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【关键词】结构设计;常见问题;探讨
discuss several common problems in structural design
guo wei-wei
(architectural design institute of shanxi jincheng jincheng shanxi 048000)
【abstract】there are many elements of design, specification does not make specific provisions, or provisions of clauses is not comprehensive, so that structural designers is easy to overlook.
【key words】structural design; common problems; discuss
结构设计中有许多内容,规范未作具体的规定,或规定的条文不全面,使结构设计人员很容易忽视。以下为本人在工作过程中所遇到的一些问题,供同行们做结构设计时参考。
1.不上人屋面活载取值问题
平时会经常遇到不上人屋面因落水管堵塞而积满水,又没人疏通,这积水何载也不能忽视。如不上人屋面女儿墙高700mm,若积满水,荷载为0.7x10=7kn/m2。而按《建筑结构荷载规范》第4.3.1条中规定不上人屋面活载取值仅为0.5 kn/m2。可见实际产生的荷载与设计规定的荷载相差较大。结构设计若按7 kn/m2考虑,那又给业主带来很大的浪费。为此,本人建议建筑设计人员在不上人屋面女儿墙根部50mm处增设泄水管,万一落水管堵塞,能及时排除屋面的积水。若能采取上述措施,按荷载规范要求,不上人屋面活载仍按0.5 kn/m2设计。对上翻边雨篷也可采取上述措施以确保结构设计不考虑积水荷载。
2.卫生间荷载取值问题
在图纸审查中有人提出,对于有分隔蹲厕的卫生间活载应按《全国民用建筑工程设计技术措施结构》中规定的8 kn/m2值进行设计,本人认为不妥。如今的卫生间隔板在建筑设计中都是采用木质板、塑料板或复合板,而非以前的预制水磨石板或砖砌体,因而只考虑蹲坑的重量就可以了。蹲坑一般抬高150mm,采用1:6水泥焦渣垫层(容重为14 kn/m3),垫层荷载为0.15x14=2.1 kn/m2,该荷载为局部荷载,又非全开间荷载,且应按恒载考虑。结构设计时可按原楼面恒载加上该部分抬高所增加的荷载就可以了,活载仍旧按《建筑结构荷载规范》第4.1.1条中规定的2.0 kn/m2计取,这样比较合理。
3.后浇带问题
《混凝土结构设计规范》第9.1.1条中规定现浇钢筋混凝土框架结构伸缩缝最大间距为55m,而9.1.3条则规定当采取后浇带分段施工、专门的预加应力措施或采取能减小混凝土温度变化或收缩的措施,伸缩缝间距可适当增大。这两条使我们在实际设计过程中较难把握。采取后浇带分段施工后究竟应控制房屋长度多少而不至于产生裂缝等不良现象呢?本人认为这取决于各地区的温差和施工条件以及采取的措施等等因素。按照温州地区的经验,在55m~70m以内时,采取设置施工后浇带及相应的构造加强措施而不设置伸缩缝,这在本人长期的工程实践中证明是切实可行的,多个工程均未产生较大的裂缝。当然,具体过程还应通过有效的分析或计算,慎重考虑多种不利因素,确定合理的伸缩缝间距。在结构设计中必须对梁柱配筋进行概念上的调整,规范也规定当增大伸缩缝间距时尚应考虑温度变化及混凝土收缩对结构的影响。首先是长向板钢筋应双层设置,并适当加强中部区域的梁板配筋,中部区域温度应力显然是比较大的。当框架结构超过70m时,本人认为必须采取特殊的措施才能不设置伸缩缝,譬如说采用预加应力,掺入抗裂外加剂等等。如果对超长结构,不能有效的分析清楚受力情况,本人建议还是应按规范要求设置伸缩缝,毕竟建筑上设缝只要处理得当还是不影响美观的。
4.板面设置温度应力筋问题
《混凝土结构设计规范》第10.1.9条规定在温度收缩应力较大的现浇板区域内,钢筋间距宜取为150~200mm,并应在板的未配筋表面布置温度收缩钢筋,板的上下表面沿纵横两个方向的配筋率均不宜小于0.1%。什么区域属于温度收缩应力较大的区域?本人认为对于规则较短的建筑物我们可以在各楼面边跨及屋面层设置相应的温度应力钢筋,而对于超长结构,则建议在超长结构的长向均应设置双层钢筋。其余部位则可因人而异,功能重要的区域设置。
5.钢筋砼水池保护层问题
《混凝土结构设计规范》第9.2.1条规定,板、墙在二a类环境的混凝土保护层厚度为20mm,《给水排水工程构筑物结构设计规范》第6.1.3条规定与水、土接触或高湿度保护层厚度为30mm,与污水接触位35 mm,《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》第7.1.2条规定与此相同,而《地下工程防水技术规范》第4.1.6条规定防水混凝土结构迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm。本人以为钢筋砼水池砼保护层应按《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》进行设计,而地下室等重要的建筑物则要按《地下工程防水技术规范》设计。
以上是本人在结构设计中经常出现的几个问题的理解,难免有片面性。在今后的设计过程中,应以规范为依据,以概念设计为补充,不断总结,使我们的设计更经济合理。
参考文献
[1] 《建筑结构荷载规范》(gb 50009-2001).
[2] 《全国民用建筑工程设计技术措施结构》.
[3] 《混凝土结构设计规范》(gb 50010-2002).
[4] 《给水排水工程构筑物结构设计规范》(gb 50069-2002).
