《土木工程特種結(jié)構(gòu)》第5章冷卻塔第5章冷卻塔概述5.1冷卻塔的布置與選型5.2冷卻塔的組成與構(gòu)造5.3冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算5.45.1概述大型冷卻塔是火電/核電廠二次高溫循環(huán)水的冷卻工業(yè)設(shè)施，是電力建設(shè)發(fā)展的重大生命線節(jié)點(diǎn)工程?；痣?核電廠熱力循環(huán)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖冷卻塔（CoolingTower）是一種塔形冷卻構(gòu)筑物。在冷卻塔內(nèi)，熱水從塔頂向下噴淋成水滴或水膜狀，空氣則由下向上與水滴或水膜逆向流動(dòng)，或水平方向交流流動(dòng)，在氣水接觸過程中，進(jìn)行熱交換，使水溫降低。冷卻塔的主要功能是將工業(yè)生產(chǎn)中攜帶廢熱的冷卻水在塔體內(nèi)部與空氣進(jìn)行熱交換，使廢熱傳輸給空氣并散入大氣中，以降低循環(huán)水的溫度，為被冷卻設(shè)備提供足夠的冷卻水，保證工業(yè)生產(chǎn)安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。5.1概述5.1.1冷卻塔的分類根據(jù)空氣進(jìn)入冷卻塔內(nèi)的情況，冷卻塔可分為：自然通風(fēng)冷卻塔機(jī)械通風(fēng)冷卻塔混合通風(fēng)冷卻塔根據(jù)水與空氣流動(dòng)方向的不同，冷卻塔按可分為：逆流式冷卻塔橫流式冷卻塔混流式冷卻塔根據(jù)水與空氣的接觸方式的不同，冷卻塔可以分為：濕式冷卻塔干式冷卻塔干濕式冷卻塔5.1概述5.1.1冷卻塔的分類自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)冷卻塔自然通風(fēng)冷卻塔自然通風(fēng)冷卻塔不設(shè)置專門的風(fēng)機(jī)設(shè)備，依靠塔內(nèi)外的空氣密度差或自然風(fēng)力形成的空氣對(duì)流作用來(lái)完成熱交換。塔外冷空氣進(jìn)入冷卻塔后，吸收由熱水蒸發(fā)和接觸散失的熱量，溫度增加、濕度變大、密度變??；塔外空氣溫度低、濕度小、密度大；由于塔內(nèi)外空氣密度差異，在進(jìn)風(fēng)口內(nèi)外產(chǎn)生壓差，致使塔外空氣源源不斷地流進(jìn)塔內(nèi)且無(wú)需通風(fēng)設(shè)備提供動(dòng)力，故稱為自然通風(fēng)。自然通風(fēng)冷卻塔需要配套建造高大的塔筒。5.1概述5.1.1冷卻塔的分類自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)冷卻塔機(jī)械通風(fēng)冷卻塔機(jī)械通風(fēng)冷卻塔根據(jù)風(fēng)機(jī)設(shè)備的安裝位置不同，可分為鼓風(fēng)式和抽風(fēng)式。鼓風(fēng)式冷卻塔將風(fēng)機(jī)設(shè)備安裝在進(jìn)風(fēng)口處，便于風(fēng)機(jī)的維護(hù)與檢修，風(fēng)機(jī)設(shè)備不受濕熱空氣的腐蝕，但可冷卻的水量較抽風(fēng)式冷卻塔小。抽風(fēng)式冷卻塔將風(fēng)機(jī)設(shè)備安裝在冷卻塔的頂部，風(fēng)機(jī)設(shè)備經(jīng)常處于濕熱空氣中，運(yùn)行易受腐蝕，且因安裝位置較高，維護(hù)與檢修較困難。5.1概述5.1.1冷卻塔的分類逆流式和橫流式冷卻塔逆流式冷卻塔逆流式冷卻塔中水由上向下，空氣由下向上形成逆向流動(dòng)。冷卻過程：來(lái)自被冷卻設(shè)備的熱循環(huán)水，由水管送入塔的配水系統(tǒng)，配水系統(tǒng)將熱水噴灑在填料頂面上，經(jīng)過填料與填料下的進(jìn)風(fēng)空間（又稱為雨區(qū)）落入集水池，空氣在填料區(qū)中與熱水發(fā)生熱交換，吸熱后的濕熱空氣借助塔筒的抽力上升后，自塔頂排出。5.1概述5.1.1冷卻塔的分類逆流式和橫流式冷卻塔橫流式冷卻塔橫流式冷卻塔中水由上向下，空氣則是水平流入，形成交叉流動(dòng)。冷卻過程：經(jīng)過被冷卻設(shè)備變熱的循環(huán)水，由水管流入配水池內(nèi)，通過池底孔或小型噴頭將熱水噴灑于淋水填料的頂面，在流經(jīng)填料區(qū)時(shí)，與從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入的冷空氣進(jìn)行熱交換，然后流入下面的集水池中。與逆流式冷卻塔相仿，空氣是通過塔內(nèi)外的空氣密度差產(chǎn)生抽力而流動(dòng)的。5.1概述5.1.1冷卻塔的分類濕式和干式冷卻塔濕式冷卻塔濕式冷卻塔，簡(jiǎn)稱濕冷塔，主要通過蒸發(fā)傳熱與接觸傳熱兩種方式完成水與大氣的熱交換，如自然通風(fēng)逆流式冷卻塔和自然通風(fēng)橫流式冷卻塔。濕式冷卻塔的傳熱效率高，冷卻極限是空氣的濕球溫度，而缺點(diǎn)則是蒸發(fā)使部分冷卻水損失到大氣中，造成水資源浪費(fèi)，余下的水由于含鹽量增大，還需進(jìn)行水質(zhì)穩(wěn)定處理，否則，造成工藝設(shè)備的腐蝕或結(jié)垢。因此，濕式冷卻塔需要有供給水的水源。5.1概述5.1.1冷卻塔的分類濕式和干式冷卻塔干式冷卻塔干式冷卻塔，又稱為空冷塔。冷卻過程：經(jīng)過被冷卻設(shè)備變熱的循環(huán)水，由熱水管進(jìn)入密閉的散熱器；在散熱器中與從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入的冷空氣進(jìn)行熱交換。升溫后的熱空氣由塔筒排出，冷卻后的循環(huán)水沿冷水管再送回到被冷卻設(shè)備中。如此反復(fù)，形成閉路循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)水與空氣不直接接觸。