钢筋混凝土矩形贮液池结构设计中几个问题.pdf

2 0 0 2年 4月 第 3 1 卷第 2期 有色矿山 No n f e r r o u s Mi n e s Ap r ， 20 0 2 Vo l 3 l No 2 钢筋混凝土矩形贮液池结构设计 中几个 问题 姚 志 勤 J L 京有色冶金设计研究总院， 北京 1 0 0 0 3 8 [ 关键词 ] 贮液 池 ； 弹性支承 ；不动 铰支承 [ 摘要 ] 对锕 筋混凝土矩形贮液池在结构设计 中的特 殊要求 及 有关矩形贮液 池的配置 计算 、 配筋 中的 些问题进行 了分析 和探 讨。 [ 中图分类号 ] TU 2 7 9 ． 7 4 6 [ 文献标 识码 ]A [ 文章编号 ]1 0 0 2 8 9 5 1 2 0 0 2 0 2 0 0 4 5 0 3 S o me p r o b l e ms a b o u t s t r u c t ur a l d e s i g n of r e i n f o r c e d c o n c r e t e r e c t a n g l a r r e s e r v o i r YAO Zh i q i n Be i j i n g C e n t r a l En g i n e e r i n g ＆Re s e a r c h I n s t i t u t e f o r j l o n 一 尼r r o u s Me t a l l u r g i c a l I n du s t r i e s ， B e i j i n g 1 0 0 0 3 8 ，Ch i n a Ke y wo r d s r e s e r v o i r ；e l a s t i c s u p p o r t ；| i x i n g s u p p o r t Ab s t r a c t I n t h i s p a p e r ．s o me s p e c i a l d e ma n d s f o r r e i n f o r c e d c o n c r e t e i n s t r u c t u r a l d e s i g n a n d s o me p r o b l e ms a b o u t d i s p o s i t i o n ，c a l c u l a t i o n ，r e i n f o r c e me m o f r e c t a n g l a r r e s e r v o i r a r e d i s c u s s e d a n d a n a l y s e d． 钢筋混凝土贮液池． 其型式多种多样， 按形状分 有矩形、 方形、 圆形等 ； 按 埋置方式 分有地下、 半地 下、 地 上等； 按是否有顶 盖分开 口、 半开 口、 不开 口 等； 按材料分有钢 筋混凝土、 钢 、 砖石等。这里就钢 筋混凝土矩形贮液池结构设计 中几个 问题进行探 讨 。 1 贮液池设计中一些特殊要求 与一般建筑结构相 比， 贮液池届特种结构， 除满 足一般构件在各种荷载组合的强度、 变形、 裂缝外。 还应根据 不同情 况分 别满 足抗裂度、 稳 定性 、 抗渗 性 、 抗腐蚀性等要求。 1 关于抗裂度 一般情况下非预应力混凝土构 件要求不出现裂缝是不可能的， 所以只有预应力构 件才有抗裂验算的问题。预应力贮液池基本上都是 圆形， 矩形贮液池施加预应力困难较多． 其受力状态 对施加预应力也不甚合理， 因此矩形贮液池多采用 [ 收稿 日期 ] 2 0 0 1 1 1 1 0 【 作者 简介 ]姚 志勤 1 9 6 3 ． 女， 北京 人． 一级 注册 结 构工程师 ． 从事结构设计工作 非预应力混凝土， 不进行抗裂性验算。 2 关于稳定性 贮液池的稳定性 问题主要指地 下贮液池空池及地下水位较高时可能漂浮的问题。 对于埋置于地下， 且地下水位较高时， 其稳定性必须 验算。除此之外， 一般不需要进行稳定性验算。 3 关于抗渗性 抗 渗性是对混凝土材料本身性 能的要求。