关键词:清水池 保温做法 结构方案 优点
中图分类号:S611文献标识码: A
工程概况
本净水厂工程位于鞍山市某路西侧,建筑抗震设防类别为乙类,建筑安全等级二级,所在地区的抗震设防烈度为7度。本清水池共两座。每座水池池体结构平面尺寸170.8m×79.31m,深5.7米。根据业主要求,采用半地下室结构,顶、底板采用现浇钢筋混凝土无梁楼盖结构设计,纵向设一道伸缩缝,横向设五道伸缩缝。缝两侧设置框架结构作为抗侧力构件。水池顶板标高33.200(绝对标高),底板标高28.000(绝对标高),抗浮水位标高26.720(绝对标高),不考虑抗浮;地基承载力特征值140Kpa,各土层名称分别为:
第①层:杂填土
普遍分布。黄褐色,稍湿,主要由粘性土和耕土组成。层厚0.70~2.40m,层底高程24.95~26.51m。
第②层:粉质粘土
普遍分布。黄褐色,可塑状态,无摇震反应,稍有光泽,干强度和韧性中等。层厚3.20~5.10m,层底高程20.37~22.19m。
第③层:粉质粘土
普遍分布。灰色,可塑状态,无摇震反应,稍有光泽,干强度和韧性中等。层厚2.50~4.40m,层底高程16.87~18.99m.
第④层:粉质粘土
普遍分布。黄褐色,可塑状态,无摇震反应,稍有光泽,干强度和韧性中等。在钻孔深度15.30m时未穿透该层。
结构设计方案
根据我国《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB 50069-2002 规定矩形现浇钢筋混凝土清水池,当长度、宽度较大时,宜设置适应温度变化作用的伸缩缝,伸缩缝间距一般为15m 到30m左右。所以,该清水池被分割成12块,每块均为独立的,中间采用橡胶止水带连接以防止漏水。所采用的橡胶止水带、闭孔型聚乙烯泡沫塑料板、聚硫密封胶的物理力学性能应符合《食品用橡胶制品卫生标准》(GB5749-2006)及《给水排水工程混凝土构筑物变形缝设计规程》CECS117:2000附录A、C、D的要求;所采用的缓胀制品型遇水膨胀止水条应符合《地下工程防水技术规范》GB50108-2008表8.1.5-2中PZ-250的要求;且每道变形缝两侧采用框架梁、柱、斜撑的框架式结构。另外,水池对于混凝土也提出了一定的要求:混凝土中不允许使用具有碱-碳酸盐反应活性的骨料,如果骨料具有碱-硅酸反应活性则要求混凝土中含碱量不大于3Kg/m3,水泥宜采用低碱水泥。考虑到纵向分格尺寸已超过30m,池体混凝土中掺WG-CMA高性能抗裂防水剂(或设计.监理及建设单位认可的国家优质产品),产品符合《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2003。清水池混凝土中掺合料采用I级粉煤灰,掺量占胶凝材料总量的20~25%;混凝土中氯离子含量不超过水泥用量的0.1%。
由于本构筑物为半地下结构,故池顶板及壁板应做保温处理:1、顶板保温做法:池顶板四周距池外壁400mm处,挑出宽150mm,高度为420mm挑檐,池顶保温措施由下至上依次为:①60mm厚挤塑型聚苯乙烯保温板②细石混凝土加∮6@200钢筋网60mm厚③300mm厚耕土;2、池外壁保温由外向内顺序为:a、外墙涂料颜色与相邻建筑物协调 b、1:2水泥砂浆抹面20厚(水平、竖向间距2000mm左右设置10mmx10mm分格缝)c、240mm厚混凝土空心砌块d、60mm厚空隙内夹50mm厚挤塑聚苯板e、水池混凝土外壁板。由于池壁超高,所以在池壁距顶板及底板各三分之一处设置挑耳,并用拉结筋将挑耳与保温墙固定。采用上述保温措施,重量轻,又可以减小地震作用,降低经济造价。
采用此种方案的优点
无梁板结构的优点是结构所占净空高度小,底面平整洁净,便于在板下安设管道,而且工程经验表明,当板上活荷载标准值不大于5KN/m2,柱距在6m以内时,无梁板结构比肋形梁板结构经济。采用这种现浇钢筋混凝土无梁楼盖的设计,在工程实践中表明,对有覆土的水池顶盖,无梁顶盖的造价和材料用量都比一般梁板体系为低。八十年代以来,由于工具化钢模在混凝土中的应用越来越普遍,使现浇混凝土结构得以扬长避短,在水池结构设计中优先采用全现浇混凝土结构已成为主流。
而对于这种采用框架梁、柱、斜撑的框架式结构体系克服了当前设缝水池抗侧力性能差、侧向位移大、结构构件断面大的缺点。这种结构体系最大优点是传力直接,斜撑布置灵活。目前较为常用的抗侧力结构形式主要有:抗弯框架、中心支撑框架、偏心支撑框架、防屈曲支撑框架、钢筋混凝土剪力墙、钢板剪力墙以及以上各种形式的组合等,而抗弯框架结构体系通过梁、柱节点的刚接来提供侧向刚度和水平承载力,抗侧力能力相对较弱,在水平荷载作用下,侧向变形较大,因而适用高度受到限制。如果在框架体系中的某一跨或某几跨之间,增设斜向支撑杆件,就形成了框架梁、框架柱和斜撑等共同组成的支撑框架结构体系。支撑框架体系的主要优点是把水平力转化为轴向力,然后由斜撑来承担,既提高了材料的利用效率,又可以提高抗震能力。支撑工程实践表明,采用这种结构体系,池壁可节约工程量,同时也大大改善壁板及柱的受力性能。
结束语
