大型地下水池結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性設(shè)計要點探究

王景濤+王霞

摘 要：從我國目前地下結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)成來看，地下水池是其一個十分重要的組成部分。而地下水池結(jié)構(gòu)設(shè)計時是否綜合考慮了經(jīng)濟型以及合理性的相關(guān)要求，將對水池的整體造價起到至關(guān)重要的作用，在工程總成本中占有著比較大的比例。這就要求相關(guān)設(shè)計工作人員在設(shè)計的過程中必須本著經(jīng)濟型原則對大型地下水池結(jié)構(gòu)進行科學(xué)的設(shè)計，從而在保證水池使用功能的前提下能夠在最大程度上的降低成本。本文在研究的過程中就針對大型地下水池結(jié)構(gòu)經(jīng)濟型設(shè)計需要注意的幾點進行較為集中的敘述。希望對相關(guān)工作人員能夠起到一定的幫助作用。

關(guān)鍵詞：大型地下水池；結(jié)構(gòu)經(jīng)濟型；設(shè)計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.096

0 引言

地下水池結(jié)構(gòu)與很多其他的建筑物相比最大的一個不同點就是其所處的位置相對來說比較特殊，這就直接導(dǎo)致其內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及構(gòu)造與我們經(jīng)常見到的建筑物結(jié)構(gòu)有著十分大的差異。同時地下水池自身所承受的力也比較復(fù)雜，在進行設(shè)計的過程中往往要考慮比較多的結(jié)構(gòu)力。在對其進行設(shè)計的過程中通常會選擇鋼筋混凝土的構(gòu)造形式，從而達到預(yù)期的設(shè)計要求。不但要保證設(shè)計出來的地下水池結(jié)構(gòu)質(zhì)量能夠有所保證，更要保證其經(jīng)濟型，應(yīng)當(dāng)采用相對來說比較科學(xué)的方法對其進行成本控制，只有這樣才能得到良好的經(jīng)濟效益。

1 地下水池結(jié)構(gòu)經(jīng)濟型設(shè)計關(guān)鍵點

在對大型地下水池結(jié)構(gòu)進行經(jīng)濟型設(shè)計的過程中，應(yīng)當(dāng)對其周圍的地質(zhì)條件、地形情況以及相應(yīng)的水文特征進行充分的了解。結(jié)合這些基本的設(shè)計條件選擇比較合適的材料。在設(shè)計的過程中要采用分析軟件對地下水池的綜合性能進行可靠的分析與計算，要盡可能多的給出多個設(shè)計方案并對每種方案的經(jīng)濟性進行可靠的評估，從而力求找出一種既符合相關(guān)地址要求，又能夠降低經(jīng)濟效益的設(shè)計方案。

但是這里需要著重說明的一點就是一切為了達到經(jīng)濟性要求而做出的相關(guān)設(shè)計都應(yīng)當(dāng)是滿足地下水池基本的使用要求的，例如要滿足其強度要求、抗裂性要求、穩(wěn)定性以及抗?jié)B性。設(shè)計人員在設(shè)計的過程中一定要一個經(jīng)濟型的理念。筆者認(rèn)為在設(shè)計的過程中應(yīng)當(dāng)從以下幾個方面進行比較詳細(xì)的優(yōu)化，例如池壁厚度設(shè)計、地板設(shè)計等各個方面出發(fā)，對其采用優(yōu)化布局、科學(xué)設(shè)計，從而最大限度上的提高低下水池結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟型以及合理性。

2 地下水池結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟型設(shè)計方法

2.1 水池壁厚設(shè)計

一般沒有特殊要求的情況下，大型地下水池都會選擇鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)。而在確定水池壁厚的時候都會根據(jù)水池所處位置以及池壁板類型作為參考依據(jù)。同時在設(shè)計的過程中還要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計例如《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》。但是作為設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)明確的一點就是這些規(guī)范只能從強度等方面對結(jié)構(gòu)的安全性和使用性進行保證，如果想要保證其經(jīng)濟性的話，就需要我們充分發(fā)揮自身的設(shè)計經(jīng)驗。

例如筆者在設(shè)計水池壁厚的時候，就總結(jié)出了一些相關(guān)的經(jīng)驗。一般來說在涉及地下水池結(jié)構(gòu)的過程中為了保證經(jīng)濟型的原則應(yīng)當(dāng)將壁厚控制在20～50cm以內(nèi)，而具體的取值則要根據(jù)水池的深度進行綜合額確定，當(dāng)水池的深度小于3m時，則取最小值，而當(dāng)水池的深度大于3m時，則應(yīng)當(dāng)取最大值。通過筆者的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，很多設(shè)計者當(dāng)遇到深度較大的水池結(jié)構(gòu)時，都會采用擴大壁厚的方式保證其安全性能，但是這種方式往往都不是最為經(jīng)濟的。筆者建議當(dāng)水池深度大于6m時間，應(yīng)當(dāng)增設(shè)梁柱支持來減小池壁的厚度，從而最大限度上減少施工的成本。而池壁的厚度最小值也應(yīng)當(dāng)有一個方位，一般不應(yīng)當(dāng)小于20cm。通過筆者設(shè)計的一些項目來看，采用這樣的水池壁厚不當(dāng)能夠達到經(jīng)濟性的相關(guān)要求，也可以有效防止一些裂縫的出現(xiàn)，從而最大限度上的降低水池結(jié)構(gòu)變形的情況發(fā)生。

