CECS138-XXXX给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程

中国工程建设标准化协会标准给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程SpecificationforstructuraldesignofreinforcedconcretewatertankofwaterwupplyandsewerageengineeringCECS138:2002主编部门：北京市市政工程设计研究总院批准部门：中国工程建设标准化协会施行日期：2003年3月1日第2页前言本规程原属于《给水排水工程结构设计规范》GBJ69—84中第三章的内容。根据逐步与国际接轨的需要，现将本规程独立成本，以便工程应用和今后修订。据此，按中国工程建设标准化协会（94）建标协字第11号《关于下达推荐性标准编制计划的函》的要求进行编制。本规程根据国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068—2001和《工程结构可靠度设计统一标准》GB50153—92规定的原则，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法编制，并与有关的结构专业设计规范协调一致。本规程总结了原《给水排水工程结构设计规范》GBJ69—84十多年来的应用情况，吸取了国内的工程实际经验和国外相关标准的内容，对原规范的内容作了大量的充实和完善。根据国家计委标[1986]1649号文《关于请中国工程建设标准化委员会负责组织推荐性工程建设标准试点工作的通知》的要求，现批准协会标准《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》，编号为CECS138︰2002，推荐给工程建设设计、施工、使用单位采用。本规程第3.0.1、3.0.2、3.0.3、3.0.5、3.0.7、5.2.1、5.3.1、7.1.2条及第7.1.9条中的第1款建议列入《工程建设标准强制性条文》。本规程由中国工程建设标准化协会贮藏构筑物委员会CECS/TC10（北京西城区月坛南街乙二号北京市市政工程设计研究总院，邮编：100045）归口管理，并负责解释。在使用中如发现需要修改或补充之处，请将意见和资料径寄解释单位。主编单位：北京市市政工程设计研究总院主要起草人：钟启承沈世杰刘雨生中国工程建设标准化协会2002年12月30日第3页目次前言...........................................................31总则.......................................................62主要符号....................................................63材料.......................................................84结构上的作用...................................................94.1作用分类和作用代表值........................................94.2永久作用标准值..............................................94.3可变作用标准值、谁永久值系数...............................105基本设计规定..................................................125.1一般规定................................................125.2承载能力极限状态计算.......................................135.3正常使用极限状态验算.......................................165.4预应力混凝土水池计算.......................................186静力计算...................................................216.1矩形水池计算...............................................216.2圆形水池计算...............................................347构造要求...................................................377.1一般规定................................................377.2预应力混凝土水池...........................................39第4页附录A钢筋混凝土矩形截面处于受弯或大偏心受压（拉）状态时的昀大裂缝宽度计算...............................................................42附录B四边铰支承双向板在均布、三角形荷载或边缘弯矩作用下的边缘反力系数...................................................................44附录C三边固定、顶端自由的双向板在均布或三角形荷载或边缘弯矩作用下的边缘反力系数.........................................................46附录D双向受力壁板在壁面温差或湿度当量温差作用下的弯矩系数......47本规程用词说明...................................................51第5页1总则1.0.1为了在给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计中，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制订本规程。1.0.2本规程适用于城镇公用设施和工业企业中一般给水排水工程钢筋混凝土水池的结构设计，不适用于工业企业中具有特殊要求的钢筋混凝土水池设计。