干式冷卻塔沒有蒸發(fā)，循環(huán)水不損失，可節(jié)約淡水資源；但其效率低，冷卻極限為空氣干球溫度。因此，干式冷卻塔適合于缺水地區(qū)，如我國(guó)的北方地區(qū)。5.1概述5.1.2冷卻塔的發(fā)展冷卻塔伴隨采礦業(yè)的興起而發(fā)展，最初的冷卻塔作為煤礦開發(fā)的配套設(shè)施而存在。冷卻塔的結(jié)構(gòu)發(fā)展經(jīng)歷了從圓筒形或多邊形到雙曲線或多段線殼體的變革，材料從最初的木材發(fā)展為鋼筋混凝土材料及鋼材。1918年，世界上第一座32.3m高的鋼筋混凝土冷卻塔誕生于荷蘭，塔筒采用雙曲拋物旋轉(zhuǎn)薄殼結(jié)構(gòu)。在之后的近100年里，雙曲線冷卻塔在電力、石油、化工、鋼鐵和輕紡等領(lǐng)域都發(fā)揮著巨大的作用。1952年，在遼河電廠建設(shè)中，我國(guó)自行設(shè)計(jì)和建造了第一座雙曲線鋼筋混凝土冷卻塔，揭開了國(guó)內(nèi)冷卻塔建造的新紀(jì)元。之后，我國(guó)陸續(xù)建成了許多大型自然通風(fēng)雙曲線濕式冷卻塔。5.1概述5.1.2冷卻塔的發(fā)展近年來(lái)，為保護(hù)環(huán)境，滿足煙氣的大氣排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)煙氣普遍采用濕法進(jìn)行脫硫。經(jīng)過脫硫后的煙氣溫度一般為60~70℃；為防止煙氣溫度低于露點(diǎn)，并符合排放標(biāo)準(zhǔn)，需對(duì)煙氣進(jìn)行再加熱。這不僅增加了設(shè)備投資，而且占用土地。因此，建議采用排煙冷卻塔。排煙冷卻塔可充分利用冷卻塔的熱交換能力，提高煙氣的抬升高度，降低擴(kuò)散濃度，獲得較好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。5.1概述5.1.2冷卻塔的發(fā)展目前，雙曲線冷卻塔的發(fā)展趨勢(shì)：塔型高大化、塔群復(fù)雜化。尋求投資最省、材料消耗最少，而安全度最大、冷卻效率最高的塔型。通過模型試驗(yàn)和對(duì)現(xiàn)有大型冷卻塔進(jìn)行原型觀測(cè)，提出更科學(xué)的計(jì)算理論和方法。研制適合建造冷卻塔的高強(qiáng)、高耐久性新材料。采用新的結(jié)構(gòu)方案建造冷卻塔的塔筒。解決冷卻塔對(duì)環(huán)境的各種不利影響?？紤]冷卻塔與周圍建筑物或自然環(huán)境的藝術(shù)效果及整體美觀。不斷改進(jìn)冷卻塔的施工方法。5.2冷卻塔的布置與選型5.2.1冷卻塔的布置原則濕式和干式冷卻塔干式冷卻塔干式冷卻塔，又稱為空冷塔。冷卻過程：經(jīng)過被冷卻設(shè)備變熱的循環(huán)水，由熱水管進(jìn)入密閉的散熱器；在散熱器中與從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入的冷空氣進(jìn)行熱交換。升溫后的熱空氣由塔筒排出，冷卻后的循環(huán)水沿冷水管再送回到被冷卻設(shè)備中。如此反復(fù)，形成閉路循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)水與空氣不直接接觸。干式冷卻塔沒有蒸發(fā)，循環(huán)水不損失，可節(jié)約淡水資源；但其效率低，冷卻極限為空氣干球溫度。因此，干式冷卻塔適合于缺水地區(qū)，如我國(guó)的北方地區(qū)。5.2冷卻塔的布置與選型5.2.1冷卻塔的布置原則冷卻塔在廠區(qū)總平面規(guī)劃中的位置應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝流程要求，結(jié)合其與周圍環(huán)境之間的相互影響及工業(yè)企業(yè)的發(fā)展擴(kuò)建規(guī)模等因素綜合考慮確定，并應(yīng)滿足以下要求：在寒冷地區(qū)，為避免或減輕冷卻塔在運(yùn)行過程中從塔頂飄散出去的飄滴、水霧對(duì)廠區(qū)主要建（構(gòu)）筑物和露天配電裝置的不良影響，冷卻塔宜布置在廠區(qū)冬季主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)或側(cè)風(fēng)側(cè)。為了防止煤塵或其他粉塵對(duì)循環(huán)水的污染，冷卻塔宜布置在貯煤場(chǎng)等粉塵污染源的全年主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)或側(cè)風(fēng)側(cè)。冷卻塔宜遠(yuǎn)離廠內(nèi)露天熱源，如發(fā)電廠的露天鍋爐等，以免受這些露天熱源的影響，使進(jìn)入冷卻塔空氣參數(shù)的數(shù)值長(zhǎng)時(shí)間高于設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致冷卻效果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。5.2冷卻塔的布置與選型5.2.1冷卻塔的布置原則冷卻塔之間或冷卻塔與其他建（構(gòu)）筑物之間的距離除應(yīng)滿足冷卻塔的通風(fēng)要求外，還應(yīng)滿足管、溝、道路、建（構(gòu)）筑物的防火和防爆要求，以及冷卻塔和其他建（構(gòu)）筑物的施工和檢修場(chǎng)地要求。冷卻塔的位置宜遠(yuǎn)離對(duì)噪聲敏感的區(qū)域。當(dāng)冷卻塔內(nèi)的淋水及水滴落入集水池時(shí)，水滴撞擊產(chǎn)生噪聲。在確定冷卻塔的位置時(shí)，應(yīng)考慮其噪聲對(duì)環(huán)境的影響，使冷卻塔遠(yuǎn)離對(duì)噪聲敏感的區(qū)域或采取有效措施降低其噪聲。當(dāng)環(huán)境對(duì)冷卻塔的噪聲有限制時(shí)，根據(jù)工程具體條件可采取以下措施降低噪聲：在冷卻塔外設(shè)隔聲屏障；在進(jìn)風(fēng)口處設(shè)降噪裝置；改善配水和集水系統(tǒng)，降低淋水噪聲；在集水池水面處設(shè)降噪裝置；采用高位收水冷卻塔。