给水排水工程构筑物结构设计规范

给水排水工程构筑物结构设计规范GB50069-20026基本构造要求6.1一般规定•6.1.1贮水或水处理构筑物一般宜按地下式建造；当按地面式建造时，严寒地区宜设置保温设施。•6.1.2钢筋混凝土贮水或水处理构筑物，除水槽和水塔等高架贮水池外，其壁、底板厚度均不宜小于20cm。•6.1.3构筑物各部位构件内，受力钢筋的混凝土保护层最小厚度(从钢筋的外缘处起)，应符合表6.1.3的规定。给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程CECS138:2002本规程原属于《给水排水工程结构设计规范》GBJ69—84中第三章的内容。根据逐步与国际接轨的需要，现将本规程独立成本，以便工程应用和今后修订。据此，按中国工程建设标准化协会（94）建标协字第11号《关于下达推荐性标准编制计划的函》的要求进行编制。1总则1.0.1为了在给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计中，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制订本规程。1.0.2本规程适用于城镇公用设施和工业企业中一般给水排水工程钢筋混凝土水池的结构设计，不适用于工业企业中具有特殊要求的钢筋混凝土水池设计。1.0.3本规程系根据现行国家标准《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB50069规定的原则制订。1.0.4按本规程设计时，一般荷载的确定、构件截面计算和地基基础设计等应按国家现行有关标准的规定执行。1.0.5对于建在地震区、湿陷性黄土或膨胀土等地区的给水排水工程钢筋混凝土水池结构的设计，尚应符合国家现行有关标准的规定3材料3.0.1水池受力构件的混凝土强度筹级不应低于C25；垫层混凝土不应低于C10。预应力水的混凝土强度等级不应低于C30。当采用碳素钢丝、钢绞线、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不应低于C40。3.0.2水池混凝土的密实牲应满足抗渗要求，不作其他抗渗处理。混凝土的抗渗等级要求，当最大作用水头与混凝土厚度的比值小于10时，应采用4；当比值为10～30时应采用6；当比值大于30时，应采用8；混凝土的抗渗等级应根据试验确定。3.0.3当水池外露时，对最冷月平均气温在-3～-10℃的地区，混凝土抗冻等级应采用F150；对最冷月平均气温低于-10℃的地区，混凝土抗冻等级应采用F200。3.0.4配制抗渗、抗冻混凝土时水灰比应不大于0.5。骨料应选择良好的级配，粗骨料粒径不应大于40mm，且不超过最小断面厚度的1/4，含泥量按重量计应不超过1%。砂子的含泥量及云母含量按重量计不应超过3%。3.0.5水池接触介质的酸碱度（pH值）低于6.0时，应按国家现行有关标准或根据专门试验确定防腐措施。3.0.6水池混凝土的碱含量应符合《混凝土碱含量限值标准》CECS53的规定。3.0.7水池混凝土中可根据需要适当采用外加剂，但不得采用氯盐作防冻、早强掺合料。采用外加剂时，应符合现行国家标准《浪凝土外加剂应用技术规范》GBJ119的规定。对抗冻混凝土不得采用火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。4结构上的作用4.1作用分类和作用代表值4.1.1水池结构上的作用主要可分为永久作用和可变作用两类。永久作用应包括结构自重、土的竖向压力和侧向压力、水池内的盛水压力、结构的预加应力、地基的不均匀沉降等；可变作用应包括池顶活荷载、雪荷载、地表或地下水压力（侧压力、浮托力）、结构构件的温（湿）度变化作用、地面堆积荷载等。4.1.2当结构承受两种或两种以上可变作用，承载能力极限状态按作用效应基本组合计算或正常使用极限状态按作用效应标准组合验算时，应采用标准值和组合值作为可变作用代表值。可变作用的组合值应为可变作用的标准值乘以作用组合值系数。4.1.3当正常使用极限状态按作用效应准永久组合验算时，应采用准永久值作为可变作用代表值。