GB 50069-2002 给水排水工程构筑物结构设计规范.pdf

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1、中华人民共和国国家标准给水排水工程构筑物结构设计规范中华人民共和国建设部年月日北京市市政工程设计研究总院中国市政工程中南设计研究院中国市政工程西北设计研究院中国市政工程西南设计研究院中国市政工程东北设计研究院上海市政工程设计研究院天津市市政工程设计研究院湖南大学铁道部专业设计院沈世杰刘雨生王文贤王憬山冯龙度刘健行苏发怀陈世江沈宜强宋绍先钟启承郭天木葛春辉翟荣申潘家多总则为了在给水排水工程构筑物结构设计中贯彻执行国家的技术经济政策达到技术先进经济合理安全适用确保质量制定本规范本规范适用于城镇公用设施和工业企业中一般给水排水工程构筑物的结构设计不适用于工业企业中具有特殊要求的给水排水工程构筑物的结

2、构设计贮水或水处理构筑物地下构筑物一般宜采用钢筋混凝土结构当容量较小且安全等级低于二级时可采用砖石结构在最冷月平均气温低于的地区外露的贮水或水处理构筑物不得采用砖砌结构本规范系根据国家标准建筑结构可靠度设计统一标准和工程结构可靠度设计统一标准规定的原则制定按本规范设计时对于一般荷载的确定构件截面计算和地基基础设计等应按现行有关标准的规定执行对于建造在地震区湿陷性黄土或膨胀土等地区的给水排水工程构筑物的结构设计尚应符合现行有关标准的规定主要符号作用和作用效应地下水位以上以下的侧向土压力标准值流水压力标准值地下水的浮托力标准值冰压力标准值冰的极限抗压强度冰的极限弯曲抗压强度作用效应组合设计值钢筋混

3、凝土构件的最大裂缝宽度回填土的重力密度原状土的重力密度材料性能混凝土的抗冻等级混凝土的抗渗等级混凝土的线膨胀系数混凝土的热交换系数混凝土的导热系数几何参数构件的混凝土净截面面积构件的换算截面面积钢筋混凝土构件的受拉区纵向钢筋截面面积纵向轴力对截面重心的偏心距覆土高度冰厚构件换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩自地面至地下水位的距离计算系数及其他主动土压力系数水流力系数设计稳定性抗力系数取水头部迎水流面的体型系数淹没深度影响系数竖向土压力系数壁板外侧的大气温度壁板内侧介质的计算温度壁板的内外侧壁面温差混凝土拉应力限制系数钢筋的弹性模量与混凝土弹性模量的比值受拉区混凝土的塑性影响系数地下水浮托力折减系数受

4、拉钢筋表面形状系数裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数可变作用的组合值系数可变作用的准永久值系数材料贮水或水处理构筑物地下构筑物的混凝土强度等级不应低于混凝土钢筋的设计指标应按混凝土结构设计规范的规定采用砖石砌体的设计指标应按砌体结构设计规范的规定采用钢材钢铸件的设计指标应按钢结构设计规范的规定采用钢筋混凝土构筑物的抗渗宜以混凝土本身的密实性满足抗渗要求构筑物混凝土的抗渗等级要求应按表采用混凝土的抗渗等级应根据试验确定相应混凝土的骨料应选择良好级配水灰比不应大于表混凝土抗渗等级的规定最大作用水头与混凝土壁板厚度之比值抗渗等注抗渗等级的定义系指龄期为的混凝土试件施加水压后满足不渗水指标贮水或水处理构

5、筑物地下构筑物的混凝土当满足抗渗要求时一般可不作其他抗渗防腐处理对接触侵蚀性介质的混凝土应按现行的有关规范或进行专门试验确定防腐措施贮水或水处理构筑物地下构筑物的混凝土其含碱量最大限值应符合混凝土碱含量限值标准的规定最冷月平均气温低于的地区外露的钢筋混凝土构筑物的混凝土应具有良好的抗冻性能并应按表的要求采用混凝土的抗冻等级应进行试验确定表混凝土抗冻等级的规定气候条件工作条件结构类别地表水取水头部其他冻融循环总次数地表水取水头部的水位涨落区以上部位及外露的水池等最冷月平均气温低于最冷月平均气温在注混凝土抗冻等级系指龄期为的混凝土试件在进行相应要求冻融循环总次数次作用后其强度降低不大于重量损失不超

6、过气温应根据连续年以上的实测资料统计其平均值确定冻融循环总次数系指一年内气温从以上降至以下然后回升至以上的交替次数对于地表水取水头部尚应考虑一年中月平均气温低于期间因水位涨落而产生的冻融交替次数此时水位每涨落一次应按一次冻融计算贮水或水处理构筑物地下构筑物的混凝土不得采用氯盐作为防冻早强的掺合料在混凝土配制中采用外加剂时应符合混凝土外加剂应用技术规范的规定并应根据试验鉴定确定其适用性及相应的掺合量混凝土用水泥宜采用普通硅酸盐水泥当考虑冻融作用时不得采用火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥受侵蚀介质影响的混凝土应根据侵蚀性质选用混凝土热工系数可按表采用表混凝土热工系数系数名称工作条件系数值线膨胀

