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        水池構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計在給排水工程中的要點探究

        2020-11-25 13:54:30閆軍濤
        建材發(fā)展導向 2020年2期
        關(guān)鍵詞:池壁水池結(jié)構(gòu)設(shè)計

        閆軍濤

        (山西省建筑標準設(shè)計研究院,山西 太原 030000)

        目前,國內(nèi)外研究人員對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的力學性質(zhì)和特性進行了深入研究,對其適用范圍有了新的認識。與國內(nèi)外鋼筋混凝土池抗震設(shè)計相結(jié)合的主要區(qū)別在于,地震時荷載計算方法和池壁根的連接形式都按區(qū)域劃分地震等級,從而在計算時考慮結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)、水、土壤等荷載影響因素。

        1 水池結(jié)構(gòu)物基本構(gòu)造分析

        對于混凝土結(jié)構(gòu),需要進行試驗分析,如果符合c 25等級,則應(yīng)進行防漏試驗活動,以避免泄漏。對于池鋼筋混凝土保護層,必須完全控制其厚度,以確保池結(jié)構(gòu)的質(zhì)量滿足相關(guān)要求。例如:梁柱與污水接觸的距離約為40mm,并作為保護層處理,從而減少污水侵蝕的問題。如果游泳池基礎(chǔ)上沒有明顯的載荷問題,沉降分段可以執(zhí)行相關(guān)控制操作,從而實現(xiàn)相關(guān)標準。

        焊接連接時,施工人員必須根據(jù)相關(guān)要求焊接構(gòu)件,以提高構(gòu)件的應(yīng)力能力。建筑公司需要對鋼筋混凝土墻壁管理、其角落與地板相交的位置等進行全面控制,并且可以設(shè)置液滴和角度,以便于進行相關(guān)監(jiān)管工作。對于鋼筋混凝土池,必須根據(jù)最小鋼筋比例等處理鋼筋結(jié)構(gòu),以確保鋼筋結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和構(gòu)造滿足相關(guān)要求。例如:當總垂直力現(xiàn)象出現(xiàn)時,最小鋼筋率為0 . 7%,當側(cè)向力現(xiàn)象出現(xiàn)時,必須將最小鋼筋率控制為0 . 3%,以提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

        2 清水池的結(jié)構(gòu)特點

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

        1) 全縫注入通常根據(jù)規(guī)范所需的膨脹接頭的最大間隙和間隙的特定尺寸,將間隙平均分割成不同的單元,每個單元用橡膠制止帶連接,填充焦化密封。各單位之間的力量相互獨立。2) 接縫分離還使用延伸接頭平均分割間隙,同時將頂板和襯墊分開,因此襯墊成為承受水平載荷的單獨懸臂構(gòu)件,每個單元都是承受此單位范圍內(nèi)垂直和水平載荷的單獨無梁建筑。3) 后澆帶或擴展加強筋設(shè)置位置可以設(shè)置多個后澆帶或擴展加強筋,前提是混凝土收縮應(yīng)力最大的部分,通常是長度方向的中間位置,超過混凝土擴展接頭設(shè)置的最大間隙。位置也是根據(jù)流程要求設(shè)置的。這是當前設(shè)計中相對一般的間隙類型,當前與自己的實際設(shè)計相結(jié)合的工程簡單地分析了不同結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的間隙。

        3 鋼筋混凝土水池設(shè)計原則

        水池結(jié)構(gòu)設(shè)計必須同時滿足軸承能力極限狀態(tài)設(shè)計和正常使用極限狀態(tài)設(shè)計的要求,正常使用極限狀態(tài)設(shè)計要求主要考慮唇控制,必須使用長期效果的標準組合進行檢查。當按承載能力極限狀態(tài)計算時,作用效果的默認部件設(shè)計值必須由其他條件確定。這項工程在計算時間分析了三個不利條件。草外有土,草內(nèi)有無水條件。2) 池塘外的免耕,水坑充滿水的條件。3) 池外無土,池內(nèi)滿水工況。第一條件是主體工程完成,回填前階段,第二、第三條件出現(xiàn)在萬壽試驗階段。上述內(nèi)容是當前間隙的結(jié)構(gòu)設(shè)計中最常用的計算方法,但零部件截面和加固結(jié)果相對保守,經(jīng)濟性略有下降。

