给排水工程结构设计规范精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇给排水工程结构设计规范，期待它们能激发您的灵感。

篇1

【关键词】结构耐久性 给排水工程 使用的年限 施工质量

一、结构耐久性的重要作用

土木工程特别是排水工程的设计中，结构的耐久性是一个必须考虑的重要问题。结构的耐久性是指，在环境作用确定的一定条件下，构件可以在使用年限范围内保证安全性，稳定性和适用性的能力。包括化学腐蚀等因素。结构耐久性的对排水工程来说至关重要，它会对工程有着特别严重的影响。甚至对社会来说，工程结构的耐久性对于公共工程的日常运行都有着长远意义。

给排水结构的构筑物一般都是埋在地下，比如各种水厂，水泵等，所以经常能够直接接触地下水，虽然混凝土的耐久性很好，但是它作为给排水结构的建筑材料，也不能经受地下水和其他化学物品的长时间侵蚀，那使它的性能大幅度下降，并使它的使用年限大大降低，安全性也没有了保障。

二、结构耐久性存在的问题

1.落后的设计理念

如今，人们对混凝土结构的耐久性认识不强在各个行业中都是普遍存在的现象。强度和耐久性都是混凝土结构必须具备的基本特征。但是很多人设计工程的时候只注重强度，而对于耐久性却缺乏认知。也不会根据实际状况采取措施来提高混凝土的耐久性。据调查，一般情况下，工业建筑的使用寿命为25-30年，在恶劣环境下只有15-20年，民用和公共的建筑在使用环境较好的情况下可以在50年以上，可是室外的露天构件由于环境相对较差，寿命仅有30-40年。更加严重的是桥梁等其他基础设施工程，因为混凝土上面的保护层稀薄，很快就会出现腐蚀，开裂等现象。海港和码头的混凝土十年左右就会因为开裂而进行大规模整修。据统计，到1998年有743座因侵蚀被损坏的铁路和隧道，是总数的13.2%。从八十年代起，我国就开始建立污水处理厂，可是大多都没有达到50年就被腐蚀而无法使用。构筑物的保护层脱落侵蚀是普遍都存在的问题，有的工厂还因此导致停产。比如，有一个北方的污水厂在2003年建立，因为设计人员对混凝土被地下水侵蚀的状况考虑不周，导致污水厂不到五年就被硫酸严重破坏而无法正常使用，工程被迫停水加固，损失很大。天津开发区仅仅在半年时间就出现了严重的混凝土开裂现象。

2.设计的规范有待改善

给排水工程耐久性目前的主要规范有《混凝土结构耐久性设计规范》、《工业建筑物防腐蚀设计规范》等，而《给排水工程构筑物结构设计规范》是最主要的规范，它没有主要阐述耐久性的要求，而是在其他材料、构造规定等其他方面做了详细的要求，没有说明环境和使用年限这些重要的因素，表达不是很明确。在《混凝土结构设计规范》和《混凝土结构耐久性设计规范》在环境类别划分以及耐久性要求上却有一些不同，导致很多设计人员不知应该怎样适从，造成了诸多不便。

三、对于耐久性的设计提出的建议

最根本的要提高设计人员对于混凝土耐久性的认知程度，在实际工程中对结构耐久性重视起来。要意识到，不但要提高强度，结构的耐久性也同样重要。在设计中要对工程结构进行详细精确的计算和测量，并且根据实际情况，在结构耐久性方面也要做好充足的设计。对于可持续发展来说，结构的耐久性起到了至关重要的作用。

1.使用的年限

一定条件下，用混凝土建造的建筑使用寿命应该在50-100年。在《建筑结构可靠度设计统一标准》中规定，房屋和其他建筑物使用寿命应该是50年，重要建筑和纪念性建筑应该是100年。但是《工程结构可靠度设计统一标准》给出了房屋等建筑的使用寿命，可在排水构筑物等建筑上面没有提及使用寿命。但是通过其他行业的标准规范，排水结构的使用寿命应该为50-100年，至少不能少于50年。现在各种建筑方式上有很大的不同，排水行业作为投资的主体，越来越向多元化的趋势发展着，而混凝土作为建筑的主要材料，应当越来越被政府重视，所以混凝土的使用寿命应当在50年以上。还应该在合约中规定，特许经营期结束之后要对使用年限重新限定。