5.2冷卻塔的布置與選型5.2.1冷卻塔的布置原則冷卻塔宜靠近主要用水車間，避免修建過長(zhǎng)的循環(huán)水管溝，節(jié)省投資，降低循環(huán)水泵的電耗，利于循環(huán)水水質(zhì)處理的操作。冷卻塔的集中或分散布置方案的選擇，應(yīng)根據(jù)使用循環(huán)水的車間數(shù)量、分布位置及各車間生產(chǎn)工藝的用水要求，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。排煙冷卻塔宜布置于爐后區(qū)域，靠近脫硫吸收塔。冷卻塔布置時(shí)宜避開地質(zhì)不均勻地段，應(yīng)選擇地形、地質(zhì)條件較好，地基處理簡(jiǎn)單的場(chǎng)地。在山區(qū)和丘陵地帶布置冷卻塔時(shí)，應(yīng)避免受到濕熱空氣回流的影響。此外，由于冷卻塔的規(guī)模巨大，形象宏偉，是工業(yè)高度發(fā)展的表現(xiàn)，因此在布置時(shí)，還應(yīng)考慮它與周圍建筑物和自然環(huán)境的美學(xué)關(guān)系，以獲得最佳的藝術(shù)效果。5.2冷卻塔的布置與選型5.2.2冷卻塔的選型在塔型選擇時(shí)，應(yīng)從以下幾方面考慮：使用要求在確定冷卻塔類型時(shí)，應(yīng)首先選用冷卻性能可能滿足使用要求的塔型。機(jī)械通風(fēng)冷卻塔常用于冷卻水量相對(duì)較小、冷卻后水溫較低、運(yùn)行條件有變化的情況；而自然通風(fēng)冷卻塔則用于冷卻水量較大，冷卻水溫降不小于5℃，冷卻水溫與空氣濕球溫度差大于3℃的情況。水源情況工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)所在地區(qū)水源情況對(duì)冷卻塔選型有著重要的影響。若當(dāng)?shù)厮慈狈Γ藘?yōu)選干式冷卻塔。基建投資有關(guān)資料表明，在基本條件相同的情況下，自然通風(fēng)干式冷卻塔的基建投資最大，機(jī)械通風(fēng)冷卻塔的基建投資最小，而自然通風(fēng)濕式冷卻塔的基建投資居中。5.2冷卻塔的布置與選型5.2.2冷卻塔的選型在塔型選擇時(shí)，應(yīng)從以下幾方面考慮：運(yùn)行和維修費(fèi)用與機(jī)械通風(fēng)冷卻塔相比，自然通風(fēng)冷卻塔的運(yùn)行和維修費(fèi)用低。與干式冷卻塔相比，濕式冷卻塔的運(yùn)行和維修費(fèi)用少。占用土地由于干式冷卻塔的熱效率比濕式冷卻塔的低，在同樣熱負(fù)荷情況下，干式冷卻塔占地大于濕式冷卻塔。對(duì)周圍環(huán)境的影響冷卻塔的類型不同，對(duì)周圍環(huán)境的影響也不同。自然通風(fēng)干式冷卻塔在運(yùn)行過程中無(wú)噪聲，不產(chǎn)生水霧，塔周圍環(huán)境干凈。而自然通風(fēng)濕式冷卻塔和機(jī)械通風(fēng)冷卻塔在運(yùn)行過程中，將產(chǎn)生不同程度的噪聲和水霧，塔型選擇時(shí)，應(yīng)考慮其對(duì)周圍環(huán)境的影響。5.2冷卻塔的布置與選型5.2.2冷卻塔的選型確定冷卻塔的類型是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，應(yīng)綜合考慮各方面的因素，并進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。自然通風(fēng)冷卻塔具有熱交換效率高、運(yùn)營(yíng)成本低等優(yōu)點(diǎn)；而電力行業(yè)的冷卻水流量大，要求冷卻塔處理能力大，運(yùn)行費(fèi)用低；因此，自然通風(fēng)冷卻塔在我國(guó)電力行業(yè)中應(yīng)用最多。塔體規(guī)模小型中型大型超大型淋水面積S/m2S<40004000≤S<80008000≤S<10000S≥10000零米直徑D/mD<8080≤D<110110≤D<120D≥120塔高H/mH<100100≤H<145145≤H<160H≥160自然通風(fēng)逆流濕式冷卻塔塔體規(guī)模劃分表5.3冷卻塔的組成與構(gòu)造冷卻塔外部主體結(jié)構(gòu)包括母線為雙曲線或多段線的薄殼通風(fēng)筒、塔筒頂部的剛性環(huán)、塔筒底部的下環(huán)梁、支承塔筒的斜支柱和支柱底部的基礎(chǔ)。通風(fēng)筒內(nèi)部主要為冷卻工藝結(jié)構(gòu)，包括除水器、配水系統(tǒng)、淋水裝置和集水池。5.3冷卻塔的組成與構(gòu)造5.3.1塔筒作為冷卻塔的主要構(gòu)件，塔筒的作用是形成良好的空氣動(dòng)力條件，產(chǎn)生足夠的抽力，減少通風(fēng)阻力，并將排出冷卻塔中的濕熱空氣送往高空，以降低濕熱空氣造成的各種不利影響。冷卻塔塔筒是一種母線為雙曲線或類似雙曲線的多段曲線鋼筋混凝土旋轉(zhuǎn)薄壁殼體結(jié)構(gòu)，這種雙曲薄壁結(jié)構(gòu)不僅具有較好的結(jié)構(gòu)力學(xué)和流體力學(xué)特性，還是一種經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)形式。塔筒主要包括剛性環(huán)、筒壁和環(huán)梁三部分。5.3冷卻塔的組成與構(gòu)造5.3.1塔筒筒壁筒壁是鋼筋混凝土旋轉(zhuǎn)薄壁殼體。平分筒壁殼體厚度的中線為一條平面曲線，通常稱為母線。當(dāng)這條母線繞其平面內(nèi)的一條直線旋轉(zhuǎn)時(shí)，就形成了一個(gè)曲面，該曲面稱為中面，這條直線稱為旋轉(zhuǎn)軸。在旋轉(zhuǎn)曲面上的這些母線又稱為子午線，子午線與旋轉(zhuǎn)軸構(gòu)成的平面稱為子午面。母線上任一點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)軌跡都是一個(gè)圓，這些圓都是平行圓。平行圓中半徑最小的部位稱為喉部。5.3冷卻塔的組成與構(gòu)造