由于我们设计水平和条件要求的限制,该工程还有些地方不够理想,我们还需要进一步总结,目前该工程正处于建设过程中,如出现些许问题,还需现场进一步完善。
参考文献
[1]给水排水工程结构设计手册(第二版) 中国建筑工业出版社
[2]混凝土结构构造手册 (第三版) 中国建筑工业出版社
[3]钢筋混凝土结构设计规范 GB 50010-2010
关键词:钢筋混凝土水池;伸缩缝;裂缝控制;水灰比
今年是“十”后开局之年,随着我国对环保的重视及要求进一步提高,对我省石化产业提出了更高的要求。石化产业作为福建省三大主导产业之一,近几年得到迅速发展,福建石化集团先后实施了东港石化罐区项目、福橡化工合成橡胶项目、东南电化搬迁扩建项目等一批大型项目。在项目实施过程中,污水处理工程作为企业发展的生命线得到了高度的重视,本人有幸参与到工程实施过程中,其中以钢筋混凝土水池应用的最为广泛,如水解池、CBR池、曝气池、调节池、预沉池、沉淀池、二沉池、事故池等。这些结构若发生渗漏,就会影响到工厂的生产,造成地下水污染。如何有效的减少和防止渗漏,需要在工程实践中不断总结研究,进而从设计、施工阶段采取必要的措施予以完善。下面本人从设计和施工两方面结合实际工程谈谈自己在这方面的体会。
1 设计方面导致水池发生渗漏的原因及预防措施
1.1 结构分析时,对水池在各种工况下的水位变化、空满情况、地质资料、水温、气温、地下水位等的资料有误或设计时遗漏某种极端工况;对于地下式、半地下式水池,应根据地下水位情况进行抗浮计算,如上述工程实例中提到的事故池,最高地下水位为地面下0.5m,该池埋置深度为6m,浮力巨大,采用水池下增加2m毛石混凝土与池底板连接起到抗浮作用,施工完成后未出现不良状况。
1.2 结构建模缺陷,造成内力、变形点、应力集中把握不准,在开洞周围、变断面转角部位,转角处等由温度变化和混凝土收缩,会产生应力集中而导致裂缝;为此,可建议设计人员设置必要的温度配筋,在混凝土孔洞四周增配斜向钢筋,在转折处增配构造钢筋,使构造筋起到温度筋的作用,能有效地提高混凝土抗裂性能。
1.3 裂缝验算不细致;在满足结构受力的基础上,裂缝的计算控制尤其重要,在裂缝计算时应采用《给水排水工程构筑物结构设计规范》[1]而不能采用《混凝土结构设计规范》[2]的裂缝控制公式。因为后者的构件裂缝宽度的计算方法是建立在梁系结构基础上的,而水池壁板则属于板系结构,所以前者所提供的公式验算结果更符合实际情况。
《给水排水工程构筑物结构设计规范》裂缝验算公式:
ωmax=1.8Ψ(σsq/Es)(1.5c+0.11d/ρte)(1+α1).v
Ψ=1.1-0.65ftk/(ρteσsqα2)
ωmax-最大裂缝宽度(mm);
Ψ-裂缝间受拉钢筋应变不均匀系数,当ψ1.0时,应取1.0;
σsq-按长期效应准永久组合作用计算的截面纵向受拉钢筋应力(N/mm2);
Es-钢筋的弹性模量(N/mm2);
c-最外层纵向受拉钢筋的混凝土净保护层厚度(mm);
d-纵向受拉钢筋直径(mm);当采用不同直径的钢筋时,应取d=4As/u;u为纵向受拉钢筋截面的总周长(mm);
ρte-以有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率;
v-纵向受拉钢筋表面特征系数,对光面钢筋应取1.0;对变形钢筋应取0.7;
ftk--混凝土轴心抗拉强度标准值(N/mm2);
α2--系数,对受弯构件可取α2=1.0。
运用上述公式进行验算,可归纳处一些在相同配筋率下有利裂缝控制的方法。
①最外层纵向受拉钢筋宜采用直径小、间距密的配筋方式;②保护层的厚度不宜过大;③全截面对称配筋,起到温度配筋的作用,以改善应力集中,防止裂缝的出现。
2 施工方面导致水池发生渗漏的原因及预防措施
2.1 施工缝处理不当;对于水池池壁的施工缝,宜留在高出底板表面200mm~500mm的竖壁上,接缝形式有多种,如凸凹缝、高低缝、平缝、设止水带缝等[4]。根据以往的施工经验,发现“凹凸”型施工缝,施工难度大,且很难保证质量;而采用橡胶止水带防水,安装时难于固定、易老化失效,也不利于水池的长久使用;发现采用400mm宽、2mm厚的钢板作为施工缝处的止水带,其防水效果均很好,一是施工方便;二是不易变形且便于固定;三是施工缝上下止水板均有200mm高,爬水坡度陡,高度也较大,具有较好的防渗漏效果。上述实例中四个水池施工缝均采用钢板止水带,使用后未发现施工缝处明显渗漏,起到比较好的效果。
2.2 固定模板用的对拉止水螺栓、预埋件制作和安装缺陷;对拉止水螺栓一定要按照设计尺寸制作、加工、焊接,止水片与螺杆要满焊,焊渣要清理干净,对拉螺栓安装前注意应将铁件表面的油污、锈蚀清理干净,混凝土振捣时铁件、止水片周围一定要振捣密实,防止出现蜂窝、空洞、麻面质量问题与缺陷。上述实例中调节池止水螺栓处渗水较多,主要原因就是止水片与螺杆焊渣未清理干净导致。
2.3 抗渗混凝土质量、水灰比、强度控制,振捣不到位造成蜂窝、麻面;对设计要求的抗渗混凝土标号,在施工前,先与商品混凝土搅拌站进行联系,并进行试配,从而确定最佳且合理的施工配合比。水灰比方面,为满足强度要求,施工中普通混凝土的水灰比一般控制在0.5以内。
2.4 伸缩缝施工不当,导致橡胶止水带变形及破坏;安装橡胶止水带应注意以下事项:
