淺談清水池設計

朱振中

(中國市政工程西北設計研究院有限公司， 甘肅 蘭州 730000)

淺談清水池設計

朱振中

(中國市政工程西北設計研究院有限公司， 甘肅 蘭州 730000)

本文針對城市給水廠內的主要構筑物清水池的主要類型特點及各種常見結構體系的優缺點，結合實際設計，進行闡述。關鍵詞：清水池；結構體系

0 前言

清水池(clean-water reservoir)是城市給水廠內的主要構筑物之一,起調節、儲存水量和消毒池的作用。隨著社會的進步，城市的飛速發展供水規模日趨增大，清水池的平面尺寸也不斷加大。

清水池的主要池型分為圓形和矩形，而隨著水池的容量加大，用地緊張，圓形清水池較少被選用，故本文主要針對矩形清水池進行介紹。

1 清水池的結構分類

根據《給水排水工程構筑物結構設計規范》（GB50069-2002），規定的最大伸縮縫間距為：地面式水池20米；地下式水池30米?，F在設計的數清水池大多為萬噸以上的容量，平面幾何尺寸已經大大超過了規范對于最大伸縮縫間距的要求。必須設置伸縮縫以適應溫度濕度和混凝土的收縮變形。

矩形清水池可分為設縫，不設縫兩種。設縫矩形清水池根據結構體系可分為兩種，一種是將頂板與壁板整體澆筑，另一種是在頂板與壁板間設縫，使壁板成為承受水平荷載的獨立懸臂構件，(見圖1)。

不設縫矩形清水池根據最大伸縮縫間距可分為兩種，一種是在最大伸縮縫間距規定范圍內的，不用設置伸縮縫，另一種是超出規定范圍，以設置后澆帶或膨脹加強帶代替伸縮縫。

2 清水池的結構特點

現對不同類型清水池結構體系做一下簡單介紹：

1) 設縫整體澆筑 一般是按照規范所要求的伸縮縫最大間距以及清水池的具體尺寸，將清水池均勻分為不同的單元，各單元之間用橡膠止水帶相連，并填入嵌縫密封料。各單元之間受力相互獨立。

2)設縫分離式 同樣用伸縮縫將清水池均勻分為不同單元，同時因頂板與壁板設縫分離，壁板成為承受水平荷載的獨立懸臂構件可按擋土墻考慮，而各單元為獨立的無梁樓蓋，承受本單元范圍內的垂直及水平荷載。

3) 不設縫設置后澆帶或膨脹加強帶 設置位置要求在混凝土收縮應力發生最大的部位，一般也就是長度方向的中間位置，對于超過混凝土伸縮縫設置最大間距較多時，可設置多條后澆帶帶或膨脹加強帶。同時設置位置還要符合工藝要求。

以上是目前設計中比較常見的清水池類型，現將結合本人的實際設計的工程對于不同結構體系的清水池的設計做以簡單分析。

3 清水池的工程實例

1)本工程為某水廠工程,水廠清水池容積為3萬m3，分為兩座，每座1.5萬m3,平面尺寸為65.6m×65.6m,采用地下式鋼筋混凝土現澆結構形式，池頂及池壁采取保溫措施。清水池縱向及橫向各設置 1條伸縮縫。本水池采用設縫整體澆筑進行設計，這種結構體系是用伸縮縫將水池分為各個單元，各單元均為空間框架結構或空間剪力墻結構。壁板在靜水壓力作用下為底端固定，上端固定承受水平荷載的單向板，而各個單元則以平面抗側力結構，即：等代框架或等代邊框架進行計算。各抗側力結構通過平面剛度很大的頂板協同作用。進而采用空間作用系數分配法，同時根據各抗側力結構的抗側移剛度的大小，并考慮各單元剛度中心的偏心效應，將水平力分配到各抗側力結構，然后按平面框架結構進行內力分析。對各單元的平面框架結構，在水平力的作用下，尤其是地震荷載作用，均會產生側向位移，而使框架梁內力增大，框架柱偏心受壓，因此在伸縮縫附近設置剛度較大的邊框架作為抗側力構件，以提高單元抗側移剛度。而在本工程的設計中，在通常的邊框架基礎之上，又增設了斜撐，(見圖3，4)。

設置斜撐，水平荷載可由斜撐承擔，加強邊框架基本不產生水平位移，或只產生較少水平位移。在加強邊框架平面范圍內雙向布置，抵抗兩個方向的水平力。(見圖 5)。

從而形成了抗側移剛度很大的邊框架，這樣，在各單元四周就形成了剛度很大的抗側力構件：壁板及加強邊框架，之前結構體系抗側力布置不對稱的情況得到了極大地改善?？梢杂行У氐挚垢鞣N水平荷載，尤其是地震力的作用。

2)設縫分離式清水池，本人在設計中未采用過，查閱其他項目圖紙，及相關資料，對設縫分離式的特點有一定了解。如之前介紹，壁板頂部與頂板完全脫開，頂板與柱按等代框架計算，承擔本榀框架范圍內的荷載作用，壁板按上端自由下端固定的擋水墻考慮。此種清水池的優缺點十分明確，優點是受力明確，計算簡便同時又可避免水平轉角處應力集中，但缺點是水池整體性較差，節點處理較為復雜，設縫較長，不利于抵抗水平地震力，壁板較厚，尤其是當水池較深時，尤為明顯。故此種清水池適用于抗震設防烈度較低（如7度及低于7度）。水池深度較淺（如3m以下）的項目。

4 結語

清水池普遍存在于給水工程中，根據不同工程的實際情況，選擇不同結構構體系。正確合理地設計可以有效地提高水池的整體性及防震和抗震能力,提高水池的穩定性和安全性，設計出合格合理的工程。

TU7

B

1007-6344（2017）09-0093-01

朱振中，男，漢族，生于1982.09，現任職于中國市政工程西北設計研究院有限公司，中級工程師。