2.环境的类别

在《混凝土结构设计规范》和《混凝土结构耐久性设计规范》中都对环境的类别进行了分类。在2010年的《混凝土结构设计规范》中把环境类别分成“一、正常的室内环境；无侵蚀环境；二、潮湿的室内环境，非寒冷的露天环境；三、干湿环境，严寒的露天环境；四、水位变动的冬季或严寒环境，湿冷环境；五、海水环境；六、盐渍土环境；七、受侵蚀影响的环境”一共七个类别。而《混凝土结构耐久性设计规范》的环境上面的分类却与之不同，有一般环境，氯化物环境等五类，并且还在腐蚀程度上做了划分，一共有轻微到严重等六个等级。给排水结构因为长期与水接触，构件经常会收到液体的腐蚀或者是地下水及其他外界环境和气候的影响。《混凝土结构设计规范》只是在普通混凝土上面做了规范，而《混凝土结构耐久性设计规范》中对于排水设施的环境类别划分才是合理的，它除了在环境类别上做了分类以外，还对侵蚀程度做了六个等级上的划分，所以更加规范化。还有一些配合之间脱节的现象，这些在设计中不是很容易被察觉到。大多数情况下，工艺专业只提供尺寸，外形等条件，但是对于腐蚀情况并不是很关心，结构专业同样也不注重这一点。这样一来，可能被腐蚀的混凝土会误认为安全而投入使用，对今后的工厂正常运作埋下安全隐患。在工业污水比率较高的工厂中，这种安全隐患能够更加的凸显出来它的可怕性。所以，《给排水工程构筑物结构设计规范》中应该在以后的整编中在这些方面做一定的要求，使其更加全面和规范化。

3.混凝土的结构要求

混凝土的抗冻等级等诸多方面上都属于结构耐久性设计的要求范围。在《给排水工程构筑物结构设计规范》中，这些方面只做了简单的阐述，没有详细的给出各种环境中材料的要求。而在《混凝土结构耐久性设计规范》中给出了各种环境下乃求性的要求，但是抗冻和抗渗方面应当遵从《给排水工程构筑物结构设计规范》的要求。混凝土构造的要求有很多方面，关于保护层和裂缝宽度的要求在《给排水工程构筑物结构设计规范》的6.1.3和5.4.3都有详细的规定，可是还是没有在不同环境下时的要求，但是《混凝土结构耐久性设计规范》中有着相关规定。

4.施工的质量

在建筑中，施工质量对耐久性起着很关键的作用。检测材料保护层的厚度，良好的保养措施都对耐久性至关重要的因素。《给排水工程构筑物结构设计规范》和《混凝土结构设计规范》都没有对其进行规定和要求，《给水排水构筑物工程及验收规范》和《混凝土结构工程施工质量验收规范》虽然是常规规范，可是也没有这方面的要求。《混凝土结构耐久性设计规范》中有一些特殊的附加要求，在施工质量上可以作为耐久性的设计参考。

四、结束语

综上所述，耐久性作为排水工程设计中的重要施工要求，到现在为止，已经有很多行业把其作为重要的行业规范来执行。排水工程是我国环境建设上的重要工程项目之一，如果《给排水工程构筑物结构设计规范》中能对耐久性和更加深入的规定和要求，使其更加规范化，这更会引起国家工程结构耐久性的设计高度重视，并且对排水工程的发展也能够起到极大的推动作用，有利于促进我国排水行业整体水平的提高。

参考文献

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关键字：给排水工程;水池结构;裂缝控制;强度配筋

Abstract: for the water supply and drainage engineering structure pool, according to the water supply and drainage engineering structures structure design rules "(GB50069-2002) requirements, crack control through the resistance to LieDu checking and crack development width checking and structural measures to achieve. This paper describes how to take appropriate measures to control the cracking of the pool structure, and combined with engineering example, the results calculated the analysis and comparison, to explore the satisfy the intensity of the reinforcement if the component GB50069-2002 calculations, the largest crack width you could meet the maximum crack width limits of 0.2 mm.