①不能长时间存放橡胶止水带,不要在露天曝晒,防止雨淋,勿与污染性强的化学物质接触。②在止水带的运输和施工中,防止机械,钢筋损伤止水带。③在施工过程中,橡胶止水带必须可靠固定,如需穿孔时,只能选在止水带的边缘安装区,不得损伤其它部分。避免在浇注混凝土时发生位移,保证止水带在混凝土中的正确位置。
2.5 拆模过早,混凝土养护不到位;由于掺入膨胀剂的混凝土需要钢筋、模板及相邻构件的约束,在约束状态下才能有效发挥膨胀作业,而施工中模板拆除过早,大大削弱了对混凝土的约束,这种约束无力的膨胀造成混凝土内部疏松,甚至开裂,因此对于补偿收缩混凝土的模板不宜过早拆除。规范明确规定,拆除池壁模板不得小于7天,且混凝土强度应达到设计强度的50%[5]。
3 结束语
综上所述,污水处理水池抗渗控制贯穿于设计、施工的全过程,从结构分析、内力计算、裂缝验算、伸缩缝设置到施工缝处理、混凝土质量控制、伸缩缝安装、拆模养护等整个过程的控制,认真做好上述要点,才能使水池的渗漏控制在较小的范围,达到良好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]GB50069-2002《给水排水工程构筑物结构设计规范》[S].中国建筑工业出版社.
[2]GB50010-2010《混凝土结构设计规范》[S].中国建筑工业出版社.
[3]SH3132-2002《石油化工钢筋混凝土结构水池设计规范》[S].中国石化出版社.
关键词:荷载取值 池壁板计算 耐久性要求 构造配筋
一设计概述:
随着我国经济的发展,水资源的短缺问题已成为日益严重的社会问题,政府部门非常重视对污水的处理再回收工作。各种污水处理工艺迅速发展,这就需要土建专业与之密切配合,满足其需要。砼水池作为特种混凝土结构,与常规的砼结构在设计、构造要求上基本类似但也有所区别,既要保证极限承载力要求下的构件强度要求,还应满足正常使用状态下变形,裂缝和耐久性等要求。在设计中池体按常常组成单元分解成单、双向受力板;圆柱壳、圆锥壳、拱壳及其组合壳体考虑。受力情况较复杂,有内外部的水压力、土压力、温湿度作用、地面车辆轮压、流水压力、融冰压力、地基不均匀沉降等多种工况相互组合。作为储水结构,其耐久性和防裂缝的控制更为重点控制内容。一般项目水池结构设计使用年限50年,重要性等级二级即可。依据和参考指令性设计规范和规程主要有
《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB50069-2002
《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》GB50032-2003
《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》CECS138:2002;
《给水排水工程结构设计手册第二版》也可做设计参考。
按结构形式受力情况水池可分现浇式、装配式;按壁板与顶板连接情况分为板顶自由式、板顶铰接式、板顶固接式;按顶板支撑情况分为梁板式,无梁板式;按水池形状分为圆形池,矩形池。现浇矩形水池使用灵活应用较广较为常见,但其受力也较复杂。下面仅矩形水池设计分析介绍如下。
二荷载取值:
确定水池所受荷载是计算其受力情况的关键,一般水池侧壁所受的侧压力有土压力、水压力,车辆轮压和堆载。荷载简图如下
可分为池内有水池外无土和池内无水池外有土两种最不利工况考虑。
i)池内有水池外无土:
当试水时发生本工况,池内最高水位即为最大荷载。水容重一般取10KN/m3,污水宜11 KN/m3;
ii)池内无水池外有土或地下水:
这时土压力一般按主动土压力计算。根据土质情况采用库伦或郎肯土压力模型计算。实际应用中常采用郎肯土压力模型见公式1,虽然结果较库伦大,但应用方便,故广泛应用。
Fep.k=侧向土压力标准值
Z----------自地面至计算截面处的深度;
φ------回填土的内摩擦角,根据土工试验确定,当无实验数据时可取30°。
当有地下水时还应考虑其影响,此时土的浮重度取10Kn/m3。
当水池埋入地下,其上覆土荷载可按下式计算
Fsv,k=nsγsHs (2)
Fsv,k----------单位面积上的竖向土压力标准值
γs--------回填土的重力密度,取18KN/m2;如有地下水,取10KN/m2。
Hs-----------顶部覆土高度;
ns------------竖向土压力系数,如顶板长宽比大于10,取1.2,其它1.0。
如池顶考虑行车,应根据车轮压力,考虑覆土的扩散作用折算成荷载。
堆载:
一般取值为10KN/m2然后按土力学要求计算其作用。
三 池壁板计算
•池壁水平计算:
计算长度为两端墙中心线距离;竖向计算高度应根据与顶板、底板连接方式整体分析。当底板厚等于1.2~1.5倍壁板厚时可视为壁板固接於底板。弹性连接时壁板竖向计算长度等于净高加板厚的一半;固接、铰接、自由端时壁板竖向计算长度等于净高。然后按壁板单元高宽比H/L可分为深池H/L>2,浅池H/LH/L>0.5;
从而得到计算简图后根据静力计算手册或《给水排水工程结构设计手册第二版》得到板的弯矩剪力值。
