论排水工程结构设计中若干问题及其处理办法

　　摘要：本文主要针对给水排水工程结构设计系列标准，说明给水排水工程构筑物在设计中容易出现的一些问题并提出建议。
　　关键词：给水排水工程 伸缩缝 结构设计标准
　　
　　2002 年由建设部和中国工程建设标准化协会颁发了一系列给水排水工程结构设计技术标准，在执行过程中审查施工图发现，在若干问题上易出现偏差, 特此针对这些问题作出说明和建议。下文分几个方面对问题进行阐释。
　　
　　一、关注给水排水工程结构特征及其应用标准
　　
　　国家标准与协会标准的应用根据我国1989 年颁发施行的 中华人民共和国标准化法，规定我国实施强制性和推荐性两类标准。强制性标准主要是针对：人体健康，人身、财产安全、环保方面。推荐性标准的对象是纯技术性的，相当于国外的学术团体标准。 制订这些技术标准都经过科学论证和大量的工程实践经验的总结,可以极大地解脱设计人员的自我探索精力,很少有人会弃之不用而甘冒风险。
　　给水排水工程结构的设计要求，完全不同于民用建筑结构也不同于水工结构。据此,给水排水工程结构设计需要有一系列针对性强的设计标准。自20世纪70 年代原国家建委和建设部开始组织制定这方面的设计标准和相应的施工验收标准。需要强调的是对管道进行结构设计，不能只按产品标准随意选用，需通过结构设计核算后,选定合适的产品。
　　总之，给水排水工程结构设计应按本系列的标准执行,除在系列标准中说明引用其他标准外,一概避免混用民用建筑结构的设计标准。
　　
　　
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二、 保证结构耐久性的措施
　　
　　1. 材料：配制混凝土的水泥品种、水灰比的控制、 碱含量的限定、 强度等级、 抗渗和抗冻等级等要求。
　　2.构件截面设计：①按弹性体系，不考虑塑性内力重分布；②对中心受拉或小偏心受拉的构件，需按抗裂度核算，不允许裂缝出现；③对于受弯、大偏心受拉或压的构件，要以控制裂缝宽度进行核算，避免构件内钢筋在开裂部位加剧锈蚀，影响结构的耐久性。
　　3.构造措施：钢筋净保护层厚度的最小值规定；提高构件均匀碳化过程的时间；敞口水池顶端设置加强筋、超长池壁设置变形缝及纵向每侧温度筋的最小配筋率。
　　
　　三、裂缝宽度计算式
　　
　　钢筋混凝土结构构件裂缝宽度计算式，在2002年颁发的给水排水工程结构设计系列标准中，仍引用 给水排水工程结构设计规范GBJ69 84 中的公式。应用此项公式的计算结果以及对受弯、大偏拉、大偏压的衔接计算，与民用建筑的 混凝土结构设计规范 GB50010 2001中的计算公式得出的结果不相等同，后者通常要大些。所以，应该充分注意到裂缝宽度计算公式的重要性，而且钢筋的配置量取决于裂宽的限值。
　　钢筋混凝土结构构件的裂缝宽度计算是难度很大的，由于影响因素众多，根据现有的试验数据，不裂缝间距，裂缝宽度的离散性一般都很大，若要由此建立一个较精确的计算式是现实的。对此，英国BS8110标准中已给予充分的表叙，其用词为Assessment(估计),区别于其他条文中的Calculation。据此,对裂缝宽度的计算公式，还应立足于与工程实践的适应性。
　　
　　四、关于闭水试验工况
　　
　　对于贮水构筑物的结构设计中，均需考虑闭水试验工况。主要是针对地下式水池的闭水试验工况，规范规定在强度核算基础上还应进行限制裂缝宽度核算。争议之处，并不在于是否需要核算裂缝宽度，而是在对应的计算式中，裂宽发展的时间效应系数取1 8是否合适。从试验角度，裂缝宽度大部分在不长的时间内形成，在闭水试验的几天时间内，裂缝开展已大部分形成。尽管从理论上可以取小于1 8 的系数，但具体取值尚难以定量。目前只能取1 8 ，待积累经验后，再作完善。
　　
　　五、关于变形缝的设置与外加剂的应用
　　
　　对盛水构筑物而言，体量大，在混凝土浇筑成型过程中, 由于水化热的影响经常导致池体开裂，据此规范提出设置变形缝的要求。如英国BS 标准中列有详尽的规定。在国内盛行混凝土的配制中，常以外加剂替代变形缝来补偿混凝土的收缩。为此，《规范》提出了应用的条件,强调了工程实践经验。这里的涵义是多方面的。
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　　不能简单地认为掺入外加剂是灵丹妙药，可以妥善解决池体开裂现象，工程实践已反映了多起构筑物施加外加剂后仍然出现墙体开裂的状况。对此，应该明确《规范》首先强调的是设置变形缝，通常只是在结构上处理比较困难时，才考虑掺加外加剂扩大以变形缝间距，且不得超过《规范》规定间距的两倍。
　　变形缝处若施工不佳会渗漏水的说法，显然是不合理的。首先，如果施工质量不佳，不论在任何部位都是不能允许的；其次是现行的变形缝构造并不是很复杂，不难保证施工质量。
　　
　　六、矩形盛水构筑物的角隅应力应予重视
　　
　　矩形盛水构筑物的墙体拐角处，不论墙体是竖向单向受力还是双向受力，均将受到由于相邻墙体约束引起的弯曲应力，以及相邻墙体传递的边缘反力。从近两年施工情况来看，一般对相邻墙体传来的边缘反力易遗漏。尤其是对于中隔墙，通常视为不受力，实际上其端部要承受与之相连两侧墙体上的边缘反力，应以控制开裂核算。
　　
　　七、结语
　　
　　本人根据给水排水结构设计规范和已建工程较经验，提出了一些有关意见和建议，以供同行参考。希望大家在施工过程中多注意积累实践经验，注意细节问题，并加以总结。其目的是使结构设计更加完善,提高质量水平。
　　
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　　[5]国家标准.混凝土外加剂应用规技术范(GB50119-2003)[S]
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