可变作用准永久值应为可变作用的标准值乘以准永久值系数。4.2永久作用标准值4.2.1结构自重的标准值，可按结构构件的设计尺寸与相应材料单位体积的自重计算确定，钢筋混凝土的自重可取25kN/m3；素混凝土可取23kN/m3。水池梁、板上设备自重的标准值，可按设备样本提供的数据采用。在构件上设备转动部分的自重及由其传递的轴向力应乘以动力系数后作为标准值，动力系数可取2.0。4.2.2作用在地下式水池上竖向土压力标准值，应按水池顶板上的复土厚度计算，并乘以竖向压力系数，压力系数可取1.0；当水池顶板的长宽比大于10时，压力系数宜取1.2。一般回填土的重力密度可按18kN/m3采用。4.2.3作用在水池上恻向的土压力标准值，对水池位于地下水以上的部分可按朗金公式计算主动土压力，上的重力密度可按18kN/m采用，对水池位于地下水以下部分的恻压力，应为主动土压力与地下水静压力之和，此时土的重力密度应按容重计算，可按10kN/m3采用。34.2.4水池内的水压力应按设计水位的静水压力计算。对给水处理的水池，水的重力密度可取10kN/m；对污水处理的水池，水的重力密度可取10～10.8kN/m3。对机械表面曝气池内的设计水位，应计入水面波动的影响，可按池壁顶计算。34.2.5施加在水池结构构件上的预加力标准值，应按预应力钢筋的张拉控制应力值扣除相应张拉工艺的各项应力损失采用。当构件按承载能力极限状态计算且预加力为不利作用时，由钢筋松驰和混凝土收缩、徐变引起的应力损失不应扣除；4.2.6地基不均匀沉降引起的永久作用标准值，其沉降量及沉降差应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007确定。4.3可变作用标准值、谁永久值系数4.3.1不上人水池顶盖的活荷载标准值可取0.7kN/m3，准永久值系数可取0；上人水池顶益的活荷载标准值可取1.5kN/m3，准永久值系数可取0.4。4.3.2水池顶盖设计时，应根据施工条件验算施工机械设备的荷载，其标准值可按设备的使用重量采用，准永久值系数可取0。4.3.3雪荷载标准值及其准永久值系数，应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定采用。当顶盖上的活荷载大于雪荷载时，应只采用活荷载，反之应只采用雪荷载。4.3.4地下水（包括上层滞水）对构筑物的作用标准值，应按下列规定采用：1水池各部位的水压力应按静水压力计算。2地下水的设计水位，应根据勘察部门提供的数据采用可能出现的最高和最低水位，并宜根据近期内变化和补给的趋势确定。3水压力标准值的相应设计水位，应根据对结构的不利作用效应确定取最低水位或最高水位。当取最低水位时，相应的准永久值系数应取1.0；当取最高水位时，相应的准永久值系数，对地下水可取平均水位与最高水位的比值。4地表水或地下水对结构浮托力的标准值，应按最高水位乘以浮托力折减系数确定。浮托力折减系数，对非岩质地基应取1.0；对岩石地基应按其破碎程度确定，当基底设置滑动层时应取1.0。4.3.5水池构筑物的温度变化作用（包括湿度变化的当量温差）标准值，可按下列规定确定：tkF1地下或设有保温措施的有盖水池，可不计算温度、湿度变化作用；暴露在大气中符合本规程有关变形缝沟造要求的水池池壁，可不计算温、湿度变化对壁板中面的作用。2暴露在大气中的水池池壁的温度变化作用，应由池壁的壁面温差确定。壁面温差应按下式计算：式中Δt—壁板的内外侧壁面温差（℃）；th——壁板的厚度（m）；λc——混凝土壁板的导热系数，按表3.0.8采用；βc——混凝土壁板与空气问的热交换系数，按表3.0.8采用；TN——壁板内侧水的计算温度（℃），按年最低月的平均水温采用；TA——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。3暴露在大气中的水池池壁的壁面湿度当量温差Δt可按10℃采用。4温度、湿度变化作用的准永久值系数qtψ宜取1.O计算。4.3.6地面堆积荷载的标准值可取10kN/m2，其准永久值系数可取0.5。5基本设计规定5.1一般规定5.1.1各种类别、形式的水池结构构件，均应按承载能力极限状态计算。