7、系数温度在范围内导热系数构件两侧表面与空气接触构件一侧表面与空气接触另一侧表面与水接触热交换系数冬季混凝土表面与空气之间夏季混凝土表面与空气之间贮水或处理构筑物地下构筑物的砖石砌体材料应符合下列要求砖应采用普通粘土机制砖其强度等级不应低于石村强度等级不应低于砌筑砂浆应采用水泥砂浆并不应低于结构上的作用作用分类和作用代表值结构上的作用可分为三类永久作用可变作用和偶然作用永久作用应包括结构和永久设备的自重土的竖向压力和侧向压力构筑物内部的盛水压力结构的预加应力地基的不均匀沉降可变作用应包括楼面和屋面上的活荷载吊车荷载雪荷载风荷载地表或地下水的压力侧压力浮托力流水压力融冰压力结构构件的温湿度变化作用

8、偶然作用系指在使用期间不一定出现但发生时其值很大且持续时间较短例如高压容器的爆炸力等应根据工程实际情况确定需要计入的偶然发生的作用结构设计时对不同的作用应采用不同的代表值对永久作用应采用标准值作为代表值对可变作用应根据设计要求采用标准值组合值或准永久值作为代表值作用的标准值应为设计采用的基本代表值当结构承受两种或两种以上可变作用时在承载能力极限状态设计或正常使用极限状态按短期效应标准组合设计中对可变作用应取其标准值和组合值作为代表值可变作用组合值应为可变作用标准值乘以作用组合系数当正常使用极限状态按长期效应准永久组合设计时对可变作用应采用准永久值作为代表值可变作用准永久值应为可变作用的标准值乘

9、以作用的准永久值系数使结构或构件产生不可忽略的加速度的作用应按动态作用考虑一般可将动态作用简化为静态作用乘以动力系数后按静态作用计算永久作用标准值结构自重的标准值可按结构构件的设计尺寸与相应材料单位体积的自重许算确定对常用材料和构件其自重可按现行建筑结构荷载规范的规定采用永久性设备的自重标准值可按该设备的样本提供的数据采用直接支承轴流泵电动机机械表面曝气设备的梁系设备转动部分的自重及由其传递的轴向力应乘以动力系数后作为标准值动力系数可取作用在地下构筑物上竖向土压力标准值应按下式计算式中竖向土压力竖向土压力系数一般可取当构筑物的平面尺寸长宽比大于时宜取回填土的重力密度可按采用地下构筑物顶板上的覆

10、土高度作用在开槽施工地下构筑物上的侧向土压力标准值应按下列规定确定图应按主动土压力计算当地面平整构筑物位于地下水位以上部分的主动土压力标准值可按下式计算图构筑物位于地下水位以下部分的侧壁上的压力应为主动土压力与地下水静水压力之和此时主动土压力标准值可按下式计算图图侧壁上的主动土压力分布图上列式中地下水位以上的主动土压力地下水位以下的主动土压力主动土压力系数应根据土的抗剪强度确定当缺乏试验资料时对砂类土或粉土可取对粘性土可取自地面至计算截面处的深度自地面至地下水位的距离地下水位以下回填土的有效重度可按采用作用在沉井构筑物侧壁上的主动土压力标准值可按公式或计算此时应取位于多层土层中的侧壁上的主动土

11、压力标准值可按下式计算式中第层土层中距地面深度处侧壁上的主动土压力层土的天然状态重度当位于地下水位以下时应取有效重度第层土的天然状态重度当位于地下水位以下时应取有效重度层土层的厚度自地面至计算截面处的深度第层土的主动土压力系数构筑物内的水压力应按设计水位的静水压力计算对给水处理构筑物水的重度标准值可取采用对污水处理构筑物水的重度标准值可取采用注机械表面曝气池内的设计水位应计入水面波动的影响施加在结构构件上的预加应力标准值应按预应力钢筋的张拉控制应力值扣除相应张拉工艺的各项应力损失采用张拉控制应力值应按现行混凝土结构设计规范的有关规定确定注当对构件作承载能力极限状态计算预加应力为不利作用时由钢筋

12、松弛和混凝土收缩徐变引起的应力损失不应扣除地基不均匀沉降引起的永久作用标准值其沉降量及沉降差应按现行建筑地基基础设计规范的有关规定计算确定可变作用标准值准永久值系数构筑物楼面和屋面的活荷载及其准永久值系数应按表采用吊车荷载雪荷载风荷载的标准值及其准永久值系数应按建筑结构荷载规范的规定采用确定水塔风荷载标准值时整体计算的风载体型系数应按下列规定采用倒锥形水箱的风载体型系数应为圆柱形水箱或支筒的风载体型系数应为钢筋混凝土构架式支承结构的梁柱的风载体型系数应为表构筑物楼面和屋面的活荷载及其准永久值系数项序构筑物部位活荷载标准值准永久值系数不上人的屋面贮水或水处理构筑物的顶盖上人屋面或顶盖操作平台或泵