混凝土抗渗性满足要求是保证贮液池不 漏不渗的基本条件之一。即抗渗性满足要求可以保 证钢筋混凝土贮液池在受力、 变形 产生裂缝部分以 外的混凝土不渗不漏。 4 关于抗腐蚀性 主要指混凝土对腐蚀性介质 的抵抗能力。根据介质种类不同采用各种耐腐蚀的 混凝土， 一般来讲耐腐蚀混凝土的耐腐蚀性决定于 原材料性 质、 配合 比和混凝土 的密 实性， 且 只能 耐 轻、 中程度 的腐蚀， 对强腐蚀性介质必须采用在混凝 土表面加耐腐蚀保护层的做法。 2 贮液池的配置 2 ． 1 小型贮液池 小型贮液池根据工艺要求设置． 由于体积较小． 结构受力也 比较小， 大多数情况下 由构造要求确定 其截面尺寸和配筋。 维普资讯 有色矿山 2 0 0 2年 第 3 1 卷 2 ． 2 中型和大型贮液池 中、 大型贮液池在可能的条 件下尽可能设计成 多格式、 有顶盖的型式， 以改善池壁的受力状态。当 采用有顶盖的型式有 困难时， 尽可能从池壁挑 出走 道板和工作平台， 并 使走道板和平台兼做池壁的弹 性支承或不动铰支承 。走道板和工作平 台作为池壁 的支承构件时， 必须经过严格计算。 1 走道板或工作平台厚 度不宜小于 2 0 c m， 并 应对其横向受力进行计算。 2 走道板或工作平台一般 宜作为池壁的弹性 支承。该弹性支承的反力系数 a 可按下式确定 b l I l 叼 阿 式中 。 弹性 支承反 力系数， 即弹性支承 与不 动铰支承反力的比值 ； 6 池壁的计算宽度， 一般可取 l m； L 走道 板或 工作平 台水 平 向计 算 跨 度． HB 池壁高度． m； 、 H 分别为走道 板和池壁 的截 面惯性 矩 。 如图 1 所示。当贮液池高 Hj j 4 ． 5 m 时， 池壁 L 0 ． 2 51 ] ， I H1 1 0 ． 3 3 n g 筹 9 ． 2 6 。当不设置 L一1 时， L2 4 m， m ， 囝 l 贮液池平台囝 池壁受力 如图 2所 示 R 5 44 ． 5 2 4 ． 3 k N， RA E 口 5 ． 9 8 k N 对于池壁 1水平走道板， 按跨度 2 4 m水平简支 梁 计 算 M 吉 5 ． 9 8 2 4 4 3 0 ． 5 6 k N - m ， 混 凝 土 采用 C 2 5 ． 采用 Ⅱ级钢 筋， 算 得 As 1 5 9 0 mm。 ． 选 5 2 O。 囝 2 池 壁受力囝 由此可见当无 L一1 时， 池壁 1上的走道板， 按 图示尺寸． 只能作为池壁 1的弹性支承， 其弹性支承 反力系数 。 0 ． 2 4 6 ， 即使在这样的条件下， 走道板 也不能简单地按悬臂板配筋， 必须按水平受力梁进 行各种验算。 3 当走道板或工作平台符合下式要求时， 可视 作 池 壁 的 不 动 铰 支 承 。 n g ／ o ．2 5 m 【 j ， 仍 以 图 1 为例， 假定不设置 L一1 ， 这时 L2 4 m， ， o 】 一 o -2 5 竿 - o ≥ 说明不能按不动铰支承， 只能作为弹性支承。 如果要走道板作为池壁的不动铰支承可用以下 方式实现 ①走道板宽度不变， 仅改变其厚度 t ， 要 求 ≥ 9 1 0 即 兰 ≥ 9 l o ， 则 l z ≥ 9 1 0 1 l 0 ． 3 ． f ≥2 4 ． 5 7 m太厚 ， 显然不行。②走道板厚度 不变， 仅改变宽度 h ， 则 0 2 5 9 1 o 1 0 ． 3 ， h≥4 ． 6 1 m太 宽， 显然也不行。③ 走道板 宽、 厚都不变 ， 仅改变其水平支承 点之间的距离 即 走 道 板 水 平 方 向 的 跨 度 L ， m 赢 忐， ≥ o 忐 4 c 竿} 9 _z ≥ ≤ f』 4 l L ≤ ． z m 。 在平面图上增加 L一1之后， L1 ． 0 57 7 ． 3 5 7 ． 6 2 ， 可以满足要求。④增加 L一1之后， 走道板的 计算 M 2 4 ． 37 ． 3 5 1 0 9 ． 4 k N m， 混凝土 采用 C 2 5 ，采 用 Ⅱ 级 钢 筋， 按 构 造 配 筋 As 29 0 mm2 ，选 2 1 4 ， 0 0 、 5 2 4 ． 37 ． 