•底板的计算:
底板承受来自上部的重量的反力,当有地下水时还有水的浮力作用。板垮L≤4m,底板可按直线分布荷载计算;板垮L≥4m宜按弹性地基反力假定计算。底板实际常做简化计算,外池壁视为底板的铰支座,按此模型得到底板跨中弯矩后,将壁板计算所得弯矩叠加到底板支座处从而得到支座处弯矩值。
•顶板计算:
如顶板不大,直接支撑于四周池壁时,板视壁板的刚度按简支或固接单(双)向板计算。如板跨较大,池中宜设中柱,顶(底)板采用无梁楼板结构减小顶板与底板的计算跨度,得到较为经济合理的配筋结果。此时柱间距宜3~4m左右。
•温湿度计算;
除地下、有外保温或按构造规定设伸缩缝的水池可不考虑温湿度作用。其它暴露在大气中的壁板应考虑砼表面温差作用,温湿度不用同时考虑,受环境影响很大,实际应用中污水温度接近常温与大气温度差别不大,常用增加配筋率等构造措施解决。
Δt-----壁板的内外侧壁面温差(℃)
h----壁板的厚度(m)
λc------混凝土壁板的导热系数。
β-------混凝土壁板与空气间的热交换系数。
T------壁板内侧水的计算温度,按年最低月的平均水温采用。
Td-----壁板外侧的大气温度,按当地年最低月的统计平均温度采用
四 耐久性要求:
一般水池的合理使用年限为50年,常年埋入地下,应根据环境条件判断地下水、污水对混凝土、钢材的腐蚀等级,采用相应措施保证砼质量,砼的抗渗性,抗冻性,防止污水泄漏对周围环境的影响
1)保证砼质量
结构受力构件的砼强度等级不低于C25;且不低於砼在行规范中砼耐久性所要求的参数
砼中水泥宜采用普通硅酸盐水泥;
砼中骨料级配良好,水灰比不大于0.5;
砼内宜惨加膨胀剂,常用明矾石,硫铝酸钙、氧化钙等,用量应满足砼外加剂规范要求,一般控制在水泥用量12%以内;
根据环境因素控制砼中氯和碱含量;
2)抗渗性应符合下表:
水头与构建厚度之比 30
抗渗等级Si S4 S6 S8
注:i为龄期为28天砼试块在ix102Kpa水压下满足不渗水要求;
实际应用时抗渗等级不低于S6.
3)抗冻性应符合下表要求:
对于最冷月平均气温低于-3℃地区的外露无保温水池,其砼部分应满足:
Fi为20天构件,在i次的冻融循环次数后,其强度降低不大于25%,重量损失不大于5%。
为提高抗冻性,在砼中惨加引气剂。
4)保证耐腐性
水池各部位受力主钢筋的砼保护层最小厚度见下表:
如部位有水泥砂浆或涂料保护时,砼保护层厚度可酌减。笔者认为5mm为宜。
五构造配筋:
水池构件除按受力情况计算钢筋值和验算裂缝满足要求后,为防止其它因素影响要求每米宽度的墙、板内,数量不宜小于5根,且不宜大于10根。最小配筋率要求与混凝土设计规范要求相同,一般水池的受力钢筋的经济配筋率以控制在0.3%~0.8%。对于构造钢筋《给水规范》中要求当构件截面不大于500mm时,其里外侧构造钢筋配筋率至少0.15%,当截面大于500mm时,其里外侧可按500mm厚截面配0.15%的构造钢筋。池壁拐角处钢筋,应有足够锚固长度锚入相邻的墙壁内;锚固长度应自墙壁的内侧面算起。受力钢筋的接头应优先采用焊接接头,非焊接的搭接接头应设置在构件受力的最小处。墙壁的拐角及于顶、底板的交接处,宜设置腋角,腋角的变宽不应小于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。
六伸缩缝和施工缝
由于混凝土材料在环境温湿度变化下热胀冷缩,且矩形水池约束较多应力复杂,目前不能简单通过计算得出所受影响大小所以当水池尺寸不满足规范要求时最好设置伸缩缝。缝处的防水构造应由止水板材,填缝材料和嵌缝材料组成。止水板材多采用橡胶止水带,止水带与构件砼表面的距离不宜小于止水带埋入混凝土内的长度,当构件厚度较小时,宜在缝得端部局部加厚,并宜在加厚截面的凸缘外侧设置可压缩性料。
填缝材料通常采用发泡橡胶、发泡塑料或软木质材料。
封缝材料重用注入器施工,其材料常见聚硫橡胶、聚氨酯和硅胶封缝料。为防止封缝材料不致黏在填缝材料上,影响封缝材料变形,二者之间应设隔离层,多用油毡纸。
对于施工缝,此位置经常由于施工不力出现渗水问题,是整体质量的薄弱环节应引起足够重视。要求避免设置在受力较大处,池壁处施工缝常设在加腋以上100~150mm位置,考虑到施工方便止水板材常用紫铜、不锈钢等刚性材料,当然橡胶止水带等柔性材料也可采用,但须用水泥钉将其与砼池壁固定牢。二次浇注前注意对施工缝得清扫,连接处砼凿毛处理,并浇水湿润。
七结语
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:
探讨。
关键词:浓缩池结构设计
Abstract: through the recent years of concentration tank design and construction services summary, introduce some experience and method of concentration tank design, and prone to problems in the construction of
Discussion on.