13、房等楼面楼梯或走道板操作平台楼梯的栏杆水平向注对水池顶盖尚应根据施工或运行条件验算施工机械设备荷载或运输车辆荷载对操作平台泵房等楼面尚应根据实际情况验算设备运输工具堆放物料等局部集中荷载对预制楼梯踏步尚应按集中活荷载标准值验算地表水或地下水对构筑物的作用标准值应按下列规定采用构筑物侧壁上的水压力应按静水压力计算水压力标准值的相应设计水位应根据勘察部门和水文部门提供的数据采用可能出现的最高和最低水位对地表水位宜按频率统计分析确定对地下水位应综合考虑近期内变化及构筑物设计基准期内可能的发展趋势确定水压力标准值的相应设计水位应根据对结构的作用效应确定取最低水位或最高水位当取最低水位时相应的准永久值系

14、数对地表水可取常年洪水位与最高水位的比值对地下水可取平均水位与最高水位的比值地表水或地下水对结构作用的浮托力其标准值应按最高水位确定并应按下式计算式中构筑物基础底面上的浮托力标准值水的重度可按采用地表水或地下水的最高水位至基础底面不包括垫层计算部位的距离浮托力折减系数对非岩质地基应取对岩石地基应按其破碎程度确定当基底设置滑动层时应取注当构筑物基底位于地表滞水层内又无排除上层滞水措施时基础底面上的浮托力仍应按式计算确定当构筑物两侧水位不等时基础底面上的浮托力可按沿基底直线变化计算作用在取水构筑物头部上的流水压力标准值应根据设计水位按下式计算确定图图作用在取水头部上的流水压力图非淹没式淹没式式中头

15、部上的流水压力标准值淹没深度影响系数可按表采用对于非淹没式取水头部应为作用在取水头部上的水流力系数可按表采用水流的平均速度重力加速度头部的阻水面积应计算至最低冲刷线处表淹没深度影响系数注表中为取水头部中心至水面的距离为取水头部最低冲刷线以上的高度表取水头部上的水流力系数头部体型方形矩形圆形尖端形长圆形流水压力的准永久值系数应按中的规定确定河道内融流冰块作用在取水头部上的压力其标准值可按下列规定确定作用在具有竖直边缘头部上的融冰压力可按下式计算作用在具有倾斜破冰棱的头部上的融冰压力可按下式计算式中竖直边缘头部上的融冰压力标准值取水头部迎水流面的体型系数方形时为圆形时为尖端形时应按表采用冰的极限抗

16、压强度当初融流冰水位时可按采用冰厚应按实际情况确定竖向冰压力标准值水平向冰压力标准值取水头部在设计流冰水位线上宽度冰的弯曲抗压极限强度可按采用破冰棱对水平线的倾角表尖端形取水头部体形系数尖端形取水头部迎水流向角度融冰压力的准永久值系数对东北地区的新疆北部地区可取对其他地区可取贮水或处理构筑物的温度变化作用包括湿度变化的当量温差标准值可按下列规定确定暴露在大气中的构筑物壁板的壁面温差应按下式计算式中壁板的内外侧壁面差壁板的厚度材质的壁板的导热系数材质壁板与空气间的热交换系数壁板内侧介质的计算温度可按年最低月的平均水温采用壁板外侧的大气温度可按当地年最低月的统计平均温采用暴露在大气中的构筑物壁板的

17、壁面湿度当量差应按采用温度温度变化作用的准永外值系数宜取计算注对地下构筑物或设有保温措施的构筑物一般可不计算温度湿度变化作用暴露在大气中有圆形构筑物和符合本规范有关伸缩变形缝构造要求的矩形筑物壁板一般可不计算温湿度变化对壁板中面的作用基本设计规定一般规定本规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法以可靠指标度量结构构件的可靠度按承载能力极限状态计算时除对结构整体稳定验算外均采用以分项系数的设计表达式进行设计本规范采用的极限状态设计方法对结构设计应计算下列两类极限状态承载能力极限状态应包括对结构构件的承载力包括压曲失稳计算结构整体失稳滑移及倾覆上浮验算正常使用极限状态应包括对需要控制变形的结构构

18、件的变形验算使用上要求不出现裂缝的抗裂度验算使用上需要限制裂缝宽度的验算等结构内力分析均应按弹性体系计算不考虑由非弹性变形所产生的塑性内力重分布结构构件的截面承载力计算应按我国现行设计规范混凝土结构设计规范或砌体结构设计规范钢结构设计规范的规定执行构筑物的地基计算承载力变形稳定应按我国现行设计规范建筑地基基础设计规范的规定执行结构构件按承载能力极限状态进行强度计算时结构上的各项作用均应采用作用设计值作用设计值应为作用分项系数与作用代表值的乘积结构构件按正常使用极限状态验算时结构上的各项作用均应采用作用代表值对构筑物进行结构设计时根据工程结构可靠度设计统一标准的规定应按结构破坏可能产生的后果的严

19、重性确定安全等级按二级执行对重要工程的关键构筑物其安全等级可提高一级执行但应报有关主管部门批准或业主认可承载能力极限状态计算规定对结构构件作强度计算时应采用下列极限状态计算表达式式中结构重要性系数对安全等级为一二三级的结构构件应分别取作用效应的基本组合设计值结构构件抗力的设计值应按混凝土结构设计规范砌体结构设计规范钢结构设计规范的规定确定作用效应的基本组合设计值应按下列规定确定对于贮水池水处理构筑物地下构筑物等可不计算风荷载效应其作用效应的基本组合设计值应按下式计算式中第个永久作用的标准值第个永久作用的作用效应系数第个永久作用的分项系数当作用效应对结构不利时对结构和设备自重应取其他永久作用应取

