给水排水构筑物结构设计分析

2021-11-24庄旭东

商品与质量 2021年15期

庄旭东

沈阳市市政工程设计研究院有限公司辽宁沈阳 110000

目前来看，在当前的城市给排水工程施工中，需要关注给排水构筑物结构相关设计，这样才能确保工程能够顺利施工，给排水工程才符合出色的性能要求。同时针对给排水施工技术提出更高要求，并保障整个施工都符合设计要求与建造原则，这样才能保障施工效果最佳化，推动行业的发展与进步。

1 给排水工程施工研究

在目前的建筑施工中，给排水工程十分重要，并发挥着关键性作用。给排水工程施工环节复杂、流程多、技术要求高，特别是工程施工容易出现问题，常见的问题就涉及到了裂缝、渗漏等，同时引发问题的诱因很多，需要设计施工时特别重视。在给排水工程施工中常出现的问题可以大致分为两类，一种是荷载作用下产生的挠度过大，一种是裂缝无法控制。尤其是对于水中建筑物而言，这类建筑的设计与施工需要考虑复杂的水源环境与地质情况，设计施工通常会采用地下式或半地下式露天结构，而这类建筑施工对于建筑防渗漏要求更高，需要控制裂缝的开展。而在具体的给排水工程施工中，为了符合设计要求，往往会考虑很多综合性因素，导致结构池体规格变长，因此施工中很难预设伸缩缝来抵消混凝土的收缩[1]。

给排水施工作为当前建筑基础建设中重要的一个环节，需要特别关注工程的结构设计与施工工艺，这样才能有效保障工程给排水系统发挥作用。所以，现代城市设计与规划，往往会首先考虑给排水工程的设计与施工，这样可以更好的控制水资源，利用水资源，符合现代城市可持续性发展要求。随着我国人口不断增长，建筑规模不断提高，未来对于给排水施工将越来越重视，只有确保给排水施工的有效性，建筑体才能有效发挥设计的功能。如果通过良好的给排水结构设计，能够提高建筑的整体质量，能够很好的处理水资源，避免建筑因自然灾害（洪水、暴雨、泥石流）等因素导致建筑体受破坏，那时才能体现给排水工程的设计发挥着关键性作用[2]。

2 从给排水构筑物结构设计整体规划面研究

在给排水工程设计施工中，需要从整体规划面对工程提出总体结构设计要求，以满足当前城市可持续性发展要求。这些主要包括了水源及其保护，以及给排水工程区域水资源平衡及区域供水规划；此外，还涉及到了建筑排水面的规划，这些包括了防洪排涝等规划设计以及河网区域污染控制等内容。所以在对给排水工程设计施工中需要具备宏观的设计要求与创新性系统思维。

在对建筑进行相关设计施工时，需要考虑建筑整理体设计规划，并结合给排水工程设计要求考虑建筑设计，按照承载力的极限状态和正常使用的极限状态进行计算，并根据具体设计要求来考虑采取的设计组合形式，如标准组合或者永久组合、基本组合。总的来说，何种组合就采用标准值乘以相应作用分项系数。另外，在各类组合施工中，还需要对工况进行考虑，一般来说会利用计算确定构件截面的最不利受力状态，这些包括应力、应变、变形等参数的计算。此外，在对核算的工况也需要考虑到构筑物的运行功能、结构形式（水塔、沉井、盾构等）、敷设条件（地上、地下等）以及施工形式等条件，除此之外，施工的环境条件、温度环境、水压等综合性因素都需要考虑在内。

除了以上涉及的内容，还需要考虑工程材料在结构设计中问题。在对构筑物管道设计中，行业逐步推行新管材，这种新技术材料的应用更符合我国的各项环保要求，同时也对的设计规划要求，这给工程施工提供了新的条件，也有利于技术的创新。在具体的给排水工程中，常被应用的新型管材就涉及到了PCCP管、PVC-U管、PE管、聚丙烯（PP）等新型塑料复合管材。这些新型建材的应用符合目前我国提倡的节能环保要求，更重要的是，新型材料的应用有助于新工艺技术的更迭，同时新型建材的有点也更受人瞩目。如管道的排水量大、重量更小、施工更方便、磨阻更小等都受到了行业的推崇，同时随着新型建材的被大量推广，其成本也更低。不过在实际施工中，需要关注新型建材管道易变形的问题，因此在对管道回填施工时要按照施工设计要求进行操作，并保障整个夯实密实，符合施工标准[3]。