Keyword: water supply and drainage engineering; Pool structure; Crack control; Strength reinforcement

中图分类号： S276.3文献标识码：A 文章编号：

0 前言

给排水工程中，钢筋混凝土水池结构的设计较为常见。考虑水池的抗渗防裂对正常使用有至关重要的作用，水池结构设计必须重视裂缝控制。为了确保结构具备良好的防渗、防漏性能，满足设计要求的耐久性，《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069–2002)对在组合作用下钢筋混凝土构筑物构件的最大裂缝宽度限值做了严格规定。本文简述了如何采取恰当的措施控制水池结构裂缝的产生，并结合工程算例，对计算结果进行分析比较，来探讨一下满足强度配筋的构件如采用GB50069–2002计算，其最大裂缝宽度能否满足最大裂缝宽度限值0.2 mm 。

对于水池结构，根据《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069–2002)要求，裂缝控制通过抗裂度验算、裂缝开展宽度验算和构造措施来实现。轴心受拉或小偏心受拉构件，应按抗裂度验算。这类构件的抗裂性能主要由混凝土抗拉强度和构件受拉截面决定。受弯或大偏心受拉（压）构件，应按裂缝宽度控制验算，在水池设计中以此类工况最多。

水池结构设计时，一般先根据强度计算初步确定配筋，然后进行裂缝宽度验算。根据水池的盛水性质（清、污水）及其使用功能，最大裂缝宽度一般控制在0.2mm或0.25mm。

下面先简述一下如何采取恰当的措施控制水池结构裂缝的产生。

1 控制裂缝的措施

1.1荷载作用裂缝的控制

荷载作用裂缝的控制，是要求在设计时对池体各部位可能产生最大拉应力的截面进行计算分析，使之满足裂缝控制的要求。对池体结构建立正确的计算模型和选择合理的荷载组合，以确保其内力及变形的计算与水池的实际工作情况一致。

1.2 混凝土收缩和温湿差造成裂缝的控制

此类裂缝的控制首先应根据规范规定，严格掌握混凝土配比及其用料的品种规格和级配，同时对混凝土灌筑和养护提出设计要求。另外，对大型水池可采取设伸缩缝、掺添加剂和设加强带、后浇带等措施，以及近些年比较常用的引发缝。由于变形缝的设置需要采取严密的构造措施来保证，对节点处理、施工及材料等都有相当高的要求，当有经验时，可在混凝土中施加可靠的外加剂、设后浇带或增设加强带，从而放宽伸缩缝的最大间距限制，以减少或取消伸缩缝。我院一般在大水池的底板处设置加强带，而在相应位置的池壁与顶板外设置后浇带；圆形水池池壁常用引发缝。

1.3 从施工方面考虑控制裂缝

为确保水池在施工期间严格控制由于施工因素造成的裂缝，除严格按设计要求外，在施工中还应注意施工缝的预留位置、混凝土的保温、水灰比的控制及砼的养护等问题。

2 裂缝控制与强度控制配筋计算的对比

2.1 《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002)受弯构件最大裂缝宽度的计算方法。

2.2 《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)矩形截面的受弯承载力计算如下式:

2.3 裂缝控制与强度控制实例配筋计算结果的对比

下面以矩形截面池壁为例，在不同荷载作用下，采取两种控制方式进行计算，并作对比分析。

钢筋混凝土矩形池壁，截面尺寸b×h，混凝土强度等级为C30，保护层厚度c=35mm，采用HRB335级钢筋。钢筋间距控制在最常用的@100到@150之间，并使配筋率接近强度配筋率。计算结果列于表1中。

3 结论

通过以上实例的计算结果进行对比分析可知：

(1)构件钢筋受哪一种控制并不能简单地下结论。但将钢筋间距控制在最常用的@100到@150之间的情况下，弯矩值较大时，所取钢筋直径较大，满足强度配筋的构件如采用GB50069–2002计算，其最大裂缝宽度一般不能够满足最大裂缝宽度限值0.2 mm，即配筋是由裂缝控制的，并不是由强度控制；反之，由强度控制。