20、当作用效应对结构有利时均应取第个可变作用的标准值第个可变作用的作用效应系数第个和第个可变作用的分项系数对地表水成地下水的作用应作为第一可变作用取对其他可变作用应取可变作用的组合值系数可取计算对水塔等构筑物应计入风荷载效应当进整体分析时其作用效应的基本组合设计值应按下式计算式中第一可变作用的作用效应系数作用标准值第一可变作用应为风荷载构筑物的基本组合作用下的设计稳定性抗力系数不应小于表的规定验算时抵抗力应只计入永久作用可变作用和侧壁上的摩擦力不应计入抵抗力和滑动倾覆力应均采用标准值表构筑物的设计稳定性抗力系数失稳特征设计稳定性抗力系数沿基底或沿齿墙面连同齿墙间土体滑动沿地基内深层滑动圆弧面滑动倾

21、覆上浮对挡土水墙水塔等构筑物基底的地基反力可直线分布计算基底边缘的最小压力不宜出现负值拉力正常使用极限状态验算规定对正常使用极限状态结构构件应分别按作用短期效应的标准组合或长期效应的准永久组合进行验算并应保证满足变形抗裂度裂缝开展宽度应力等计算值不超过相应的规定限值对混凝土贮水或水质净化处理等构筑物当在组合作用下构件截面处于轴心受拉或小偏心受拉全面处于受拉状态时应按不出现裂缝控制并应取作用短期效应的标准组合进行验算对钢筋混凝土贮水或水质净化处理等构筑物当在组合作用下构件截面处于受弯或大偏心受压受拉状态时应按限制裂缝宽度控制并应取作用长期效应的准永久组合进行验算钢筋混凝土构筑物构件的最大裂缝宽度

22、限值应符合表的规定表钢筋混凝土构筑物构件的最大裂缝宽度限值类别部位及环境条件水处理构筑物水池水塔清水池给水水质净化处理构筑物污水处理构筑物水塔的水柜泵房贮水间格栅间其他地面以下部分取水头部常水位以下部分常水位以上湿度变化部分注沉井结构的施工阶段最大裂缝宽度限值可取电机层楼面的支承梁应按作用的长期效应的准永久组合进行变形计算其允许挠度应符合下式要求式中支承梁的允许挠度支承梁的计算跨度对于正常使用极限状态作用效应的标准组合设计值和作用效应的准永久组合设计值应分别按下列公式确定标准组合对水塔等构物当计入风荷载时可取当不计入风荷载时应为准永组合式中第个可变作用的准永久值系数对钢筋混凝土构筑物当其构件在

23、标准组合作用下处于轴心受拉或小偏心受拉的受力状态时应按下列公式进行抗裂度验算对轴心受拉构件应满足式中构件在标准组合下计算截面上的纵向力混凝土轴心抗拉强度标准值应按现行混凝土结构设计规范的规定采用计算截面的换算截面面积混凝土拉应力限制系数可取对偏心受拉构件应满足式中纵向力对截面重心的偏心距构件换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩截面抵抗矩塑性系数对矩形截面为对于预应力混凝土结构的抗裂验算应满足下式要求式中在标准组合作用下计算截面的边缘法向应力扣除全部预应力损失后计算截面上的预压应力预压效应系数对现浇混凝土结构可取对预制拼结构可取钢筋混凝土构筑物的各部位构件在准永久组合作用下处于受弯大偏心受压或大偏心受拉

24、状态时其可能出现的最大裂缝宽度可按附录计算确定并应符合的要求基本构造要求一般规定贮水或水处理构筑物一般宜按地下式建造当按地面式建造时严寒地区宜设置保温设施钢筋混凝土贮水或水处理构筑物除水槽和水塔等高架贮水池外其壁底板厚度均不宜小于构筑物各部位构件内受力钢筋的混凝土保护层最小厚度从钢筋的外缘处起应符合表的规定表钢筋的混凝土保护层最小厚度构件类型工作条件保护层最小厚度墙板壳与水土接触或高温度与污水接触或受水气影响梁柱与水土接触或高温度与污水接触或受水气影响基础底板有垫层的下层筋无垫层的下层筋注墙板壳内的分布筋的混凝土净保护层最小厚度不应小于梁柱内箍筋的混凝土净保护层最小厚度不应小于表列保护层厚度系

25、按混凝土等级不低于给出当采用混凝土等级低于时保护层厚度尚应增加不与水土接触或不受水气影响的构件其钢筋的混凝土保护层的最小厚度应按现行的混凝土结构设计规范的有关规定采用当构筑物位于沿海环境受盐雾侵蚀显著时构件的最外层钢筋的混凝土最小保护层厚度不应少于当构筑物的构件外表设有水泥砂浆抹面或其他涂料等质量确有保证的保护措施时表列要求的钢筋的混凝土保护层厚度可酌量减小但不得低于处于正常环境的要求钢筋混凝土墙壁的拐角及与顶底板的交接处宜设置腋角腋角的边宽不应小于并应配置构造钢筋一般可按墙或顶底板截面内受力钢筋的采用变形缝和施工缝大型矩形构筑物的长度宽度较大时应设置适应温度变化作用的伸缩缝伸缩缝的间距可按表