3 从给排水构筑物结构设计功能面研究

总得来看，我国的整个给排水工程中都大量采用钢筋混凝土与预应力混凝土结构进行工程施工。而不同环境、地质对于给排水工程的设计要求不同，既需要考虑相关承载能力以及极限状态设计要求，同时也需要考虑给排水工程的功能作用效果与耐稳定性，如抗震特性与耐久性等特征，下面就做具体的分析。

3.1 给排水构建筑物需要考虑耐久性要求

在给排水工程中，需要确保整个工程建筑具备足够的耐久性，因此需要确保施工建材符合质量要求，尤其是混凝土的质量。因此对混凝土的使用有明确的相关规定与标准，一般来说，混凝土中的水泥应采用普通硅酸盐水泥；同时施工中需要考虑抗冻融作用，因此对于施工水泥的选择不应该采取火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥；而对于混凝土骨料的选择也有相应的要求，如在对混凝土的调配比应该维持水灰比在0.50范围内；由于工程需要，还需要对混凝土中加入相应的补偿收缩膨胀剂，而类型选择一般是明矾石、硫氯酸钙等类型的；另外对于相应膨胀剂的使用，应该在水泥用量的百分之十二以内；而施工中若采用了碱活性骨料，应该对碱的含量进行控制，保证整个混凝土的碱含量不高于三千克。

其次，在给排水施工中相关的浇筑管道与构筑物需要具备一定的抗水压能力，所以需要考虑抗渗性能。虽然水泥有一定的抗渗性能，不过还需要进行具体试验，以满足设计的要求。另外也可以加入膨胀剂在混凝土中填充也提高抗渗性。

最后，还需要保障混凝土具备足够的抗冻能力，这主要针对于我国北方地区，温度低于零下三度的区域需要做好防冻处理。因此在混凝土调配中，需要参入相应的防冻剂，同时加入一定的引气剂，以提高建筑体的抗冻能力。

3.2 给排水构建筑物需要考虑抗震要求

在施工中，需要对相应的结构抗震能力进行计算，以满足设计要求与施工要求；具体施工中，会将大型构筑物划分成多个单元时，确保给个单元具备良好的性能与抗震要求，以保障建筑具备整体抗震能力；对于给排构建筑物存在的局部削弱或者突变，应该及时应对，采取加固处理；最后在进行混凝土结构构件的截面设计时，应该及时应对剪切先于弯曲破坏、混凝土压溃先于钢筋屈服等问题。

4 从给排水构筑物结构设计技术实践层分析

给排水工程直接影响着建筑的好坏，尤其是城市建筑规划，都将优先考虑给排水工程。若给排水工程施工不佳，则容易导致构筑物管道出现跑、冒、滴、漏等问题，这不仅影响建筑的质量，也对建筑的功能、结构带来严重的影响。因此在实际施工中，就需要从技术层面进行分析，结合实际施工要求，对施工常见的问题进行研究，确保解决这些问题，严格把关质量，提高工程的整体质量效果。

这些年，城市化发展被提前速，给排水施工技术应用面越来越广。尤其是排水工程设计的水工构筑物早已超过了规范设计标要求，加之现代建筑材料工艺的创新以及技术方法的提高，给目前的超长水工构筑物不设缝、少设缝提供了技术支持。所以，对于当前的给排水构建筑物的设计，需要综合性分析当地的环境地理特性，并综合性考虑是否设缝及施工方法，并做好相应的计算与应对处理。

在很多的给排水工程领域，对于构建筑的设计，需要有效考虑采取无缝设计，这样既可以降低工程难度，又可以提高施工效率。所以在具体的施工设计阶段，设计人员需要对工程的实际场合进行勘察，收集相关水文、环境资料，尤其是对于地基软硬及温差大小，需要综合性研究从而选择合理的伸缩缝的间距。总得来说，水池壁在小于或者等于500mm时，就不需要再考虑水化热的影响，而主要针对施工环境的温差影响以及混凝土的收缩问题进行考虑，确保这些影响在安全可控范围，对整个混凝土的力学性能不够产生影响，如混凝土的极限抗拉能力与混凝土的拉应力应该维持在一个科学的比例水平，符合建筑设计的安全要求。