        4 結(jié)構(gòu)設(shè)計

        大型結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力問題是市政給排水工程水池項目施工中的常見問題之一,采用超長不設(shè)縫水池設(shè)計方案,能實現(xiàn)是對以上施工問題的有效解除。具體解決方法有“抗”“放”“調(diào)”三種,其中“抗”等同于同步提升混凝土結(jié)構(gòu)強度與配筋率,進而增強結(jié)構(gòu)的極限抗拉能力與抗壓應(yīng)變能力。“調(diào)”可以被視為“抗”與“放”的整合形式,具體是加強混凝土配合比合理設(shè)計、融入適量添加劑、留設(shè)施工縫、管控施工工藝流程及推行養(yǎng)護措施等,減少池體結(jié)構(gòu)的變形量。

        1) 頂板安設(shè)預反力鋼筋:在有限元流程的支撐下,實現(xiàn)對水池的整體升溫及降溫等指標的精確測算,解析池體不同結(jié)構(gòu)在某一溫度變化區(qū)間中溫度應(yīng)力變化規(guī)律,繼而有針對性的在水池頂板適當位置安設(shè)預應(yīng)力鋼筋,應(yīng)力鋼筋的主要作用是抵抗內(nèi)水作用及溫度拉力。

        2) 在底板構(gòu)件上安設(shè)滑動層。該種施工操作行為的產(chǎn)出,有利于減少地基土對底板結(jié)構(gòu)形成的束縛力,同時有利于拓展池體的自由度,減輕溫度應(yīng)力對池體結(jié)構(gòu)完整性與穩(wěn)固性形成的不良影響。

        3) 留設(shè)后澆帶。在超長不設(shè)縫水池結(jié)構(gòu)方案設(shè)計過程中,應(yīng)明確規(guī)劃結(jié)構(gòu)施工過程中后澆帶所需設(shè)置的部位、數(shù)目與相關(guān)防范等,同時合理規(guī)劃結(jié)構(gòu)的封閉時間、溫度等提出的基本要求。

        4) 加強混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量的控制。在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,混凝土施工是重要一項內(nèi)容,其結(jié)構(gòu)質(zhì)量直接影響結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工效果。故而,在工程設(shè)計期間,應(yīng)加強對混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量的控制,特別是要加強原材料、配合比等的控制,同時重視混凝土生產(chǎn)、施工及養(yǎng)護等流程的控制,以防混凝土結(jié)構(gòu)在工程施工早期出現(xiàn)裂縫問題,進而增強水池的抗裂防滲性能。

        5 水池混凝土裂縫產(chǎn)生原因

        水池混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫產(chǎn)生原因主要包括以下幾個方面。

        1) 結(jié)構(gòu)性裂縫。它是荷載作用下的裂縫,包括在自重、水、土壓力、震動荷載等作用下混凝土受拉應(yīng)力開裂,約占總裂縫的10%。2) 非結(jié)構(gòu)性裂縫。它是變形作用下的裂縫,變形作用又可分為以下幾類。①溫度作用。包括水化熱、生產(chǎn)熱、氣溫等。②收縮變形。包括自生收縮、塑性收縮、干燥收縮等。③膨脹變形。包括化學腐蝕膨脹、結(jié)冰膨脹、堿集料反應(yīng)等。④基礎(chǔ)變形。包括沉降差異、地基變形等。大量水池工程裂縫處理案例表明,水池結(jié)構(gòu)中80%~90%的裂縫都是由于變形作用導致,所以控制變形是超長結(jié)構(gòu)裂縫治理控制因素中的關(guān)鍵。3) 其他裂縫。由其他因素如堿集料反應(yīng)、慣性力、混合作用等產(chǎn)生的裂縫,約占總裂縫的10%。