26、的规定采用表矩形构筑物的伸缩缝最大间距结构类别工作条件地基类别岩基土基露天地下式或有保温措施露天地下式或有保温措施砌体砖石现浇混凝土钢筋混凝土装配整体式现浇注对于地下式或有保温措施的构筑物应考虑施工条件及温度湿度环境等因素外露时间较长时应按露天条件设置伸缩缝当有经验时例如在混凝土中施加可靠的外加剂或浇筑混凝土时设置后浇带减少其收缩变形此时构筑物的伸缩缝间距可根据经验确定不受表列数值限制当构筑物的地基土有显著变化或承受的荷载差别较大时应设置沉降缝加以分割构筑物的伸缩缝或沉降缝应做成贯通式在同一剖面上连同基础或底板断开伸缩缝的缝宽不宜小于沉降缝的缝宽不应小于钢筋混凝土构筑物的伸缩缝和沉降缝的构造应

27、符合下列要求缝处的防水构造应由止水板材填缝材料和嵌缝材料组成止水板材宜采用橡胶或塑料止水带止水带与构件混凝土表面的距离不宜小于止水带埋入混凝土内的长度当构件的厚度较小时宜在缝的端部局部加厚并宜在加厚截面的突缘外侧设置可压缩性板材填缝材料应采用具有适应变形功能的板材嵌缝材料应采用具有适应变形功能与混凝土表面粘结牢固的柔性材料并具有在环境介质中不老化不变质的性能位于岩石地基上的构筑物其底板与地基间应设置可滑动层构造混凝土或钢筋混凝土构筑物的施工缝设置应符合下列要求施工缝宜设置在构件受力较小的截面处施工缝处应有可靠的措施保证先后浇筑的混凝土间良好固结必要时宜加设止水构造钢筋和埋件钢筋混凝土构筑物的各

28、部位构件的受力钢筋应符合下列规定受力钢筋的最小配筋百分率应符合现行混凝土结构设计规范的有关规定受力钢筋宜采用直径较小的钢筋配置每米宽度的墙板内受力钢筋不宜少于根且不超过根现浇钢筋混凝土矩形构筑物的各构件的水平向构造钢筋应符合下列规定当构件的截面厚度小于等于时其里外侧构造钢筋的配筋百分率均不应小于当构件的截面厚度大于时其里外侧均可按截面厚度配置构造钢筋钢筋混凝土墙壁的拐角处的钢筋应有足够的长度锚入相邻的墙壁内锚固长度应自墙壁的内侧表面起算钢筋的接头应符合下列要求对具有抗裂性要求的构件处于轴心受拉或小偏心受拉状态其受力钢筋不应采用非焊接的搭接接头受力钢筋的接头应优先采用焊接接头非焊接的塔接接头应设

29、置在构件受力较小处受力钢筋的接头位置应按现行混凝土结构设计规范的规定相互错开如必要时同一截面处的绑扎钢筋的搭接接头面积百分率可加大到相应的搭接长度应增加钢筋混凝土构筑物各部位构件上的预埋件其锚筋面积及构造要求除应按现行混凝土结构设计规范的有关规定确定外尚应符合下列要求预埋件的锚板厚度应附加腐蚀裕度预埋件的外露部分必须作可靠的防腐保护开孔处加固钢筋混凝土构筑物的开孔处应按下列规定采取加强措施当开孔的直径或宽度大于但不超过时孔口的每侧沿受力钢筋方向应配置加强钢筋其钢筋截面积不应小于开孔切断的受力钢筋截面积的对矩形孔口的四周尚应加设斜筋对圆形孔口尚应加设环筋当开孔的直径或宽度大于时宜对孔口四周加设肋

30、梁当开孔的直径或宽度大于构筑物壁板计算跨度的时宜对孔口设置边梁梁内配筋应按计算确定砖砌体的开孔处应按下列规定采取加强措施砖砌体的开孔宜采用砌砖券厚度对直径小于的孔口不应小于对直径大于的孔口不应小于石砌体的开孔处宜采用局部浇筑混凝土加强附录钢筋混凝土矩形截面处于受弯或大偏心受拉压状态时的最大裂缝宽度计算受弯大偏心受拉或受压构件的最大裂缝宽度可按下列公式计算式中最大裂缝宽度裂缝间受拉钢筋应变不均匀系数当时应取当应取按长期效应准永久组给作用计算的截面纵向受拉钢筋应力钢筋的弹性模量最外层纵向受拉钢筋的混凝土净保护层厚度纵向受拉钢筋直径当采用不同直径的钢筋时应取为纵向受拉钢筋截面的总周长以有效受拉混凝土

31、截面面积计算的纵向拉钢筋配筋率即为截面计算宽度为截面计算高度为受拉钢筋的截面面积对偏心受拉构件应取偏心力一侧的钢筋截面面积系数对受弯大偏心受压构件可取对大偏心受拉构件可取纵向受拉钢筋表面特征系数对光面钢筋应取对变形钢筋应取混凝土轴心抗拉强度标准值系数对受弯构件可取对大偏心受压构件可取对偏心受拉构件可取受弯大偏心压大偏心受拉构件的计算截面纵向受拉钢筋应力可按下列公式计算受弯构件的纵向受拉钢筋应力式中在长期应准永久组合作用下计算截面处的弯矩计算截面的有效高度大偏心受压构件的纵向受拉钢筋应力式中在长期效应准永久组合作用下计算截面上的纵向力纵向力对截面重心的偏心距大偏心受拉构件的纵向钢筋应力式中位于偏