1.0.3本规程系根据现行国家标准《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB50069规定的原则制订。1.0.4按本规程设计时，一般荷载的确定、构件截面计算和地基基础设计等应按国家现行有关标准的规定执行。1.0.5对于建在地震区、湿陷性黄土或膨胀土等地区的给水排水工程钢筋混凝土水池结构的设计，尚应符合国家现行有关标准的规定。2主要符号2.0.1作用和作用效应kepF,——侧向土压力标准值；ksvF,——竖向土压力标准值；tkF——温（湿）度变化作用标准值；wkF——池内水压力标准值；KG1——结构自重标准值；cxM——壁板水平向角隅处的局部负弯矩；tM——壁面温差或湿度当量温差（）引起的弯矩；t∆pN——后张法构件预应力及非预应力钢筋的合力；kN——构件在作用效应标准组合下，计算截面上的纵向力；kQ——顶板活荷载标准值；kgwq,——池外地下水压力标准值；第6页mkq——地面堆积荷载标准值；S——作用效应组合设计值；vω——支承构件的挠度值；conσ——预应力钢筋张拉控制应力；1σ——相应阶段的预应力总损失值；pcσ——由预加力产生的混凝土截面边缘法向应力；peσ——预应力钢筋的有效应力。2.0.2材料性能cE——混凝土的弹性模量；sE——钢筋的弹性模量；tkf——混凝土轴心抗拉强度标准值；ptkf——预应力钢筋抗拉强度标准值；iF——混凝土的抗冻等级，系指龄期为28d的混凝土试件，在进行相应冻融循环总次数i次作用后，其强度降低不大于25%，重量损失不超过5%；iS——混凝土抗渗等级，系指龄期为28d的混凝土试件，施加i×0.1MPa水压后满足不渗水指标；cα——混凝土的线膨胀系数；cβ——混凝土的热交换系数；cλ——混凝土的导热系数；cυ——混凝土的泊桑比。2.0.3几何参数nA——构件的混凝土净截面面积；0A——构件的换算截面面积；SA——验算截面内纵向受拉钢筋的总截面面积；第7页0e——纵向力对截面重心的偏心距。0l——构件的计算跨度；0W——构件截面换算面受拉边缘的弹性抵抗矩；2.0.4计算系数及其他cm——角隅处昀大水平向弯矩系数；AT——壁板外侧的大气温度；NT——壁板内侧水的计算度；ctα——混凝土拉应力限制系数；Eα——钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值；γ——受拉区混凝土的塑性影响系数；t∆——壁板的内、外侧壁面温差；ψ——裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数；cψ——可变作用的作用组合值系数；qψ——可变作用的准永久值系数。3材料3.0.1水池受力构件的混凝土强度筹级不应低于C25；垫层混凝土不应低于C10。预应力水他的混凝土强度等级不应低于C30。当采用碳素钢丝、钢绞线、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不应低于C40。3.0.2水池混凝土的密实牲应满足抗渗要求，不作其他抗渗处理。混凝土的抗渗等级要求，当昀大作用水头与混凝土厚度的比值小于10时，应采用4；当比值为10～30时应采用6；当比值大于30时，应采用8；混凝土的抗渗等级应根据试验确定。SSS3.0.3当水池外露时，对昀冷月平均气温在-3～-10℃的地区，混凝土抗冻等级应采用F150；对昀冷月平均气温低于-10℃的地区，混凝土抗冻等级应采用F200。第8页3.0.4配制抗渗、抗冻混凝土时水灰比应不大于0.5。骨料应选择良好的级配，粗骨料粒径不应大于40mm，且不超过昀小断面厚度的1/4，含泥量按重量计应不超过1%。砂子的含泥量及云母含量按重量计不应超过3%。3.0.5水池接触介质的酸碱度（pH值）低于6.0时，应按国家现行有关标准或根据专门试验确定防腐措施。3.0.6水池混凝土的碱含量应符合《混凝土碱含量限值标准》CECS53的规定。3.0.7水池混凝土中可根据需要适当采用外加剂，但不得采用氯盐作防冻、早强掺合料。采用外加剂时，应符合现行国家标准《浪凝土外加剂应用技术规范》GBJ119的规定。对抗冻混凝土不得采用火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。3.0.8混凝土热工系数可按表3.0.8采用。表3.0.8混凝土的热工系数系数名称工作条件系数值线肿胀系数cα（1/℃）温度在范围内1×10-5两则表面与空气接触1.55导热系数cλ)]/[(kmW•一侧表面与空气接触，另一表面与水接触2.03冬季混凝土表面与空气之间23.26热交换系数cβ)]/[(kmW•夏季混凝土表面与空气之间17.444结构上的作用4.1作用分类和作用代表值4.1.1水池结构上的作用主要可分为永久作用和可变作用两类。永久作用应包括结构自重、土的竖向压力和侧向压力、水池内的盛水压力、结构的预加应力、地基的不均匀沉降等；可变作用应包括池顶活荷载、雪荷载、地表或地下水压力（侧压力、浮托力）、结构构件的温（湿）度变化作用、地面堆积荷载等。4.1.2当结构承受两种或两种以上可变作用，承载能力极限状态按作用效应基本组合计算或正常使用极限状态按作用效应标准组合验算时，应采用标准值和组合值作为可变作用代表值。可变作用的组合值应为可变作用的标准值乘以作用组合值系数。4.1.3当正常使用极限状态按作用效应准永久组合验算时，应采用准永久值作为可变作用代表值。可变作用准永久值应为可变作用的标准值乘以准永久值系数。4.2永久作用标准值第9页4.2.1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计算确定，钢筋混凝土的自重可取25kN/m3；素混凝土可取23kN/m3。水池梁、板上设备自重的标准值，可按设备样本提供的数据采用。在构件上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2.0。4.2.2作用在地下式水池上竖向土压力标准值，应按水池顶板上的复土厚度计算，并乘以竖向压力系数，压力系数可取1.0；当水池顶板的长宽比大于10时，压力系数宜取1.2。一般回填土的重力密度可按18kN/m3采用。4.2.3作用在水池上恻向的土压力标准值，对水池位于地下水以上的部分可按朗金公式计算主动土压力，上的重力密度可按18kN/m3采用，对水池位于地下水以下