5.3冷卻塔的組成與構(gòu)造5.3.1塔筒筒壁雙曲面塔筒線型包括環(huán)向線型和子午向線型兩方面，環(huán)向線型是圓曲線，子午向線型（母線）由兩段雙曲線（兩段線）或由兩段雙曲線及一段直線（三段線）組成。子午向線型由塔筒頂部至喉部的線段是一段雙曲線，記為線段Ⅰ；由塔筒喉部至底部的線段由另一段雙曲線和一段直線構(gòu)成，分別記為線段Ⅱ和線段Ⅲ，線段Ⅱ、Ⅲ在交點(diǎn)處斜率一致。兩段線是三段線的特殊情況。5.3冷卻塔的組成與構(gòu)造5.3.1塔筒筒壁

5.3冷卻塔的組成與構(gòu)造

5.3冷卻塔的組成與構(gòu)造

自然通風(fēng)冷卻塔筒壁最小厚度淋水面積S/m2常規(guī)淡水冷卻塔/mm排煙淡水冷卻塔/mm排煙或不排煙海水冷卻塔/mmS<25001401601702500≤S<40001501701804000≤S<80001601801908000≤S<10000180200210S≥100002002102305.3冷卻塔的組成與構(gòu)造5.3.1塔筒筒壁為了便于冷卻塔的運(yùn)行管理人員進(jìn)入塔內(nèi)，在筒壁一側(cè)開設(shè)塔門或人孔。人孔呈橢圓形，尺寸以滿足單人通過為宜，孔底標(biāo)高取塔內(nèi)主水槽頂標(biāo)高。孔門用鋼板制作。人孔宜正對(duì)主水槽，由主水槽頂加設(shè)蓋板和欄桿形成塔內(nèi)通道。寒冷地區(qū)人孔應(yīng)位于向陽(yáng)側(cè)。塔外設(shè)置從地面到塔門或人孔的扶梯和通向塔頂?shù)呐捞?。扶梯?yīng)設(shè)護(hù)欄，爬梯應(yīng)設(shè)護(hù)籠。當(dāng)冷卻塔總高度大于100m時(shí)，從塔門平臺(tái)至塔頂?shù)呐捞輵?yīng)設(shè)休息平臺(tái)。塔筒開孔處應(yīng)設(shè)置加強(qiáng)鋼筋，在孔洞四周加設(shè)水平筋、垂直筋和對(duì)角處斜鋼筋，每側(cè)水平筋或垂直筋的截面不應(yīng)小于開孔處被切斷鋼筋截面的0.75倍。5.3冷卻塔的組成與構(gòu)造5.3.1塔筒剛性環(huán)有關(guān)研究表明，塔頂剛性環(huán)可以顯著提高冷卻塔的抗風(fēng)穩(wěn)定性，提高幅度甚至超過20%。為了增加塔頂剛度和穩(wěn)定性，自然通風(fēng)冷卻塔塔頂應(yīng)設(shè)置剛性環(huán)，并兼作塔頂檢修平臺(tái)，用于設(shè)置檢修步道和欄桿。圖中t為剛性環(huán)上下兩側(cè)殼體平均壁厚。5.3冷卻塔的組成與構(gòu)造

5.3冷卻塔的組成與構(gòu)造5.3.1塔筒環(huán)梁塔筒下部環(huán)梁的作用是將上部的荷載均勻地傳給其下斜支柱，并加強(qiáng)塔筒的剛度。一般淋水面積為2000m2~5000m2的冷卻塔的環(huán)梁的高度為2m~3m，壁厚為400mm~700mm。寒冷地區(qū)的自然通風(fēng)逆流式冷卻塔常在環(huán)梁下部?jī)?nèi)側(cè)設(shè)置寬300mm~400mm，與內(nèi)壁夾角為45°~60°的擋水檐，以防止水流到支柱上結(jié)冰。5.3冷卻塔的組成與構(gòu)造5.3.1塔筒塔筒外表面子午向肋條超大型冷卻塔受風(fēng)荷載作用面積大，為減小風(fēng)荷載的作用及作用效應(yīng)，可在塔筒外表面增加子午向肋條提高冷卻塔表面的粗糙度，以改善冷卻塔表面風(fēng)壓分布，從而減小風(fēng)荷載的作用及作用效應(yīng)。

