摘要：随着经济社会的快速发展，构筑物设计已经成为了建筑领域中十分重要的组成部分。它关系到给排水工程能否正常运行。本文对给排水构筑物结构设计进行了详细分析。
关键词：给排水工程；水池构筑物；结构；设计
前言
众所周知，给排水构筑物结构设计十分复杂，在设计时我们要充分考虑到各个方面的技术要求，并且根据自身多年的施工经验，确保给排水构筑物结构设计的优点能够最大程度的得以发挥。
1 关于给排水工程的相关介绍
给排水工程中，特别是给排水构筑物中，裂缝、渗漏病害时有发生，造成混凝土开裂渗水的原因较为复杂，涉及的因素颇多，大致可分为两大类：荷载引起的裂缝和变形引起的裂缝。对于水池等构筑物，多半为地下式或半地下式露天结构，防水抗渗要求高，须控制裂缝的开展。在给排水构筑物中，常常为了满足工艺的使用要求而导致构筑物池体超长，不能通过设置伸缩缝来抵消混凝土的收缩。
给排水工程是城市基础设施重要组成部分，其构筑物设计也是关系到给排水工程能否充分发挥效能的重要前提。因此为了寻求城市水资源的合理利用，实现现代化城市的可持续发展，必须做好城市给排水工程的构筑物设计。当前的建筑规模与人口规模急速膨胀，原有基础设施的软肋逐渐暴露出来。加之近年来频繁的自然灾害如暴雨、洪涝更是为城市的给排水系统带来了日益严峻的考验。例如一场突如其来的暴雨带来的积水就使城市道路交通陷入困境，甚至导致部分城市路段瘫痪。
2 从整体规划层面看给排水工程的构筑物设计
给排水工程的整体规划设计是宏观层面对其构筑物设计的总体要求，它对现代城市的可持续发展有着举足轻重的意义。在给水方面，主要体现在水源及其保护，区域水资源平衡及区域供水规划；在排水方面主要是防洪排涝规划设计以及河网区域污染控制。因此它要求我们在进行构筑物设计的时候也要有宽阔的眼界视野与系统创新的思维。
在对构筑物进行设计时，要结合给排水工程的整体规划，按照承载力的极限状态和正常使用的极限状态进行计算，根据需要分别采用作用的基本组合、标准组合和准永久组合。基本组合采用的作用是设计值，即作用的标准值乘以相应作用分项系数；标准组合采用的作用为标准值；准永久组合采用的作用是作用的准永久值，即作用标准值乘以相应作用的准永久值系数。对每一种组合均需考虑多种工况，通过计算确定构件截面的最不利受力状态（应力、应变、变形等）。同时核算的工况也要应该结合构筑物的运行功能、敷设条件（地上、地下等）、结构形式（水塔、沉井、盾构等）、施工方式（现浇、预制装配、开槽或不开槽等）、环境条件（温度作用、地面或地下水、浪压力等）综合考虑确定。
另外，在构筑物管道设计中推广新管材，不仅适应了构筑物设计的要求，也符合给排水工程对环保、技术等的规划。在给排水工程中可以推广PCCP管、PVC-U管、PE管、聚丙烯（PP）等新型塑料复合管材，这也正符合了国家以塑代钢的政策。同时管道摩阻小、排水量大、重量轻、施工方便，也受到业主及施工方的一致欢迎。但是在具体使用过程中，应注意施工造成管道变形超标的问题，应确保管道两侧回填土的回填质量，必须分层夯实，使其密实度能够达到95%以上。
3 从功能作用层面看给排水工程的构筑物设计
目前，我国给排水工程中的构筑物一般采用钢筋混凝土和预应力混凝土结构。按照给水排水工程所处的特定运行环境条件，在设计构筑物时，除了要考虑到承载能力和正常使用极限状态的设计要求（即强度、稳定、抗裂度和裂缝宽度控制等）外，还要充分考虑到给排水工程的功能作用的长久发挥即保证其耐久性与抗震性。
3.1构筑物设计时的所要考虑到的耐久性措施
首先要保证混凝土的质量：混凝土中的水泥应采用普通硅酸盐水泥；考虑抗冻融作用时，不得采用火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥；混凝土的骨料应级配良好，水灰比不应大于0.50；对现浇混凝土内宜掺加补偿收缩膨胀剂；通常由明矾石、硫氯酸钙、氧化钙等类型膨胀剂；膨胀剂的掺加量最好不要超过水泥用量的12%；当使用碱活性骨料时，应控制每立方米混凝土内的碱含量不超过3kg。