(2)在选择配筋方案时发现：细筋密布有利于减小最大裂缝宽度。

(3)从表1中并不能看出，随着壁厚的增大或配筋率的加大，最大裂缝宽度有明显的变化规律；这取决于所选择的配筋方案，钢筋直径或间距不同，最大裂缝宽度差别较大。

(4)计算池壁配筋时，应取裂缝控制与强度控制两种计算结果的较大者。

参考文献：

1. GB50069-2002，给水排水工程构筑物结构设计规范[s].

2. CECS138-2002，给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程[s].

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【关键词】异形水池；设计合理性；工程实践性

1. 概述

水池是给排水以及其他一些水处理结构工程中的核心工程，广泛应用与市政、环境、水利和工业项目建设工程中。土建工程中水池造价占全部费用的75%以上，其中水池结构设计的科学性与合理性对水池的造价有直接的影响。如何从概念入手，掌握水池选型和结构布置的科学性是水池结构设计的关键，因此必须对不同形式水池的适用条件、经济指标有明确的概念，用以指导工程实践 。

2. 圆形水池和矩形水池的影响因素

给排水和水处理结构工程中最常用的水池形式圆形水池和矩形水池，无论是选择何种水池，都需优先考虑以下三方面因素：

2.1 水池容积

工程实践表明，对于贮水类水池，容积在3 000 m3以内时，圆形水池比矩形水池的经济效果更好。容积如果继续增大，则圆形水池的直径需要变大，池壁的环向拉力将会增大，则需要较大的壁厚来抵消拉力以维持稳定结构，这将导致造价过大。但对于一般的水处理结构水池虽然容积小，由于考虑施工和多个水池的组合而多采用矩形水池。

2.2 抗裂要求

上述可知，圆形水池池壁主要以环向受拉为主，容易引起贯通裂缝，在容积较大的时候需采用预应力结构形式，这样会使圆形水池的造价增大。矩形水池的池壁除极小的偏心受拉外，主要是受弯力影响较大，一般截面都会存在均匀的受压区，裂缝一般不会贯通，只需要让最大裂缝满足抗裂要求即可。

2.3 布置场地

就场地的相关布置而言，矩形水池相比圆形水池，对场地的适应性更强一些，如在山区狭长地带建造水池以及在城市大型给水工程中，矩形水池的这一优越性有利于节约用地，同时矩形水池又便于水池间的组合和管道连接。

3.异形水池的设计影响因素

近年来，以上介绍的圆形和矩形水池在水厂之类的大型企业中依然大量使用。但是随着人们生活水平的提高，经济条件的改善，尤其是别墅的出现，异性水池的艺术感与其相适应，从而异性水池的建造力度一直加大，下文将对其构建和理性进行讨论。

3.1 构造简图设计

3.1.1 池壁与顶板

对于敞口水池池壁和预制的顶板，并且顶板搁置在池壁顶端无任何连接措施时，应视池壁顶端为自由端。当预制板与池壁顶端设有抗剪钢筋连接或池壁与顶板整体浇筑，仅配置抗剪钢筋时，池壁与顶板的连接应视为铰接。当池壁与顶板整体浇筑，并配置连续钢筋时，池壁与顶板节点应视为弹性固定，而当池壁与顶板整浇，且池壁的线刚度与顶板线刚度比值大于5时，顶板相对于池壁来说可视为铰接。

3.1.2 池壁与底板

当池壁底端为独立结构时，池壁底端可视为固定支承。而对于非独立基础，当满足一定数量关系时，池壁底端也可视为固定支承。当水池底板较薄或挑出长度较小的情况下，按弹性固定计算比较合适。