5.1.2水池结构按承载能力极限状态计算时，除结构整体稳定验算外，其余均采用分项系数设计表达式。5.1.3各种类别、形式的水池结构构件均应按正常使用极限状态验算。对轴心受拉和小偏心受拉构件应按作用效应标准组合进行抗裂度验算；对受弯和大偏心受拉构件应按作用效应准永久组合进行裂缝宽度验算；对需要控制变形的结构构件应按作用效应准永久组合进行变形验算。5.1.4无保温设施地面式水池的强度计算应考虑温（湿）度作用。温度作用应包括壁面温差和湿度当量温差，两者应取其中较大者计算。5.1.5矩形多格水池应根据具体应用条件计算，一般按间格贮水考虑。5.1.6水池的地基反力，可按直线分布计算。5.1.7当地基承载力较高，且池底位于最高地下水以上时，池壁基础可按独立基础设计。5.1.8水池池壁的计算长度，应按下列规定确定：1矩形水池池壁的水平向计算长度应按两端池壁的中线距离计算。2圆形水池池壁的计算半径，应为中心至池壁中线的距离。3池壁竖向的计算高度应根据节点构造和结构计算简图确定：1）池壁与顶、底板整体连接时，计算应按整体分析。池壁上下端为弹性固定时，池壁竖向计算高度应为顶、底板截面中线距离；池壁上端为弹性固定，下端为固定时，池壁竖向计算高度应为净高加顶板厚度的一半。2）池壁与底板整体连接，顶板简支于池壁顶部或二者铰接，池壁与底板为弹性固定时，池壁竖向计算高度应为净高加底板厚度的一半；池壁下端固定、上端自由时，池壁竖向计算高度应为净高。3）池壁为组合壳时，池壁竖向计算高度的一端应计算至组合壳中线的连接处。5.1.9池壁与底板（基础）连接，底板（基础）视为池壁的固定支承时，底板（基础）的厚度必须大于池壁，可根据地基的土质情况取1.2～1.5倍池壁厚度，并应将底板（基础）外挑。5.2承载能力极限状态计算5.2.1水池结构构件按承载能力极限状态进行强度计算时，应采用下列设计表达式：S0γ≤R（5.2.1）式中γ0——结构重要性系数。在一般情况下水池安全等级取二级，重要性系数取1.0；S——作用效应组合设计值；R——结构构件抗力设计值，按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的规定确定。5.2.3当本池池壁采用独立基础，池壁按挡土（水）墙设计时，应符合下列规定：1池壁基底的地基反力可按直线分布计算，基底边缘的最小压力不宜出现负值（拉力），并应进行抗倾覆稳定验算。验算时作用均取标准值，倾覆抗力系数不应小于1.5。2当池壁基础与底板间设置变形缝时，应进行抗滑稳定验算。验算时荷载均取标准值，抵抗力只计算永久作用，滑动抗力系数不应小于1.3。5.2.4当水池承受地下水（含上层滞水）浮力时，应进行抗浮稳定验算。验算时作用均取标准值，抵抗力只计算不包括池内盛水的永久作用和水池侧壁上的摩擦力，抗浮抗力系数不应小于1.05。水池内设有支承结构时，还须验算支承区域内局部抗浮。5.3正常使用极限状态验算5.3.1水池结构构件按正常使用极限状态设计时，应分别按作用效应的标准组合或准永久组合进行验算。结构构件的变形、抗裂度和裂缝宽度计算值应满足相应的规定限值。5.3.2当水池结构构件处于轴心受拉或小偏心受拉时，应控制抗裂度，并取作用效应的标准组合按下列规定确定：1按正常使用极限状态验算时，作用效应标准组合的设计值应按下式计算：2按正常使用极限状态验算时，作用效应标准组合的设计值，应根据水池型式及其工况按表5.2.2选取不同的作用项目组合。5.3.3当水池结构构件处于受弯、大们心受压或大们心受拉时，应控制裂缝宽度，并取作用效应的准永久组合按下列规定确定：1按正常使用极限状态验算时，作用效应准永久组合的设计值应按下式计算2按正常使用极限状态验算时，作用效应准永久组合的设计值，应根据水池型式及其工况按表5.2.2选取不同的作用项目组合。5.3.4钢筋混凝土水池结构构件的最大裂缝宽度不应大于下列规定的限值：ωmax清水池、给水水质净化处理构筑物0.25mm；污水处理构筑物0.20mm。5.3.5钢筋混凝土水池结构构件处于轴心受拉或小偏心受拉时，应按下式进行抗裂度验算：5.3.7当钢筋混凝土水池构件支承竖向传动装置时，应按作用效应准永久组合进行变形验算，其挠度计算值应符合下式要求：ωv≤L/75