5.3冷卻塔的組成與構(gòu)造5.3.2斜支柱塔筒下部邊緣支承在斜支柱上，由此將上部荷載傳遞到基礎(chǔ)上，同時(shí)形成進(jìn)風(fēng)口。作為塔筒的支撐結(jié)構(gòu)，斜支柱主要承受自重、風(fēng)荷載和溫度應(yīng)力，并沿塔筒底部等圓弧均勻布置。斜支柱按其幾何形狀主要有X形、人形、V形和I形四種。大型冷卻塔常采用X形支柱。5.3冷卻塔的組成與構(gòu)造5.3.2斜支柱斜支柱在空間是雙向傾斜的，且傾斜角大小將影響冷卻塔的自振頻率和振動(dòng)幅值。傾斜角為每對(duì)斜支柱組成的側(cè)向平面內(nèi)夾角的1/2。為減少柱頂徑向位移，在每對(duì)斜支柱組成的平面內(nèi)，斜支柱的傾斜角不宜小于11°。為保持塔體結(jié)構(gòu)與斜支柱的整體性和減小交接處的附加應(yīng)力，斜支柱的傾角軸線應(yīng)與塔筒底部環(huán)梁保持一致。斜支柱高度根據(jù)冷卻塔所需的進(jìn)風(fēng)口高度確定。冷卻塔的進(jìn)風(fēng)口面積對(duì)塔內(nèi)的氣流分布和進(jìn)風(fēng)口區(qū)的氣流阻力影響極大，進(jìn)風(fēng)口過小會(huì)造成冷卻塔進(jìn)口空氣流速過高、塔內(nèi)的風(fēng)速分布不均勻，塔的阻力增加。自然通風(fēng)逆流濕式冷卻塔的進(jìn)風(fēng)口高度應(yīng)結(jié)合進(jìn)風(fēng)口空氣動(dòng)力阻力、塔內(nèi)空氣流場(chǎng)分布、冷卻塔塔體的各部分尺寸及布置、淋水填料的型式和空氣動(dòng)力阻力等因素，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。5.3冷卻塔的組成與構(gòu)造5.3.2斜支柱斜支柱的截面形式通常有圓形、矩形、多邊形等。為了減小冷卻塔的通風(fēng)阻力，冷卻塔進(jìn)風(fēng)口處的斜支柱應(yīng)盡量減小斷面寬度，并采用氣流阻力較小的流線型斷面形式，如自然通風(fēng)冷卻塔的斜支柱宜采用圓形斷面。矩形斜支柱的計(jì)算長(zhǎng)度與矩形截面短邊長(zhǎng)度之比應(yīng)為12~20；圓形斜支柱的計(jì)算長(zhǎng)度與圓形截面直徑之比宜為10~17；抗震設(shè)防烈度8度和9度時(shí)宜取取值范圍中的較小值。對(duì)于斜支柱計(jì)算長(zhǎng)度，徑向宜按斜支柱長(zhǎng)度乘以0.9采用，環(huán)向宜按斜支柱長(zhǎng)度乘以0.7采用。地震時(shí)，斜支柱的破壞和喪失承載力是冷卻塔遭受震害和倒塌的最重要原因。影響鋼筋混凝土支柱延性的主要因素有剪跨比、軸壓比、縱向配筋率和塑性鉸區(qū)的箍筋配置。5.3冷卻塔的組成與構(gòu)造5.3.3塔基塔基主要承受斜支柱傳來(lái)的全部荷載，多做成帶斜面的環(huán)形基礎(chǔ)（包括倒T型基礎(chǔ)和環(huán)板型基礎(chǔ)），以承受由斜支柱傳來(lái)的部分環(huán)向拉力，也可做成分離的單獨(dú)基礎(chǔ)。冷卻塔常采用倒T型基礎(chǔ)和環(huán)板型基礎(chǔ)。