3.1.3 池壁与池壁

水池的设计中，相邻壁间的连接按照固定弹性考虑。所以在计算有关相邻池壁间的弯矩时，需要对相邻近的不平衡弯矩进行平衡分配，以使水池的设计趋于科学性。

3.2 荷载组合

3.2.1 地下式水池

地下水池的设计一般主要计算两种工况，第一种工况为闭水试验情况下，即池内有水而池外无回填土。第二种工况为池内无水期间，而池外有土，同时还需考虑地面有堆积荷载以及池外地下水压力共同作用。

3.2.2 地面水池

第一种工况为闭水试验，主要考虑池内水和温、湿度作用的影响。第二种工况为使用期，主要考虑池内水，池外填土、地下水压力和温、湿度作用的影响。

3.3 内力计算

3.3.1 顶板和底板

对于有顶盖水池，顶盖计算和钢筋混凝土楼盖的计算方法比较类似；而对于圆形顶板，根据支承条件可查静力计算手册进行计算；对于异形水池的内力计算，可将其进行相关微分，化为若干个小圆形和小矩形进而用上述方法进行计算。底板计算时，视水池底板的结构形式而定，当水池池壁采用独立基础时，底板的反力按直线分布考虑，对于一般水处理结构水池，由于平面尺寸较小，底板多为等厚平板，须按不同荷载情况计算内力，进行组合叠加即可。

3.3.2 池壁的内力计算

水池池壁的内力按弹性理论进行计算，根据池壁壁板的长度和壁板的高度的比值和壁板边界条件按《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》规定计算。应该注意的是池壁与池壁的边界条件多为弹性固定，因此须进行不平衡弯矩的分配。

4. 构造要求和注意事项

4.1 钢筋的混凝土保护层

新《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》对水池的耐久性提出了更高要求，提高了混凝土保护层厚度，最小保护层厚度取值直接和构件类型以及构件所处环境相关，一般情况下最小保护层厚度要求不低于25mm。

4.2 水池的变形缝

《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》规定伸缩缝之间的间距不大于20 m，而往往实际工程中不希望分缝，一般采用掺外加剂和设置后浇带等方法，并结合施工季节的温度延长伸缩缝的2倍，特别是地面式水池，必要时还是设置伸缩缝为宜。

4.3 暗梁与暗柱

敞开式水池池壁的顶端宜设置暗梁，高度不得小于池壁厚度，内外两侧各配置一定的受力水平钢筋，以加强上口的抗裂性能。在池壁的转角和内隔墙与外池壁交接处也宜设置暗柱，以改善节点的受力效果和加强钢筋的锚固及抗裂性能。

4.4 配筋构造要求

受力钢筋一般采用直径较小的钢筋较为合适，间距宜为140 mm～240 mm ，内、外各侧受力钢筋和构造钢筋配筋率均不应小于0.20% ，受力钢筋的配筋百分率宜控制在0.3%～0.7%的经济配筋率范围内。受力钢筋的有效锚固长度必须按GB 50010钢筋混凝土结构设计规范的规定采用。

4.5 转角加腋

现浇钢筋混凝土水池池壁的拐角及与顶板、底板的交接处宜设置腋角，腋角边宽不宜小于150 mm ，腋角内配斜筋的直径与池壁受力筋相同，间距宜为池壁受力钢筋间距的两倍或为200 mm。

5. 结束语

全面理解和掌握水池设计的要点并能正确运用于工程实践，有利于提高水池设计的科学性和经济性，鉴于钢筋混凝土水池所处的环境，除正确的理论计算和选择合理的结构形式外，同时必须重视水池的构造要求，从而全面提高水池设计的质量。

参考文献：

[1] GB 69284，给水排水工程结构设计规范[S] .

[2]刘健行，郭先瑚，苏景春.给水排水工程结构[M] .北京：中国建筑工业出版社，1994.2472249.

[3]郭天木.水池底板对池壁的嵌固条件[J] .特种结构，1998（4） ：36237.