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其次，给水排水工程的构筑物和现浇的混凝土管道，运行中都将承受一定的水压。因此抗渗是给水排水工程中构筑物的必要要求。其中混凝土本身就应具有抗渗性能，也可以通过混凝土掺入适量的膨胀剂来填塞混凝土中的孔隙。
再次，混凝土应具有抗冻性能。对于最冷月平均气温低于-3℃地区的无保温措施的构筑物，混凝土本身应具有一定的抗冻性能。为改善和提高混凝土的抗冻性能，通常可在混凝土中渗加引气剂，混凝土内的含气量控制在3%-5%。
3.2构筑物设计时的所要考虑到的抗震性措施
（1）对结构的抗震验算，应设定合理的计算简图和地震作用传递路线。
（2）将大型构筑物划分成多个单元时，每个单元应具有良好的整体性；对局部削弱或突变形成的薄弱部位，应采取加固措施。
（3）混凝土结构构件的截面设计，应避免剪切先于弯曲破坏、混凝土压溃先于钢筋屈服、钢筋锚固先于构件破坏。
4 从技术实践层面看给排水工程的构筑物设计
给排水工程是城市基础设施中的重要项目，它的质量好坏直接影响城市人们的住行生活，构筑物管道的跑、冒、滴、漏现象，轻者给人们带来烦恼，重则浪费资源。因此在给排水的构筑物设计时，要紧密结合施工技术与实践考虑衔接问题，结合以往出现的问题及其解决方法，严把质量关、技术关，从根本上避免问题的再次发生。
近年来，一方面水工艺要求设计的水工构筑物长度已远超过规范间距，另一方面随着建筑材料、施工方法的改进，又为超长水工构筑物不设缝、少设缝提供了可能。因此设计人员在具体设计时要根据地基、气温等工程情况，考虑是否设缝及施工方法，认真进行计算并采取适当设计措施。
在对构筑物进行设计时，设计者应尽可能采用无缝设计以满足施工的连续性及减少施工难度。在设计过程中，设计人员要详尽收集有关资料，针对地基软硬及温差大小，选择伸缩缝的间距。一般水池壁厚≤500 mm时，设计不考虑水化热的影响，主要考虑施工阶段的最不利温差和混凝土收缩产生的当量温差，保证由于综合温差对混凝土产生的拉应力与混凝土相应龄期的极限抗拉强度之比值符合安全要求，按此条件复核设计假定的伸缩缝间距是否满足。最不利温差一般可采用混凝土入模温度或浇筑时气温与混凝土达到稳定时温度之差。当构筑物及时填土时，由于地下温度一般常年变化不大，混凝土达稳定时温度可近似取当地年平均温度；但如果工程施工周期较长，可能要越冬后才能回填时，混凝土达到稳定时温度应取当地月平均最低温度。对设计考虑设置伸缩缝情况，建议伸缩缝从基础垫层就断开，这样计算底板伸缩缝间距时，基底土对混凝土底板的约束系数Cx值才切合实际。
另外，当设计较长矩形水池时，设计可采用后浇缝或UEA加强带等施工方法来减少混凝土收缩产生的当量温差及不利温差。后浇缝的设置可避免部分不利的施工前阶段温差及混凝土前期收缩产生的当量温差，从而增大了构筑物伸缩缝的允许间距。考虑施工的难度，建议设计在后浇带垫层混凝土上设置凹槽，这样方便后期后浇带的清理，杂物等可弃置于四槽，冲洗也方便。当设计采用UEA加强带做法时，依靠加强带混凝土较大的膨胀应变，补偿两侧混凝土的温差应变。设计可通过对UEA掺量的调配，补偿混凝土的收缩，使混凝土收缩当量温差≤0，同样达到增大伸缩缝的允许间距目的。
5 结束语
综上所述，给排水构筑物结构设计的过程中我们要考虑到种种因素，如：防渗、防漏和耐久性等。只有对这些重要且必备因素充分的了解，做出相应的科学处理，才能使最终构建出的给排水构筑物达到最优越的使用性能。
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论文作者:王勃
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/16
标签：构筑物论文; 混凝土论文; 给排水论文; 温差论文; 工程论文; 伸缩缝论文; 作用论文; 《基层建设》2018年第30期论文;