（a）倒T型基礎(chǔ)（b）環(huán)板型基礎(chǔ)1-支柱；2-基礎(chǔ)；3-集水池底板；4-混凝土墊層；5-變形縫；6-回水臺(tái)；7-集水池壁5.3冷卻塔的組成與構(gòu)造5.3.3塔基雙曲線自然通風(fēng)冷卻塔塔筒基礎(chǔ)型式應(yīng)根據(jù)塔型及地基條件確定。倒T型基礎(chǔ)剛性大，能較好地適應(yīng)地基變形，中小型冷卻塔在天然地基較差在地基條件較差時(shí)推薦采用，同時(shí)倒T型基礎(chǔ)的基礎(chǔ)梁可兼作集水池的池壁。對(duì)于超大型、大中型冷卻塔，因進(jìn)出水管溝尺寸較大，倒T型基礎(chǔ)將過大地削弱基礎(chǔ)環(huán)的剛度，從而降低了它的優(yōu)越性，宜采用環(huán)板型基礎(chǔ)。對(duì)于巖石地基，可采用單獨(dú)基礎(chǔ)，但應(yīng)有可靠防滑措施，且上拔力不得大于下壓力?；A(chǔ)的沉降對(duì)塔筒殼體應(yīng)力的分布影響較大、敏感性強(qiáng)。自然通風(fēng)冷卻塔塔筒基礎(chǔ)在環(huán)向應(yīng)設(shè)不少于4個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)。5.3冷卻塔的組成與構(gòu)造5.3.4冷卻工藝結(jié)構(gòu)冷卻工藝結(jié)構(gòu)主要包括除水器、配水系統(tǒng)、淋水裝置和集水池。5.3冷卻塔的組成與構(gòu)造5.3.4冷卻工藝結(jié)構(gòu)除水器除水器，又稱收水器，是用來(lái)阻止出塔空氣中所夾帶飄滴的裝置。在冷卻塔內(nèi)，除水器可以把將要排出塔外濕空氣中的水滴與空氣分離。在冷卻塔運(yùn)行過程中，從塔中飄逸出來(lái)的飄滴除造成水的大量損失外，還造成對(duì)環(huán)境的危害。為了防止冷卻塔逸出的飄滴對(duì)環(huán)境的危害，利于人民生活，保證工業(yè)企業(yè)的安全運(yùn)行，并在一定條件下節(jié)約用水，自然通風(fēng)冷卻塔應(yīng)裝設(shè)除水器。除水器的材質(zhì)目前應(yīng)用較多的是聚酯玻璃鋼或改性聚氯乙烯塑料制成的片材，ABS塑料制成的支架、聯(lián)桿。除水器應(yīng)選用除水效率高、風(fēng)阻力小、經(jīng)濟(jì)、耐用的型式，材質(zhì)宜采用塑料。5.3冷卻塔的組成與構(gòu)造5.3.4冷卻工藝結(jié)構(gòu)配水系統(tǒng)冷卻塔的配水系統(tǒng)包括配水槽管、噴濺裝置和配水豎井三部分。其作用是將來(lái)自壓力進(jìn)水管的熱水均勻地分布到整個(gè)淋水填料的頂面，以提高冷卻效果。淋水的均勻性對(duì)冷卻塔的冷卻效果影響極大。配水槽管自然通風(fēng)冷卻塔采用的配水系統(tǒng)分為槽式、管式、管槽結(jié)合式和池式。冷卻塔的配水系統(tǒng)應(yīng)滿足在同一設(shè)計(jì)淋水密度區(qū)域內(nèi)配水均勻、通風(fēng)阻力小、便于維修和能量消耗低等要求，并應(yīng)根據(jù)塔的類型、循環(huán)水質(zhì)和水量等條件進(jìn)行選擇。逆流式冷卻塔宜采用管式或管槽結(jié)合式，橫流式冷卻塔宜采用池式或管式。5.3冷卻塔的組成與構(gòu)造5.3.4冷卻工藝結(jié)構(gòu)配水系統(tǒng)噴濺裝置噴濺裝置，又稱噴頭，是把水盡可能均勻地噴灑在淋水填料上的裝置。噴頭按其濺散水流的工作原理可分為兩類：靠沖擊力的作用將水流濺散成小水滴灑向四周靠旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力的作用將水流分散灑向四周一般從噴頭的泄流能力、噴濺范圍、噴濺均勻性三方面對(duì)噴頭的水力特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。噴濺裝置應(yīng)選用結(jié)構(gòu)合理、流量系數(shù)適宜、噴濺均勻和不易堵塞的型式。噴濺裝置宜采用等間距0.8m~1.5m布置。5.3冷卻塔的組成與構(gòu)造5.3.4冷卻工藝結(jié)構(gòu)配水系統(tǒng)配水豎井配水豎井是將壓力進(jìn)水管中的水輸送給配水槽管的直立井筒構(gòu)筑物，布置形式有單豎井和多豎井。當(dāng)?shù)鼗^差時(shí)，配水豎井應(yīng)設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)。配水豎井或豎管內(nèi)的水位標(biāo)高應(yīng)保證壓力配水槽、管內(nèi)的水流運(yùn)行穩(wěn)定。配水豎井或豎管應(yīng)有放空措施。為避免豎井水流在上升過程中產(chǎn)生旋流，造成豎井內(nèi)水面不平穩(wěn)，各主水槽進(jìn)流不均勻，影響全塔的均勻配水，可在進(jìn)入豎井的循環(huán)水管出口裝設(shè)導(dǎo)流弧片或在豎井內(nèi)裝設(shè)整流格柵，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增大豎井的過流斷面以保持較低的上升流速，一般豎井內(nèi)上升流速不宜大于0.8m/s。5.3冷卻塔的組成與構(gòu)造5.3.4冷卻工藝結(jié)構(gòu)淋水裝置淋水裝置，又稱淋水填料，是指將配水系統(tǒng)噴濺下來(lái)的熱水，以水膜或水滴的形式，最大限度地增加水和空氣的接觸面積和時(shí)間的裝置。淋水填料的發(fā)展方向是輕型化，各種塑料材質(zhì)的淋水填料必然得到廣泛采用。淋水填料有很多種型式，如S波、雙斜波、斜折波、雙向波及復(fù)合波等。淋水填料的型式和材料的選擇應(yīng)根據(jù)冷卻塔的類型、循環(huán)水的水溫和水質(zhì)、填料的熱力特性和阻力性能、填料的物理力學(xué)性能、化學(xué)性能和穩(wěn)定性等因素綜合確定。淋水填料的支撐方式包括直接擱置式、帶托架擱置式、懸掛式?？紤]到安全因素，超大型自然通風(fēng)冷卻塔淋水填料宜采用擱置式。5.3冷卻塔的組成與構(gòu)造5.3.4冷卻工藝結(jié)構(gòu)集水池集水池設(shè)在冷卻塔下部，用于匯集多臺(tái)塔從淋水填料落下來(lái)的冷卻水。集水池將經(jīng)過淋水填料冷卻后的水蓄貯在池中，并起調(diào)節(jié)水量的作用，應(yīng)具有足夠的容積。集水池的深度可為2.0m，當(dāng)集水池有其他貯備水量要求時(shí)深度可適當(dāng)增加。為了保證人身安全，不致因失足落人水池后被水流沖入循環(huán)水溝造成危險(xiǎn)，在塔的出水口和集水池四周應(yīng)設(shè)安全防護(hù)設(shè)施。集水池周圍應(yīng)設(shè)回水臺(tái)，其寬度宜為1.0m~3.0m，坡度宜為3%~5%。回水臺(tái)外圍應(yīng)有防止周圍地表水流入池內(nèi)的措施。進(jìn)出集水池可搭設(shè)臨時(shí)坡道，也可設(shè)永久坡道。冷卻塔集水池底板與混凝土墊層間宜設(shè)防水層。5.3冷卻塔的組成與構(gòu)造5.3.4冷卻工藝結(jié)構(gòu)集水池為防止大面積整片底板因溫度和混凝土在凝固過程中產(chǎn)生的收縮等作用引起開裂，及防止底板與塔筒豎井荷載差異而產(chǎn)生沉降開裂，自然通風(fēng)冷卻塔集水池底板宜設(shè)伸縮縫。集水池底板與塔筒基礎(chǔ)和配水豎井等荷重差異較大的結(jié)構(gòu)間應(yīng)設(shè)沉降縫。伸縮縫與沉降縫宜采用止水帶或填柔性防水填料。寒冷地區(qū)未投入運(yùn)行前如要越冬，集水池應(yīng)采取保溫措施，堆放爐渣或稻草；冬季冷卻塔停止運(yùn)行時(shí)，集水池應(yīng)用熱水循環(huán)或?qū)丶碍h(huán)形基礎(chǔ)采取保溫措施。5.3冷卻塔的組成與構(gòu)造5.3.5冷卻塔耐久性冷卻塔的塔筒是在相當(dāng)不利的條件下工作的。塔筒內(nèi)壁經(jīng)常有凝結(jié)水順筒壁流下，極易將水泥硬化時(shí)析出的石灰溶解；塔筒外壁處于變化的大氣中，由于塔筒內(nèi)汽水的滲出或大氣降水的濕潤(rùn)，在嚴(yán)寒的氣候條件下會(huì)遭受凍融破壞。因此，冷卻塔應(yīng)采用水工混凝土，水泥品種宜采用普通硅酸鹽水泥。為了提高混凝土的性能，可在混凝土中可摻塑化劑、減水劑等外加劑，但不得摻用氯鹽。當(dāng)有抗凍要求時(shí)，應(yīng)摻加引氣劑。冷卻塔塔筒、框架、斜支柱和池壁等與水接觸構(gòu)件的裂縫寬度不應(yīng)大于0.2mm。冷卻塔塔筒內(nèi)表面應(yīng)設(shè)防水層，防水防腐涂層應(yīng)采用成熟、安全、可靠的技術(shù)和材料，免維護(hù)使用期不宜少于10年。冷卻塔內(nèi)外裸露的金屬部件、管道和機(jī)械設(shè)備長(zhǎng)期暴露在水汽環(huán)境中極易腐蝕，為了延長(zhǎng)使用年限，應(yīng)采取有效的防腐蝕措施。5.3冷卻塔的組成與構(gòu)造5.3.6導(dǎo)風(fēng)裝置為削減大風(fēng)對(duì)冷卻塔冷卻效果的不利影響，在大風(fēng)地區(qū)建造的自然通風(fēng)逆流式冷卻塔，其填料底部至集水池水面間宜在兩相互垂直的直徑方向設(shè)擋風(fēng)隔板，也可在進(jìn)風(fēng)口外設(shè)置導(dǎo)風(fēng)裝置。