32、心力一侧的钢筋至截面近侧边缘的距离附录本规范用词说明为便于在执行本规范条文时区别对待对要求严格程度不同的用词说明如下表示很严格非这样做不可的正面词采用必须反面词采用严禁表示严格在正常情况下均应这样做的正面词采用应反面词采用不应或不得表示允许稍有选择在条件许可时首先应这样做的正面词采用宜或可反面词采用不宜条文中指定应按其他有关标准规范执行时写法为应符合规定中华人民共和国国家标准给水排水工程构筑物结构设计规范条文说明总则主要是针对本规范的适用范围给出了明确规定同时明确了本规范的修订系遵照我国现行标准工程结构可靠度设计统一标准进行的亦即在结构设计理论模式和方法上统一采用了以概率理论为基础的极限状态设

33、计方法针对适用范围主要从工程性质结构类型以及和其他规范的关系等方面做出了明确规定其考虑与原规范是一致的只是排除了有关地下管道结构的内容工程性质在总则中阐明了本规范系适用于城镇公用设施和工业企业中的一般给水排水工程设施的构筑物结构设计排除了某些特殊工程中相应设施的结构设计主要是考虑到给水排水工程作为生命线工程的重要内容涉及面较广除城镇公用设施外各行业情况比较复杂在安全性和可靠度要求方面会存在不同要求本规范很难概括遇到这种情况可以不受本规范的约束可以按照某特定条件的要求另行拟订设计标准当然也不排除很多技术问题可以参照本规范实施结构类型关于结构类型在大量的给水排水工程构筑物中主要是采用混凝土结构广义

34、的包括钢筋混凝土和预应力混凝土结构只是在一些小型的工程中限于经济条件和地区条件也还采用砖石结构自世纪年代开始通过对已建工程的总结明确了贮水或水处理构筑物以及各种位于地下水下的肪水结构采用砌体结构很难做到很好地符合设计使用标准在渗漏水方面难能完善达标同时在工程投资上采用砌体结构并无可取的经济效益各部位构件截面加大附加防水构造措施等另外在砌体结构的静力计算方面也存在一定的问题在给水排水工程的构筑物结构中多为板壳结构其受力状态多属平面问题甚至需要进行空间分析这就有别于一般按构件的计算需要涉及砌体的双向受力的力学性参数对不同的砌体材料如何合理可靠地确定目前尚缺乏依据如果再考虑为提高砌体的防水性能采用浇

35、筑混凝土夹层等组合结构此时将涉及两者共同工作的若干力学参数情况将更为复杂尚缺乏可资总结的可靠经验反之如果不考虑这些因素完全按照杆件结构分析则构件的截面厚度将大为增加与工程实际条件不符规范这样处理显然将是不恰当的据此本规范明确了对于给水排水工程中的贮水或水处理构筑物地下构筑物一般宜采用混凝土结构仅当容量较小时可采用砌体结构此时对砌体结构的设计可根据各地区的实践经验参照混凝土结构的有关规定进行具体设计本规范与其他规范的关系在总则中明确了本规范与其他规范的关系本规范属于专业规范的范畴其任务是解决有关给水排水工程中有关构筑物结构设计的特定问题因此对于有关结构设计的可靠度标准荷载标准构件截面设计以及地基

36、基础设计等均就根据我国现行的相关标准规范执行例如砌体结构设计规范混凝土结构设计规范建筑地基基础设计规范等本规范主要是针对一些特定问题作了补充规定以确保给水排水工程中构筑物的结构设计达到技术先进安全适用确保质量的目标此外本规范还明确了对于承受偶遇作用或建造在特殊地基上的给水排水工程构筑物的结构设计例如地震区的强烈地面运动作用湿陷性黄土地区膨胀土地区等应遵照我国现行的相关标准规范执行本规范不作引入主要符号主要针对有关给水排水工程构筑物结构设计中一些常用的符号做出了统一规定以供有关给水排水工程中各项构筑物结构设计规范中共同遵照使用本规范中对主要符号的统一规定系依据下列原则一般均按建筑结构设计术语和符

37、号标准的规定采用相关标准规范已采用的符号在本规范中均直接引用在不与上述一二相关的条件下尽量沿用原规范已用符号材料这一条是针对贮水或水处理构筑物地下构筑物的混凝土强度等级提出了要求比之原规范要求稍高主要是根据工程实践总结一般盛水构筑物或地下构筑物的防渗以混凝土的水密性自防水为主这样满足承载力要求的混凝土等级往往与抗渗要求不协调实际工程用混凝土等级将取决于抗渗要求同时考虑到近几年来的混凝土制筑工艺多转向商品化泵送加上多生产高标号水泥导致实际采用的混凝土等级偏高据此规范修订时将混凝土等级结合工程实际予以适当提高以使在承载力设计中能够获得充分利用避免相互脱节本条内容与原规范的提法是一致的只是将离心悬辊