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【关键词】水工构筑物；伸缩缝；施工

1 前言

随着我国经济发展,国家对环境保护的日益重视,各地污水处理工程逐年增多。作为配套的土建结构专业如何优化设计,在满足给排水工艺要求的前提下,既保证水池构筑物今后的正常生产使用,又降低工程造价,是设计、施工人员面临的共同任务。下面就设计中经常遇到的一些水池构筑物的问题,提出笔者的一些看法

2 设计地下水位的合理确定

水池构筑物的设计与地下水位的标高密切相关。由于地下水位未掌握好而引起结构选型错误及抗浮不够等工程事故也时有发生。地下水位不仅与结构设计有关，与给排水工艺设计也有关。根据现行国家设计规范，地下水位应根据地方水文资料，考虑可能出现的最高地下水位。一般设计均取用水文资料的最高地下水位。在50年设计基准期内,一般水工构筑物地下水可变作用的取用按“工程结构可靠度设计统一标准”原则确定[1],并不考虑罕遇洪水的偶然作用。但值得注意误。设计人员应详实了解工程所在地的水文情况，对未满足设计要求的地质勘察报告要求予以补充。要求考虑当地有无暴雨、台风影响，会否出现由于地表水不能及时排除而引起的地下水位提高。给排水设计人员，应结合对地下水位及地质情况的了解,与结构设计人员一起决定各构筑物的基底标高,综合工艺流程要求、土建造价、运营成本、投产年限诸多因素,制定总体方案及各构筑物方案,以求经济合理。

3 构筑物伸缩缝及后浇带的设置

根据设计规范，矩形构筑物最大伸缩缝间距一般为20～30m。近年来,一方面水工艺要求设计的水池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，又为超长水池构筑物不设缝、少设缝提供了可能。

(1)伸缩缝的设置[2]。一般水池类构筑物设计中，对结构强度、裂缝开展宽度、抗浮等计算，一般均按规范要求考虑较好，但由于温度、变形以及不均匀沉降引起开裂，在工程中常常遇到。大多出现裂缝的工程实例表明，设计对温度、混凝土收缩变形等因素影响考虑欠缺是问题的主要原因:①水池类构筑物并非必须保证不开裂,对设计人员来讲重要的是做好裂缝的控制。一方面设计人员要事先对可能的不利因素及其影响予以预防，另一方面在施工过程中万一发生较大裂缝也要有处理方法及技术措施，确保工程交付验收及投产后的安全生产及运行需要。一般说来，影响裂缝的主要因素是温差及混凝土的收缩，温度越高越易开裂，裂缝的数量及宽度也越大；混凝土收缩越快也带来同样后果。②加强对允许伸缩缝间距的计算。从设计方案来讲，设计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。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≤500mm时,设计不考虑水池热的影响,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上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。

(2)后浇带的做法。当设计较长矩形水池时,设计可采用后浇带施工方法来减少混凝土收缩产生的当量温差及不利温差。后浇带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。笔者在金川集团有限公司含重金属离子污水处理站扩能改造工程的一级混合反应沉淀池结构设计中因水池结构超长，采用了设置后浇带的做法，并在混凝土结构后浇带中掺入微膨胀剂UEA，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及混凝土的收缩，使混凝土收缩当量温差≤0，达到设计要求。

4 水池构筑物的计算要点

水池构筑物首先是计算条件的确定,根据水池的池顶池底的连接方式不同，其计算条件也各不相同。(1)敞口贮液池或贮液池的池盖为预制装配式，池壁的上端一般应视为自由支承;(2)池盖与池壁为整体现浇,并配制连续钢筋的，池壁上端视为弹性固定,当仅配抗剪钢筋的,则池壁上端视为较支承;(3)池壁与池底为整体现浇时,一般应视为弹性固定。

5土建与给排水、设计与施工间的配合

在水池构筑物设计中，给排水设计人员要了解土建一些设计要求，例如对较大水池壁与壁之间、壁板与底板之间的构造加腋（八字角）要求。如工艺不允许加腋,应向结构设计人员讲明。另一方面土建设计人员应尽量满足工艺要求,对较小水池可不加腋。设计应以设计规范为依据,专业之间互相配合,对一些构造措施应区别情况灵活掌握。设计人员还要了解施工,了解施工中新材料、新技术、新方法,了解施工顺序,施工对设计的要求,使设计切合施工、方便施工。水池施工为便于支模及浇筑混凝土,一般在离池底及加腋以上300～500mm处留置施工缝,在此范围尽量避免设计有予留洞、予埋管、悬挑梁板等。