（a）平面布置圖

（b）立面布置圖5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算5.4.1荷載與作用計(jì)算自然通風(fēng)冷卻塔塔筒內(nèi)力計(jì)算應(yīng)考慮的荷載主要有：結(jié)構(gòu)自重、風(fēng)荷載、溫度作用、地震作用、施工荷載、地基不均勻沉降影響、煙道對(duì)塔筒的作用。冷卻塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)為50年。

（a）塔筒自重（b）法線方向分量（c）切線方向分量

在塔筒自重作用下，筒壁殼體截面上產(chǎn)生子午向壓力和環(huán)向壓力，而且子午向的壓力大于環(huán)向壓力。5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算5.4.1荷載與作用計(jì)算風(fēng)荷載大型冷卻塔高度超過150m，塔筒是典型的高聳薄殼結(jié)構(gòu)，具有柔度大、自振頻率低等特點(diǎn)，是典型的風(fēng)敏感柔性結(jié)構(gòu)。此類結(jié)構(gòu)典型的三維繞流特性使得其表面風(fēng)荷載的脈動(dòng)隨機(jī)特性和風(fēng)振作用尤為復(fù)雜。作為核電和火電重要構(gòu)筑物之一，一旦冷卻塔遭受破壞，影響巨大且后果不堪設(shè)想。風(fēng)荷載是冷卻塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要控制荷載之一，準(zhǔn)確、合理地計(jì)算風(fēng)荷載對(duì)冷卻塔的承載力、穩(wěn)定性和造價(jià)具有決定性的意義。作用在塔筒表面上的風(fēng)荷載有等效風(fēng)荷載和內(nèi)吸力。5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

地面粗糙度類別ABC風(fēng)振系數(shù)β1.61.92.3風(fēng)振系數(shù)β5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

塔間干擾系數(shù)參考值1.62.54.01.251.101.01.301.151.05.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算5.4.1荷載與作用計(jì)算溫度作用夏季日照溫度作用由于日照是太陽(yáng)輻射不穩(wěn)定導(dǎo)熱過程，計(jì)算復(fù)雜，并需要太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、氣溫幅值及平均值等資料，故采取日照筒壁溫差最大值建議值，免去太陽(yáng)輻射不穩(wěn)定導(dǎo)熱計(jì)算，并定為10℃~15℃，具體可根據(jù)各地氣溫而定；熱帶取較大值，溫帶如計(jì)算可取較小值，寒冷及嚴(yán)寒地區(qū)可不考慮日照溫度應(yīng)力。筒壁日照溫差沿環(huán)向分布見右圖，半圓分布較為符合實(shí)際日照分布情況。