38、工艺的混凝土等有关要求删去因为这种混凝土成型工艺在给水排水工程中仅在管道制作中应用所以这方面的内容将列入给水排水工程管道结构设计规范中关于构筑物混凝土抗渗的要求与原规范的要求相同以构筑物承受的最大水头与构件混凝土厚度的比值为指标确定应采用的混凝土抗渗等级原规范考虑了国内施工单位可能由于试验设备的限制对混凝土抗渗等级的试验会产生困难从而给出了变通做法在修订时本条删去了这一内容主要是在实施中了解到一般正规的施工单位都拥有试验设备不存在试验有困难而一些承接转包的非正规施工单位不但无试验设备而且技术力量较弱施工质量欠佳为此在确保混凝土的水密性问题上应从严要求一概通过试验核定混凝土的配比可靠保证构筑物的

39、防渗性能条文保持原规范的要求其内容主要从保证结构的耐久性考虑混凝土内掺加氯盐后将形成氯化物溶液增强其导电性加速产生电化学腐蚀严重影响结构耐久性这方面在国外有关标准中都有类似的规定例如英国贮液构筑物实施规范中对混凝土的拌合料及其他掺合料就明确规定不得使用氯化钙或含有氯化物的拌合料其他掺合料仅在工程师许可时方可应用日本土木学会年编制的日本混凝土与钢筋混凝土规范在第二十一章冬季混凝土施工中同样也明确规定不得采用食盐或其他药剂借以降低混凝土的冻结温度本条与抗渗等级相似用以控制混凝土必要的抗冻性能采用抗冻等级多年来已是国内行之有效的方法结合原规范实施以来反映了对一般贮液构筑物规定的抗冻等级偏低在实际工程

40、中尤其是应用商品混凝土的水灰比偏高时出现了混凝土抗冻不足而酥裂现象同时也反映了构筑物阳面冻融条件的不利影响为此在这次修订时适当提高了混凝土的抗冻等级这一条内容是根据近几年来工程实践反映的问题而制订的主要是防止混凝土在潮湿土在潮湿环境下产生异常膨胀而导致破坏这种异常膨胀来源于水泥中的碱与活性骨料发生化学反应形成因此条文引用了混凝土碱含量限值标准对控制混凝土中的碱含量和选用非活性骨料作出规定这个问题在国外早巳引起重视英美日加拿大等国均对此进行过大量的研究并据此提出要求我国拟订的标准即系在参照国外研究资料的基础上进行的原规范中有此内容但系以附注的形式给出在这次修订时结合工程实际应用情况予以独立条文明

41、确主要是强调了对有水密性要求的混凝土提出了选择水泥材料品种的要求从结构耐久性考虑普通硅酸盐水泥制作的混凝土其碳化平均率最低较之其他品种的水泥对保证结构耐久性更有利按有关研究资料提供的数据如表所示表各种水泥品种混凝土的相对平均碳化率水泥品种普通水泥矿渣水泥火山灰水泥煤灰水泥碳化平均率关于混凝土材料热工系数的规定与原规范是一致的本次修订时仅对各项系数的计量单位按我国现行法定计量单位作了换算本文内容保持原规范的要求主要是针对砌体材料提出了规定对砌体的砌筑砂浆强调应采用水泥砂浆考虑到白灰系属气硬性材料用于高湿度环境的结构不妥难能保证达到应有的强度要求对于砂浆的强度等级条文未作具体规定但从施工砌筑操作要

42、求一般不宜低于即使用其和易性仍然是比较差的习惯上均沿用不低于相当于水灰比较为合适本规范给予适当提高规定采用以使与砌体结构设计规范协调一致结构上的作用一般规定本条是针对给水排水工程构筑物常遇的各种作用根据其性质和出现的条件作了区分为永久作用和可变作用的规定其中关于构筑物内的盛水压力本条规定按永久作用考虑这对滤池清水池等构筑物的内盛水情况是有差别的这些池子在运行时水位不是没有变化的但出现最高水位的时间要占整个设计基准期的以上同时其作用效应将占以上对壁板甚至是因此以列为永久性作用为宜至于其满足可靠度要求的设计参数可根据工程经验校核获得与原规范要求取得较好的协调主要对作用中有些荷载的设计代表值标准值相

43、关标准规范中已作了规定本规范中不再另订应予直接引用永久作用的标准值对于电动机的动力影响保持了原规范的要求主要考虑在给水排水工程中应用的电动机容量不大因此可简化为静力计算本条对作用地下地构筑物上的竖向土压力计算做出了规定原规范中给出的计算公式经工程实践证明是适宜的其中竖向土压力系数值原规范按不同施工条件给出主要是针对地下管道上的竖向土压力这次修订时在编制内容上将构筑物与地下管道分别制订因此值一般应为当遇到狭长型构筑物即其长宽比大于时竖向土压力可能出现与地下管道这种线状结构相类似的情况即将由于沟槽内回填沉陷不均而在构筑物顶部形成竖向土压力的增大条文对地下构筑物上的侧土压力计算作了规定主要是保持了原