3 5 8 9 ． 3 k N， 按构造配箍 。 4 通过以上计算可以得出以下结论 ①走道板 维普资讯 第2 期 姚志 勤 钢筋 混 凝土矩 堕 塑堡 旦 望 或工作平 台 作为池壁 的不动铰 支承 要求是很严 的， 必须经过严格计算， 满足有关要求。当计算符合 不动铰支承 的要求后， 走道 板一般可以按 构造配置 纵 向钢筋和箍筋。②走道板满足不动铰支座最有效 的办法是增加走道板的水平支承点 即减小走道 板 水平方 向的计算跨度 ； 增加走道板宽度 比加厚走道 板作用显著。③当走道板不能满足不动铰 支承要求 时， 可按弹性铰 支承计 算。此种情 况必须对走道板 按水平梁进行计算。④ 当贮液池 必须开 E l 时， 壁高 较大 的单向板池壁可以设计成变截面式或采用扶壁 式结构。 3 贮液池计算的一些问题 3 ． 1 浅池 浅池即池壁长高 比≥2的贮液 池， 这类贮液池 池壁主要是竖向传力， 可按上端 悬臂 、 不动铰 支、 弹 性支承、 下端固定的单向板进行计算 。由于池底是 作为池壁的固定端， 因此一般池底板厚度应等于或 大于池壁底部截面 的厚， 池底所能承受的 内力也不 得小于池壁底断面。 当池壁按悬臂板进行计算时， 必须保证 池底板 能起到固定端的作用所需要的构造及配筋。当池壁 上端为弹性支承或不动铰支座时， 池壁底和 池底交 接处弯矩不平衡时可以进行弯矩分配， 进 行弯矩分 配后注意调整池壁和池底的跨中弯矩。 3 ． 2 双向板式池 双向板式池， 水平及垂向受力均需计算， 一般可 按双 向板进行计算。由于在节点处相邻池壁或池壁 与相邻池底的支座弯矩值 一般并不相等， 因此有节 点不平衡弯矩存 在， 此种情况可近似地按单位宽度 的板条线刚度进行弯矩分配， 并相应调整跨中弯矩。 对大型的、 重要的双向板池宜用整体分析方法 。 3 ． 3深池 深池池壁计算时， 可以忽略顶板和底板对池壁 的约束影响， 当作水平框 架进 行水平 向弯矩计 算。 可将池壁分作若干段， 最大一段水平荷载可取距池 底 詈I 或詈l 处的数值； 池壁与池底交接处竖向 钢 筋， 考 虑 局 部 嵌 固 作 用 应 加 强，一 般 可 近 似 由 2 ． 0 即 H1 a 戥ib 处为自由边界条件 的双 向板表中查得的竖向弯矩来配筋 见图 3 。 圉 3 深池荷载 计算分段示意图 3． 4 小结 无论何种类型的水池， 除了强度计算外， 必须进 行裂缝宽度控制计算。裂缝渗量的大小主要取决于 裂缝宽度和水头压力大小。有 的实验 表明， 当裂缝 宽度 0 ． 2 5 mm 时， 开 始漏水量 1 0 0 0 0 mL ／ h ， 一年之 后漏水量 1 0 mL ／ h ， 仅 相 当于原 渗量 的千分 之一。 裂缝 宽度控制量应根据介质和贮液池重要性按规范 取值 ， 一般应≤0 ． 2 5 mm。大量的调查 表明变 形变 化引起的裂缝占结构裂缝 总数的 8 0 ％， 荷 载引起的 占 2 0 ％， 因此 除进行荷载 引起的裂缝验算外， 必须 采取有效措施控制变形裂缝的大小和发展。 4 贮液池配筋的一些 问题 1 贮液池配 筋， 尽可能 采用 小直径 的 Ⅱ级钢 筋 。 2 当有可能采用预应力 混凝土结构时应优先 采用。 3 浅池 池壁的水平方 向虽然受力不大， 考虑 温度 和 收 缩 影 响， 水 平 向构 造 配 筋 率 不 宜 小 于 0 ． 3 ％， 即池壁 内外各配 0 ． 1 5 ％。 由于角隅处水平弯矩存在， 侧壁端部附近竖弯 矩将减少。因此可将 n ／ 4 或 b ／ 4 水平范围的竖 向 钢筋减少一半， 但不应少于构造钢筋的要求。 4 深池 最大一段 水平荷载在离池底 n ／ 2 或 b ／ 2 处， 在离池底 n ／ 4 或 b ／ 4 范 围内的水平钢筋 可按计算值减少一半来配置。 [ 参考文献 ] [ 1 ] 钢 筋混凝土建筑结构与特种结构手册 [ M]成都 四川 科 学技术 出版杜 [ 2 ] 给水排水工程结构设计规范 [ S ] ． G B J 6 98 4 [ 3 ] 给水排水工程结 构设计 手册 [ S ]北京 中 国建筑 工业 出版社 维普资讯