以下的要经过结构设计计算并严格控制铺设施工的质量。施工必须确保回填质量，回填土密实应符合下列规定：主管区的回填土密实度不应小于95%；管道宽度以外次管区的回填土密实不应小于90%。

3.排水管道的设计布局

排水管道在设计布局时要根据地形趋势顺坡排水，管径大小与规划相吻合；管网密度合适，排水路线最短，以求经济合理；污、雨水排放尽可能分散，避免集中；污水截流干管尽可能布置在河岸及水体附近。

排水出口的要结合地形情况分散或者集中布置，如果排水出口的地区构造简单或者距离河流、污水处理厂等较近时就可以分散布置，相反如果排水出口距离河流、污水处理厂较远或者需要排到较远处时，这样要是分散布置的话管道建设的成本就会增加，因此可以考虑集中布置。

在排水线路的设计过程中，首先要符合排水规划的统筹安排，因为通常在市政道路的下方有给排水、燃气、通信、电力等管线，并且相关规范也规定各种管线的布置都应保持一定的距离，因此设计排水管线就要在原有管线的基础上保持距离，并留有一定的空间供其他管线使用，并且要处理好排水管之间的问题，如雨水检查井与污水管道冲突的现象。在行车道下方的排水管线也要注意布置在中间位置，即车轮子之间的位置，这样可以避免排水井盖和管线受到车轮的长期碾压发生变形沉降。在于已经建成的管线衔接的时候，也要把这些现有的排水管线摸查清楚，分清污水管道、雨水管道及合流管道，以免设计时发生错乱。

排水管线的高程和控制点的设置要综合多方面考虑，排水管道的主要功能就是要能将管道沿线的雨水污水等顺利收集并排到指定位置，因此排水管道起点要保证区域内的绝大部分用户的排水需求，排水管道出口要有足够的埋深，但是随着埋深的增大，会导致开挖深度增加、施工难度增大、工程造价攀升，对此在确定控制点标高的过程中，应避免因极少数控制点而增加整个管道系统的埋深，针对个别控制点应特殊处理，如起点本身是低洼地带、有排水要求的地下室等，可设置局部泵进行提升；如新规划的用地可以先提升地面的高程；如排水流量小的区域也可以通过增加管径来降低埋深。

4.结束语

市政给排水管道工程设计需要实践经验和能动性相结合。要想做到排水工程的质量优良、经济合理和施工方便，就要在满足规范要求的情况下，注意设计环节，在实践中要点根据情况调查市场与经济技术比较，结合城市的发展和人们的需求因地制宜，做出更有针对性的设计。 [科]

【参考文献】

[1]许明忠.关于城市排水管道系统设计的思考[J].中国科技信息，2005，06.

[2]孙艺.新型城市道路排水系统设计研究[J].才智，2008，08.

[3]蒋偲.市政排水管道设计及需注意问题[J].建材与装饰，2008，05.