44、规范的计算公式按回填土的主动土压力考虑并按习惯上使用的朗金氏主动土压计算模式给出应用较为方便土对构筑物形成的压力可以有主动土压力静止土压力被动土压力三种情况被动土压力的产生相当于土体被动受到挤压而达到极限平衡状态这实际上要求构筑物产生较大的侧向位移在工程上一般是不允许的即使对某些结构拱结构的支座顶进结构的后背等需要利用被动土压力时也经常留有足够的余度避免结构产生过大的侧移静止土压力相当于结构和土体都不产生任何变形的情况这在一般施工条件下是不成立的同时工程实践也同上述的古典土压力理论模式有差别结构物外侧的土体并非半无限均匀介质而是基槽回填土一般回填土的密实度要差一些即使回填土的密实度良好试验证明

45、其抗剪强度也低于原状土主要在于土的结构内聚力消失不能在短时期内恢复因此基槽内回填土内形成主动极限平衡状态并不真正需要结构物沿土压方向产生位移或转动安全可以由于结构物外侧土体的抗剪强度不同而自行向结构物方向的变形很多试验已证明这种变形不需很显著即可使土体达到主动极限平衡状态对构筑物形成主动土压力条文对位于地下水位以下的土压力计算做出了具体规定对土的重度取有效重度即扣去浮力的作用除计算土压力外还应另行计算地下水的静水压力即认为在地下水位以下的土体中存在连续的自由水它们在一般压力下可视作不可压缩的因此其侧压力系数应为这种计算原则为国内外极大多数工程技术人员所采用例如日本的预应力混凝土清水池标准设计书

46、及编制说明中对土压力计算的规定为用朗金公式计算作用在水池上的土压力如水池必须建在地下水位以下时除用浮容重外还要考虑水压力我国高教部试用教材地基及基础年华南工学院南京工学院主编和天津大学哈尔滨建工学院主编的两本中亦均介绍了按这一原则的计算方法针对位于地下水位以下的土压力计算问题有些资料介绍了直接取土的饱和容重乘以侧压力系数计算也有些资料认为水压力可只计算土内孔隙部分的水压力等应该指出这些方法都是不妥的前者忽略了土中存在自由水其泊桑系数为相应的侧压系数应为后者将自由水视作在土体中不连续这是缺乏根据并且也与水压力的计算和分布相矛盾的同时必须指出这两种计算方法均减少了静水压力的实际数值实质上导致降低了

47、结构的可靠度针对沉井结构上的土压力计算条文的规定与原规范的要求是一致的沉井在下沉过程中不可能完全紧贴土体因此周围土体仍将处于主动极限平衡状态按主动土压力计算是恰当的只是土的重度应按天然状态考虑本条系关于池内水压力的计算规定只是明确了表面曝气池内的盛水压力应考虑水面波动影响实际上可按池壁齐顶水压计算可变作用标准值准永久值系数本节内容中关于作用标准值的采用均保持了原规范的规定仅作了以下补充对地表水和地下水的压力提出应考虑的条件即地表水位宜按频率统计确定地下水位则根据近期变化及补给发展趋势确定同时规定了相应的准永久值系数的采用这些规定主要是保证结构安全避免在年使用期由于地表水或地下水的压力变化导致构

48、筑物损坏对于融冰压力的准永久值系数按不同地区分别作了规定东北地区和新疆北部气温低冰冻期长因此准永久值系数取而我国其他地区冰冻期短相应的准永久值系数可取零对于温湿度变化作用暴露在大气中的构筑物长年承受只是程度不同例如冬夏季甚于春秋并且冬季以温差为主温差影响很小夏季则相反保温湿度作用总是存在的因此条文规定相应的准永久值系数可取计算基本设计规定一般规定本条明确规定这次修订的规范系采用以概率理论为基础的极限状态设计方法并规定了在结构设计中应考虑满足承载能力和正常使用两种极限状态对于给水排水工程的各种构筑物主要是处于盛水或潮湿环境因此防渗防漏和耐久性是必须考虑的满足正常使用要求时控制裂缝开展是必要的对于

49、圆形构筑物或矩形构筑物的某些部位例如长壁水池的角隅处其受力状态多属轴拉或小偏心受拉即整个截面处于受拉状态这就需要控制其裂缝出现更多的构件将处于受弯大偏心受力状态从耐久性要求需要限制其裂缝开展宽度防止钢筋锈蚀影响构筑物的使用年限这里也包括混凝土的抗渗抗冻以及钢筋保护层厚度等要求另外在某些情况下也需要控制构件的过大变位例如轴流泵电机层的支承结构变位过大时将导致传动轴的寿命受损以及能耗增加功效降低本条规定了对各种构筑物进行结构内力分析时的要求主要是根据给水排水工程中构筑物的正常运行特点从抗渗耐久性的要求不允许结构内力达到塑性重分布状态明确按内力处于弹性阶段的弹性体系进行结构分析条文主要明确与相应现行设计规范的衔接同时规定了一般给水排水工程中的各种构筑物其重要性等级应按二级采用当有特殊要求时可以提高等级但相应工程投资将增加应报工程主管部门批准承载能力极限状态计算规定条文按我国现行规范建筑结构可靠度设计统一标准工程结构可靠度设计统一标准的规定给出了设计表达式其中有关结构构件抗力的设计值明确应按相应的专业结构设计规范规定的值采用