2.2 水池底板設(shè)計

一般來說，大型水池的底板都會采用整體式地板的構(gòu)造，也就是我們經(jīng)常說道的筏板基礎(chǔ)。

地板作為水池比較重要的底部結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)確保其具有一定的厚度，很多設(shè)計人員都會選擇在水池壁厚的基礎(chǔ)上乘以1.2～1.5的倍數(shù)大致得到其尺寸。而只有將底板設(shè)計成為筏板結(jié)構(gòu)，才能十分充分的發(fā)揮地下水池地基的牢固功能。同時其內(nèi)還能比較有效的提高水池的自重、荷載能力、抗?jié)B性能等等，所以當(dāng)水池較深的時候，也可以采用這種發(fā)生達到降低水池壁厚的目的，從而良好的實現(xiàn)經(jīng)濟性的相關(guān)要求。在計算底板厚度的過程中要充分考慮池壁的厚度，尤其是在彎矩分配方面，如果將底板厚度設(shè)計的較大時，雖然一般不會對彎矩分配造成一定的影響，但是會給池壁造成影響，直接引起池壁根部配筋數(shù)量的增加。

在對水池底板進行建模分析的過程中一般都是采用彈性地基板進行的計算，這是由于其并不適合采用地基反力法。同時在設(shè)計的過程中還要綜合考慮各個方面的因素例如池壁頂端走道板的支撐對池壁計算模式的影響以及走道板本身的計算等等，例如在設(shè)計一些上下高度比較大的泵房護著地面水池的拉彎計算過程中就要十分的注意。

2.3 地下水池受力鋼筋保護層厚度

根據(jù)地下防水工程的相關(guān)規(guī)范要求，大型地下水池迎面鋼筋的厚度應(yīng)當(dāng)保持在50mm以上，而對于不同的構(gòu)件類別以及他們所處的不同工作環(huán)境對其保護層最小厚度也有著比較明確的界定。所以在設(shè)計的過程中應(yīng)當(dāng)按照工程的實際情況對鋼筋混凝土保護層的厚度進行充分的考慮。根據(jù)筆者過去的設(shè)計經(jīng)驗來看，一般當(dāng)厚度小于50mm時，在之后使用過程中出現(xiàn)事故的概率會隨之升高，輕則導(dǎo)致其無法正常工作，重則會導(dǎo)致整個水池結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重的開裂現(xiàn)象。筆者建議，在設(shè)計迎水面的保護層厚度的時候應(yīng)當(dāng)采取30～40mm保護層再加上20mm防水砂漿層。這樣不當(dāng)能夠?qū)⑺乇诳刂圃谳^為合理的水平，還能為之后的配套施工工程創(chuàng)造一定的便利條件，而防水砂漿層的重要目的就是要最大限度上的保護水池結(jié)構(gòu)的主體，對其起到良好的安全防護作用。

2.4 地下水池的抗浮設(shè)計

在對地下水池進行抗浮設(shè)計的過程中，設(shè)計人員一般都會采用以下幾種方法自重抗浮，壓重抗浮，基底配重抗浮，打抗拔樁抗浮等。但是通過筆者多年的設(shè)計經(jīng)驗來看，對于增設(shè)梁柱底板城筏，縮小池壁厚的大型地下水池而言，由于其自重相對來說比較輕，在進行抗浮設(shè)計的過程中最好還是采用基底配重抗浮和打抗拔樁抗浮這兩種方法。第一種方法就是在水池底板下設(shè)置重量較大的混凝土，通過兩者之間的聯(lián)系起到抗浮的而作用，如果項目所在地能夠較為方便的獲得相應(yīng)石材的話，這種方法相對來說好使比較經(jīng)濟的。而第二種方法對于一些大型的地下水池結(jié)構(gòu)來說效果還是比較明顯，不但能夠使其具有良好的抗浮能力，還能有效的解決局部抗浮的問題。這樣就良好的起到降低造價的作用。

3 小結(jié)

在大型地下水池結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)在充分滿足安全性以及使用性的前提下，充分的考慮到相應(yīng)的經(jīng)濟性問題。筆者在論述的過程中主要從底版設(shè)計以及側(cè)壁設(shè)計兩個角度出發(fā)對其進行科學(xué)的設(shè)計良好的把握，建議相關(guān)的設(shè)計人員在設(shè)計的過程中應(yīng)當(dāng)對底版的厚度以及側(cè)壁的厚度采取有效的措施進行科學(xué)的控制，有時還可以通過加設(shè)梁柱支持的方式的方式達到這一要求，這樣不但能夠最大限度上的保證大型地下水池結(jié)構(gòu)的安全性，同時還能為相關(guān)的建設(shè)單位節(jié)省一定數(shù)量的資金可謂一舉兩得，希望通過本文的在研究對相關(guān)的設(shè)計人員能夠起到一定的幫助作用。

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