        6 結(jié)構(gòu)改造防水抗?jié)B優(yōu)化設(shè)計

        1) 由于施工進度要求比較緊張,且冬季施工,因此提高增高部分混凝土強度等級,原結(jié)構(gòu)采用C30,新建部分采用C35。2) 新澆筑混凝土中摻入8%UEA 微膨脹劑。3) 池壁新舊混凝土結(jié)合部防水,采取先鑿毛池壁頂端混凝土表層,同時鑿出凹槽埋設(shè)鋼板止水帶。新老混凝土止水帶。其中,B 為混凝土池壁厚度。

        7 水池結(jié)構(gòu)裂縫問題的預防措施

        設(shè)計者需要科學預防水池結(jié)構(gòu)裂縫問題,提高結(jié)構(gòu)建設(shè)質(zhì)量與可靠性,滿足其設(shè)計要求。首先,需要在水池底部中應(yīng)用連續(xù)式的配筋,不可以應(yīng)用分離式的配筋,保證可以提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。對于水池配筋率而言,不可以超過相關(guān)范圍,以免在混凝土收縮期間受到鋼筋的作用出現(xiàn)龜裂問題;其次,設(shè)計者需要對配筋的分布進行調(diào)整,按照小直徑與小間距的要求與特點,對其進行合理的配置。

        8 結(jié)構(gòu)設(shè)計中需重視的問題

        1) 中間拉梁層中的梁應(yīng)進行抗裂度驗算,按軸拉構(gòu)件進行配筋;拉梁層的邊跨板在沿池壁長度方向,其受力形式為一連續(xù)深梁,按深梁方式配筋,與池壁連接處設(shè)暗梁增強抗拉、壓能力。2) 從剪力圖和軸力圖可以看出,樁基礎(chǔ)的荷載不能簡單按照其分擔的面積來計算,應(yīng)考慮底板彎矩的影響。比如單層模式下,由于底板邊跨與池壁相交處負彎矩很大,導致底板樁基礎(chǔ)在池壁下豎向荷載大,而其相鄰第一排樁基礎(chǔ)則出現(xiàn)輕微的上拔力。3) 變形縫按不完全縫處理,連通的鋼筋起到傳遞拉力的作用,連通的鋼筋面積按拉力值來確定(考慮2~3 倍的富裕度),鋼筋在縫處應(yīng)做防腐蝕處理,連通鋼筋在截面中的位置應(yīng)考慮懸出鋼筋在荷載作用下的位移,以防混凝土劈裂,在本設(shè)計中,頂、底板下層筋連通,池壁外側(cè)筋連通。4) 中部拉結(jié)層的邊跨板,在對應(yīng)清水池頂板人孔處設(shè)置人孔。

        9 結(jié)語

        近年來,市政給排水工程中,盛水構(gòu)筑物呈現(xiàn)布置一體化、復雜化的發(fā)展趨勢。隨著水池規(guī)模的不斷增加,超長水池結(jié)構(gòu)的裂縫控制成為設(shè)計中的難點。傳統(tǒng)方法是通過在一定結(jié)構(gòu)尺寸內(nèi)設(shè)置足夠多的變形縫解決施工階段和使用階段混凝土可能出現(xiàn)的裂縫問題。然而,超長水池中的變形縫給使用功能、后期養(yǎng)護、抗震要求等都帶來諸多不便。例如變形縫會對止水帶的耐久和維修產(chǎn)生不利影響,設(shè)置變形縫不利于結(jié)構(gòu)抗震,設(shè)縫的構(gòu)筑物在地震中發(fā)生碰撞。因此超長水池結(jié)構(gòu)的無縫設(shè)計具有重要的意義。

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