6结 语

多出优秀设计、多出精品工程是时代赋予全体设计人员的庄严使命。在水池构筑物设计中，一方面设计人员应结合具体情况，以较少的工程造价建设优质工程，另一方面设计人员对施工失误产生的渗漏裂缝处理，也应有所了解、准备,对当前常用处理裂缝及堵漏方法、所用材料应有所了解，以便更好地完成设计后期服务。要在贯彻国家技术经济政策的同时，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。

【参考文献】

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关键词：市政给排水；管道设计；优化设计

引言

城市普遍存在水质污染的问题，致使城市水环境遭受到严重破坏，水质型缺水的区域不断扩大，水资源供需失衡，这一问题已对城市中居民的生活，健康及城市现代化进程构成了危害，严重威胁到城市的水系统以及城市的可持续发展。随着城市化进程的发展，城市市政自来水给排水工程是城市举出设施的重要组成部分之一，如何降低市政自来水管道减少爆管漏水等问题带来的水资源的浪费，有效提高城市自来水供排水管道的效率和输水能力，为城市居民日常生活和城市建设提供经济实惠、安全可靠的水资源保障，如何改善市政自来水给排水管道的设计是必要的。

1.市政给排水工程的结构设计

1.1市政给排水工程的结构设计

在市政给排水工程中，根据工程的埋设深度。工程管道规格、材质以及地下水位和试验压力等综合指标，对管道的强度和刚度进行计算及复核，提供给排水的管道等级、壁厚以及结构配筋图。通常采用的加固措施有混凝土、管廊包管等，对于一些必须要满足刚度和强度要求的管道应该及时采取加固方法来进行加固，而且在施工过程中根据计算采用具体的加强加固措施，加固的具体方法和方式应根据经济指标和实际情况来确定。

1.2市政给排水工程的结构形式

在市政给排水工程中，排水专业确定管道的结构形式，一般来说，结构专业应根据管道的工作环境。结构用途以及水文地质情况等经济指标等从专业角度提出参考意见。特殊地段以及特殊情况的非承压管也采用钢管等形式当污水管道；而对于口径较大时应采用现浇钢筋混凝土箱涵，或采用盾构结构形式。

2.市政给排水管道对于城市的意义

在市政基础设施建设和完善中，给排水管道的铺设和维修护养对城市有着极其重要的影响。给水管道关系整个城市的生活和工业用水的供给，而排水管道则关系城市污水的排出和雨水等可能造成市内积水的多余水量及时排空。在这样一种背景下，市政给排水工程的完善程度和施工质量对城市居民生活将会产生重要的影响。

另外，市政管道的铺设有些是在城市生活区和工业区划定建成后或者建设过程中开始施工，在不破坏原有市政建筑的前提下完成新的给排水管道的铺设，便对施工技术提出了一定的要求。同时，给排水工程质量的要求也必然要求我们加强对施工技术的严格控制。只有在高质量标准要求下完成的工程才能减少使用过程中的一些问题，从而减少给排水工程维修护养的经济成本。

3.市政排水管网优化设计

3.1管线的平面优化布置

排水管网的布置原则是既要使工程量最小，又要使水流畅通、节省能量。正确的定线是合理经济的设计管网的先决条件。定线的基本原则是：干管支管的设计尽量采用直线布局，不要拐弯；定线应尽量利用地势，使污水在重力作用下流入污水厂；设计时应尽量减少管道埋深；在管道的中途尽量减少提升泵站的设置。在早期的研究中，设计方法为假定每一段管径相同，以挖方费用为优选依据，选择一初始布置方案，然后通过算法逐步进行调整。后来又引入了排水线的概念，将排水区域内与最终出水口节点相距同样可行管数的节点用一根排水线连接起来。这样把问题转化为最短路问题，可用动态规划法求解。但此方法把寻优的范围被限制，使人们在设计过程中很容易把最优方案排除。后来，人们把城市排水系统排水布置抽象为由点和线构成的决策图，从图论中寻找方法。1986年发展到利用三种权值来解决问题。三种权值是各管段地面坡度的倒数；各管段的管长；各管段在满足最小覆土条件下，按最小坡度设计时的挖方量。分别对这三种权值运用最短路生成树算法求管线平面布置方案，再进行管径、埋深和提升泵站的优化设计，最后取投资费用最小的平面布置方案作为最优设计方案。