Keywords: concentrated pool structure design
[中图分类号] TU9[文献标识码]A[文章编号]
浓缩池是为精矿浆或尾矿浆沉淀、浓缩提供土建支持的池体,一般有架空、地上和半地下几种,大多为大直径圆形,为了适应浓缩机刮泥板刮泥,工艺要求池底应为圆锥形。结构计算一般参照《给水排水工程结构设计规范》、《给水排水工程结构设计手册》及《钢筋混凝土圆形水池设计》进行,其具体计算方法有变位法、力法、弯矩分配法、近似计算法等。
一、落地浓缩池设计(地上和半地下池体)
1、池壁厚度的选取,因分地上和半地下式,要求并不严格,但太薄了不好,主要是不利于施工,建议厚度≥200mm 比较合理,一般按b=h/20 左右选取(经验值)。池壁荷载的工况有:1)池内有浆,2)池内排空。大直径高池壁时池底一般会有较高的弯矩,建议如果工艺条件允许的话,池壁底部局部加厚,这不仅对池壁底部抗弯有力,对通过此处的裂缝验算也非常有帮助。对于较深的大直径池体,池壁做成上薄下厚的变厚度会比较经济合理。
2、底板厚度一般要比池壁大些,为了嵌固池壁,底板厚度一般按1.2~1.5b(b 为池壁厚)选取。当池体建在强度较高、压缩性及渗透性均较低的均质地基上时,由于池内矿浆通过底板将重量直接传给地基,所以可以将底板建成分离式,就是说,将底板中间部分板厚减薄,池壁底部的底板较厚,两部分之间采用施工缝的方法连接,对于大直径池体,有时这种方法非常经济。
3、矿浆一般会含有一定量的药剂,可能会有一定的腐蚀,所以保护层尽量按50mm,这也是地下防水工程的要求,按《混凝土设计规范》当梁柱中纵向受力钢筋保护层厚度大于40mm 时,应对保护层采取有效的防裂构造措施。
4、池壁、底板的计算,有两种思路。一是首先对圆形底板按周边嵌固,池壁按悬臂板分别进行内力计算,然后按底板和池壁的刚度分配支座处的不平衡弯矩,最后将弯矩叠加得出结果。这种方法主要用于计算池体直径较大,而池壁不是很高的情况,这时底板对池壁的嵌固作用是池壁受力的根本。另一种是忽略底板对池壁的嵌固作用,将池壁认为是放置在底板上圆柱壳,而在池内矿浆的压力下,池壁只承受环向的拉力,这时底板只承担池壁的自重压在其边缘。这种方法对直径相对来说不太大,池壁相对较高的情况更为适合。实际设计中,这两种情况往往分界并不明显,这时建议大家都试算一下,得出一个较为合理的方案来计算。
二、架空浓缩池设计
精矿浆沉淀、浓缩用的浓缩池一般架空设置,根据工艺要求池底标高有的时候达七八米,为了支撑池上浓缩机等设备,一般需在圆心位置设计支柱。这时的一般做法是:中心设置钢管混凝土柱,沿径向按锥底坡度放射状设梁,梁另一端柱的位置宜沿径向往里放,使梁成单方向伸臂梁,最理想的位置应使梁的正负弯矩相等。池壁的设计参照一、4 也有两种设计思路,当按圆柱壳计算池壁时,除按轴向受拉计算池壁水平钢筋外,还应按深梁对池壁进行竖向计算,由于池内矿浆向外的张压,池壁顶部宜设置环向暗梁,为承载池底板荷载和环向连接放射梁,池壁底部环梁会较大些。与落地浓缩池不同,架空浓缩池底板承载池内所有矿浆重量,并将荷载传给支撑它的放射梁和池壁底部环梁,考虑到施工方便和抗裂要求,设计时可以偏于安全地按支撑于放射梁上的单向板进行计算,板上下层环向钢筋宜整根设置(接头处搭接或对焊),根据钢筋所在位置的半径大小,调整钢筋的间距。径向钢筋按构造垂直弦向放置。
三、浓缩池池壁超长的处理
《混凝土结构设计规范》GB50010-2002 对露天环境下现浇钢筋混凝土剪力墙结构长度限值规定为30m,对于直径超大的浓缩池,池壁长度远远超过限值,采用何种结构形式和构造措施解决由温度应力引起的混凝土裂缝是结构设计的关键。采用集料级配防水混凝土,提高混凝土抗渗性能,可以防止矿浆的渗漏;为了减少、抵消施工过程中混凝土的干缩裂缝和使用过程中温差变化引起的温度应力对结构的影响,可沿池壁均匀设置后浇带,每个后浇带宽度1.2m,在后浇带部位加强构造措施,设置止水带,增设构造钢筋(Φ18@200),在温度较低时用膨胀混凝土进行浇筑。对于架空浓缩池,池壁下可采用钢筋混凝土箱形基础代替框架柱, 加大整体刚度,使各个截面受力均匀。
四、设计中应注意的几个问题
由于放射梁钢筋都会在中柱处锚固,而且工艺的精矿管也在中柱处预埋,往往施工中柱顶端时很难保证施工质量,常常造成此处的渗漏。针对此处锚筋太多的问题,可以采用几种锚固措施并用的方法解决,具体做法是:将每根梁伸入中心柱的钢筋分三部分,第一部分是角部钢筋,应该按要求锚固,第二部分占其余的1/2,锚入支座25d,将各梁的这部分钢筋用直径不小于25 的水平环筋两根连接起来,水平环筋与这部分钢筋可靠焊接,两水平环筋间距5d,第三部分为剩余部分,锚入支座12.5d,同样将各梁的这部分钢筋用直径不小于25的水平环筋两根连接起来,焊牢。施工中可以根据工艺精矿管预埋的位置和施工的方便调整切断哪根钢筋,这样基本上可以解决问题。另外一个注意的问题是,尽管池壁按圆柱壳轴向受拉设计,池壁内也应配置一定量的竖向构造钢筋,构造钢筋应按照锚固要求锚入底板内,以防池壁与底板处出现裂缝渗漏的问题。
参考文献:
[1] 郭登璜.马兰选煤厂浓缩池入料方式的确定[J].煤矿设计,1994, (10)
【关键词】建筑;给水排水;节能
1 概况
规划建设用地25125.54平方米,地下室一层,建筑面积19000平方米,首二层为商铺,建筑面积13000平方米,三至三十二层为住宅,共6栋,建筑面积94000平方米,层高100米以内,为一类居住建筑。
2 给水方案的比较
2.1给水方式即指建筑内部给水系统的供水方案。合理的供水方案,需综合工程涉及的各项因素如技术因素包括:供水可靠性,水质,对城市给水系统的影响,节水节能效果,操作管理,自动化程度等;经济因素包括:基建投资,年经常费用,现值等;社会和环境因素包括:对建筑立面和城市观瞻的影响,对结构和基础的影响,占地面积,对环境的影响,建设难度和建设周期,抗寒防冻性能,分期建设的灵活性,对使用带来的影响等,采用综合评判法确定。
2.2高层建筑给排水竖向分区的方法
高层建筑的给水管网必须竖向划分成几个区域,通常分区的原则如下:
(1)充分利用市政给水管网压力,所以一般用初估法来计算低区层数。
(2)高区划分根据静水压力:《建筑给水排水设计规范》规定高层建筑生活给水系统竖向分区:对住宅、旅馆、医院宜为300~350KPa;办公楼高层建筑竖向分区根据管道或设备所承受的静水压力为350~450KPa。
3 建筑给排水节水设计的重要性
能源是人类生存与发展的重要基础,国民经济的发展依赖于能源的发展。大家都知道水源是重要能源之一,地球之所以拥有生命,就是因为它拥有水源。科学证明,人不吃东西至少能活一个星期,但缺了水,却坚持不了几天。可目前宝贵的水源却由于滥用下逐渐减少,而地球上的水不是用之不尽的呀。水是生命之源,不管是生产、生活还是农田灌溉,水都与我们的生活息息相关。建设节约型社会,合理开发、节约利用和有效保护水资源已经成为一项艰巨的任务,对于建筑给水排水设计者来说,确定项目最优设计方案、最大限度的节约水源,为国家的发展做出自己的贡献是我们设计者义不容辞的责任。
4 给排水设计的主要节能措施
我国给排水节能设计的要点主要集中在三个方面:一是合理利用市政管网的余压,采用分区供水方式并使用节能效果显著的供水设备设施;二是利用清洁、环保型能源作为建筑热水供应设备;三是节能、节水型的卫生器具,节水型的卫生器具能够有效地减少水的消耗量,而且对降低供水能耗也有着重要的意义。
4.1合理利用市政供水管网余压
城市市政供水管网五层以内的建筑的供水压力基本上是能满足的。可随着我国经济的快速发展,土地资源的处于越来越紧张的趋势,为了提高土地的利用效率,城市建筑出现了越来越多的高层,甚至超高层建筑,满足正常供水需求,务必采取二次加压技术来实现对建筑的正常供水。此时,合理利用市政管网压力,采用分区的供水方式可以非常有效地减少二次加压的能量消耗。这样设计还避免了低楼层管网压力过高带来的生活不便及其水资源的浪费。
4.2充分利用清洁、环保型能源
采用清洁、环保型能源对减少传统能源的消耗具有重要的意义。我国大部分地区太阳能资源比较丰富,为太阳能的广泛应用提供了良好的基础条件。目前太阳能在我国的应用越来越多,应用范围也越来越广。但在给排水节能设计方面主要是利用太阳能制备生活热水,减少了大量的传统能源的消耗,从而减少了对环境的污染。
4.3采用无负压变频供水设备
4.3.1无负压变频供水设备的特点:(1)无负压,节能;(2)全封闭,无污染;(3)功能全,智能化程度高;(4)产品先进,质量可靠;(5)安装简单,维护方便,节省占地面积。
4.3.2组成及工作原理:无负压变频给水设备主要由稳流补偿器、真空抑制器、水泵、变频控制柜、控制仪表、管道配件等组成,并可根据需要预留加氯机或臭氧发生器接口。无负压变频给水设备是利用变频调速给水技术、真空抑制与稳流补偿技术和全密闭自平衡结构设计,实现与市政供水管道直接串接加压而不产生负压,不影响其他用户用水的给水装置。设备运行时对串接处的进水压力与出水设定压力的差额进行补压,当里水压力大于等于出水设定压力时,设备自动停机,水流通过旁通管路由市政供水管道直接供水。在用水高峰期,当市政给水管网的供水管供水量瞬间小于用水量时,稳流补偿器、真空抑制器及其控制系统联合作用,稳流补偿器中的贮备水及时补充到用户中,同时抑制负压形成,且在系统运行的全过程中不与外界空气连通,全密闭运行。稳流补偿器是连接在市政给水管网的供水与水泵进水口的特制密闭装置,不与外界空气连接。可配合真空抑制器实现无负压、全封闭和稳流调节作用,稳流补偿器内的调节水量在进水量瞬间小于出水量时能及时补充给用户。真空抑制器则是根据稳流补偿器的水量、水压等实现稳流补偿器内的压力平衡,使之不产生负压。
4.3.3储水池、加压水泵、高位水箱等是二次加压供水的主要设备,但二次加压供水一直都没能解决二次污染的问题,而且能源消耗相比其它方式也偏大,在新型建筑给排水设计中已经不是最佳方案,采用环保性更好、能源消耗更少的无负压变频供水设备成为首选。原因主要以下几个方面:一是可以有效地降低成本。二是对环境的污染更小。无负压变频供水设备供水时,水不需要储存,减少了污染;同时节能效果突出。
4.4采用节水型卫生器具,减少供水量。设计人员应在保证排水系统正常工作的情况下,建议用户使用小容积水箱大便器,即保证一次冲水量不大于6L。在公共场所采用延时自闭式水龙头和光电控制式水龙头的小便器、大便器水箱,也是建筑节水的有效措施。
4.5在热水设计中,减少水资源浪费、完善热水循环系统。在新建建筑的集中热水供应系统要选择循环方式设计时,需综合考虑工程成本与节水效果,依据建筑标准、地区经济条件等具体情况,为减小乃至消除无效冷水的浪费,尽可能选用支管循环方式或立管循环方式。
4.6积极推广新管材、新技术在工程的应用。生活供水管道采取优质无污染环保型管材,用生活的水箱采用食品级不锈钢材质,并采取防污染措施,二次供水采用紫外线消毒。在排水工程上运用真空节水技术,用空气代替大部分水,依靠真空负压产生的高速气水混合物,快速将洁具内的污水、污物冲洗干净,达到节约用水、排走污浊空气的效果。
5 结语
综上所述,建筑给排水节水既是环境保护的需要,也是提高人民生活水平的需要,随着建筑质量日益的提高,在水源十分紧张的情况下,在设计中应把环境保护的方针、政策,贯穿于设计的每一个环节,尊重自然环境,创建生态建筑思想,采取经济效益和社会效益与科学技术相统一的方法进行规划和设计,确保给排水系统正常运转功能的同时也要最大限度的节约水资源。
参考文献
裂缝产生后的处理进行了初步的探讨。
关键词:构筑物裂缝控制处理措施
Abstract:in this paper, it will discuss on the common cracks produced from the waste water treatment plant, and put forwards to the relative measures and treatments methods after the cracks.
Key Words: building, crack control, treatment measures