3.2已定平面布置下的管道系统优化设计

排水管道优化设计主要是指：对于某一设计管段，当设计流量确定后，在满足设计规范要求的管径和坡度的多种组合中，取得管材费用与敷设费用的平衡。在排水管线平面布置已定情况下，对于管段管径，埋深的优化设计，国内外做了大量研究工作。

（1）线性规划法和非线性规划法。a线性规划法，是针对排水管网设计计算中的约束条件和目标函数的非线性，分别用其一级泰勒公式展开式代替，用线性规划的解作为问题的近似解，反复迭代，使迭代序列逼近非线性规划的最优解。缺点是把管径当作连续变量来处理，存在计算管径与市售管径不一致的矛盾，且前期准备工作量大，以后发展的整数规划法，虽然在一定程度上解决了线性规划的缺点，但是其整型变量比较多，难以求解。b非线性规划法适应了计算模型中目标函数和变量的非线性特征，可以优化选择管道的直径和埋深，但极大限制了目标函数和约束条件的形式。

（2）动态规划法。动态规划法是目前国内外比较常用的一种方法，基本思想是把排水管道设计看作一个多阶段的过程，通过对设计过程进行阶段划分来对管道进行优化设计。其应用主要分为两方面。a以节点埋深为状态变量，通过坡度决策进行全方位搜索。其优点是直接采用标准管径，结果与初始管径无关，且能控制计算深度，但要求状态点之间的埋深间隔很小，使存储量和时间间隔大为增加。因此在此基础上引入了拟差动态规划法，在动态规划法的基础上引入了缩小范围的迭代过程，但应用有一定的局限性。b以管径为状态变量，通过流速和充满度决策。由于可使用的标准管径数目有限，因此在计算速度和存储量上都有很大优势。以后又发展出了可行管径法。此法使优化计算精度得以提高，并显著减少了计算工作量和计算机存储量。尽管动态规划法是解决多阶段决策问题的一种有效方法，但在排水管道系统设计计算时，前一段的设计结果将直接影响到后续管段设计参数的选用，因此利用动态规划法求出的污水管道优化设计方案也并不一定是真正的最优方案。

（3）直接优化法。直接优化法是直接对各种方案或可调参数的选择设计计算和比较来得到最优解，具有直观和容易验证的优点。主要方法有：a电子表格法是一种启发式的费用估算方法，允许用户寻找最小费用设计，能得出比动态规划法要好的结果而且更符合设计规范的要求。b两相优化法是设计流量确定后，在满足约束条件的前提下，选取最经济流速和最大充满度进而得到最优管径和最小坡度，最大限度地降低管道埋深.直接优化法的算法与人工算法基本相同，但受设计人员的能力所限，所得结果不尽相同，所以所求结果不一定是最优解。

（4）遗传算法。遗传算法是进化算法一个分支，是模拟生物学中的自然遗传变异机制而提出的随机优化算法。遗传算法在解决中小型管道系统优化设计问题时可以求得最优设计方案。但解决大型管道系统问题时，只能求得趋近于最优解的设计方案，在排水管道系统优化设计中，不论采用何种方法，都以设计规范为基本要求，同时使费用达到最小。

4.结束语

在整个市政基础建设工作中，各专业一环扣一环，最重要的是市政排水管道工程是隐蔽工程，维修起来比较麻烦，有的甚至是无法维修，并且维修费用较大，因此，在设计施工过程中，必须有效避免这些常见问题，加强对排水管道工程的质量控制，消除工程质量缺陷，切实保障人民的利益。

参考文献：

[1]韦从胜，蒋全华.市政给排水管道设计[J].技术与市场，2011，（7）.