中图分类号:U664.9+2文献标识码:A 文章编号:
近年来由于我国对环境保护愈加重视,各地兴建污水处理厂日益增多,在此期间积累了丰富的设计与施工经验,也发现了一些不足之处。其中混凝土的裂缝给工程带来了不同程度的危害。如何控制裂缝的发生,是影响工程开展的当务之急。本文就构筑物池体的裂缝成因及处理措施进行初步探讨。
一、裂缝的种类及成因
1、干性收缩裂缝。干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩,且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果。混凝土受外部条件的影响,表面水分损失过快,变形较大,内部湿度变化较小变形较小,较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束,产生较大拉应力而产生裂缝。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。
2、塑性收缩裂缝。塑性收缩是指混凝土在凝结之前,表面因失水较快而产生的收缩。其产生的主要原因:混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小,或者混凝土刚刚终凝而强度很小时,受高温或较大风力的影响,混凝土表面失水过快,造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩,因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。
3、沉降裂缝。沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不均匀沉降所致;或者因为模板刚度不足等导致。裂缝宽度受温度变化的影响较小。
4、温度裂缝。温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。在混凝土的施工中当温差变化较大,或者是混凝土受到寒潮的袭击等,会导致混凝土表面温度急剧下降,而产生收缩,表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束,将产生很大的拉应力而产生裂缝,这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。
5、化学反应引起的裂缝。碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。
二、防止裂缝产生的措施
1、改善混凝土自身性能
(1)选用水化热低和安定性好的水泥,混凝土升温的热源是水泥的水化热,选用上述水泥可以使混凝土减少升温。
(2)掺入减水剂,以减少水泥用量,改善和易性。
(3)掺入粉煤灰外加料,以改善混凝土的塑性和可泵性。
(4)掺入微膨胀剂,使混凝土得到补偿收缩,减少混凝土的温度应力。
2、改善施工工艺
(1)选用分层分段法对混凝土进行浇筑,以利于混凝土水化热的散失,减小混凝土内外温差。
(2)降低混凝土入模温度,以减少混凝土日后冷缩引起的开裂。
(3)加强混凝土浇筑后的早期养护,以防止干缩引起的裂缝。
(4)改善配筋,避免应力集中,必要时可设置温度钢筋提高混凝土的抗裂性能。
三、产生裂缝后的处理
裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度,还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。因此根据裂缝的性质和具体情况,修补措施主要有以下一些方法:表面修补法,灌浆、嵌逢封堵法,结构加固法。
1、表面修补法。表面修补法是一种简单、常见的修补方法,它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料等措施。
2、灌浆、嵌逢封堵法。灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补,它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中,胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体,从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等;常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。
3、结构加固法。当裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法:加大混凝土结构的截面面积,在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。
四、结论
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低水池的抗渗能力,影响水池的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀。因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待,采用合理的方法进行处理,并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展,保证构筑物和构件安全、稳定地工作。水处理钢筋混凝土水池的设计与施工实践说明,水池的裂缝产生和发展是可以从根本上得到控制的。我们必须重视温差及混凝土收缩、水化热、内外约束、以及不均匀沉降等对水池裂缝宽度的影响,在满足工艺要求的前提下,合理的结构设计,正确的施工方法是工程质量的重要保证。
参考文献:[1]混凝土结构设计规范《GB50010-2002》.中国建筑工业出版社;
[2]混凝土结构工程施工质量验收规范《GB50204-2002》中国建筑工业出版社