5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算5.4.1荷載與作用計(jì)算地震作用冷卻塔系在地震時(shí)使用功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的構(gòu)筑物，按其使用功能的重要性分類，應(yīng)屬乙類抗震設(shè)防類別的構(gòu)筑物。自然通風(fēng)冷卻塔抗震設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)類型和淋水面積確定其抗震等級(jí)，并應(yīng)滿足相應(yīng)的抗震計(jì)算規(guī)定和抗震構(gòu)造措施要求。冷卻塔的抗震等級(jí)結(jié)構(gòu)類型6度7度8度9度塔筒S<4000m2四四三二4000m2≤S≤9000m2四三二一S>9000m2三二一一淋水裝置框架、排架四三二一5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算5.4.1荷載與作用計(jì)算地震作用根據(jù)冷卻塔抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，以及其結(jié)構(gòu)本身的抗震性能和計(jì)算分析，冷卻塔宜按多遇地震確定地震影響系數(shù)進(jìn)行地震作用和作用效應(yīng)計(jì)算，其地震影響系數(shù)應(yīng)根據(jù)烈度、場(chǎng)地類別、設(shè)計(jì)地震分組和結(jié)構(gòu)自振周期以及阻尼比確定。地震影響系數(shù)是指單質(zhì)點(diǎn)彈性體系在地震作用下的最大加速度反應(yīng)與重力加速度比值的統(tǒng)計(jì)平均值。水平地震影響系數(shù)最大值應(yīng)按下表采用；豎向地震影響系數(shù)最大值可采用水平地震影響系數(shù)最大值的65%。水平地震影響系數(shù)最大值地震影響6度7度8度9度多遇地震0.040.08（0.12）0.16（0.24）0.325.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算5.4.1荷載與作用計(jì)算地震作用由于冷卻塔的結(jié)構(gòu)形式具有較強(qiáng)的抗震性能，故當(dāng)冷卻塔的建設(shè)場(chǎng)地和抗震設(shè)防烈度等符合下列條件之一時(shí)，可不進(jìn)行抗震驗(yàn)算，但應(yīng)滿足相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施要求：7度Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類場(chǎng)地或8度Ⅰ、Ⅱ類場(chǎng)地，且淋水面積小于4000m2。7度Ⅰ、Ⅱ類場(chǎng)地或8度Ⅰ類場(chǎng)地，且淋水面積為4000m2~9000m2和基本風(fēng)壓大于0.35kPa。5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算5.4.1荷載與作用計(jì)算施工荷載在塔筒的施工期間，某些施工方法會(huì)使筒壁承受施工荷載，如懸掛或爬升腳手架的荷載、起吊塔架的纜繩錨固力等。施工荷載一般在設(shè)計(jì)中不考慮，而是在施工時(shí)對(duì)筒壁在未達(dá)到100%強(qiáng)度前能否承擔(dān)施工荷載進(jìn)行驗(yàn)算。這時(shí)由施工單位根據(jù)所采用的施工方法提出，并委托設(shè)計(jì)單位進(jìn)行驗(yàn)算。驗(yàn)算內(nèi)容為施工期間塔體的屈曲穩(wěn)定和筒壁強(qiáng)度。當(dāng)施工荷載較大，筒壁強(qiáng)度不夠，施工期間的筒壁不能承受其施工荷載，一般不宜過多地加大結(jié)構(gòu)斷面及配筋，引起塔筒厚度變化或材料增加過多，應(yīng)采用更為合理的施工方式以減小施工荷載對(duì)塔筒的影響，或采取臨時(shí)措施解決。5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算5.4.1荷載與作用計(jì)算地基不均勻沉降影響對(duì)一般均勻地基，可不驗(yàn)算地基變形。當(dāng)遇有不均勻地基和受采礦塌陷影響的地區(qū)時(shí)，應(yīng)復(fù)核地基不均勻沉降對(duì)塔筒、斜支柱及基礎(chǔ)的承載能力和裂縫寬度的影響。塔高在105m及以下的冷卻塔，遇有不均勻地基時(shí)，在采取地基處理及加強(qiáng)塔體構(gòu)造措施之后，一般也可不驗(yàn)算風(fēng)荷載產(chǎn)生的不均勻沉降，但應(yīng)驗(yàn)算自重產(chǎn)生的不均勻沉降。當(dāng)塔高于105m并遇有不均勻地基時(shí)，除采取地基處理及加強(qiáng)塔體構(gòu)造措施外，還應(yīng)驗(yàn)算自重及風(fēng)載產(chǎn)生的不均勻沉降。煙道對(duì)塔筒的作用對(duì)于排煙冷卻塔，當(dāng)煙道支撐在塔筒上時(shí)，應(yīng)考慮煙道對(duì)塔筒的作用。5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算5.4.2作用效應(yīng)組合斜支柱斜支柱一般按冷卻塔正常運(yùn)行狀況進(jìn)行設(shè)計(jì)，并根據(jù)需要按冷卻塔冬季停運(yùn)狀況進(jìn)行復(fù)核。計(jì)算斜支柱的內(nèi)力時(shí)，可把斜支柱與塔筒和塔基按整體考慮，采用有限單元法計(jì)算。斜支柱應(yīng)對(duì)塔筒下傳至柱上、下端的內(nèi)力按承載能力和正常使用極限狀態(tài)計(jì)算，并取其最不利情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)需要復(fù)核冬季停運(yùn)狀態(tài)時(shí)，斜支柱內(nèi)力可按下式計(jì)算，并應(yīng)與塔筒自重及實(shí)際風(fēng)荷載作用下傳至柱上、下端的內(nèi)力進(jìn)行組合計(jì)算：

5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算5.4.2作用效應(yīng)組合塔基冷卻塔塔體承受的所有荷載最終都將由塔基傳給地基。由于自重及風(fēng)荷載是主要荷載，其荷載組合應(yīng)按下式計(jì)算：塔體基礎(chǔ)內(nèi)力應(yīng)按塔筒、斜支柱、基礎(chǔ)和地基整體分析計(jì)算，并宜考慮基礎(chǔ)與地基的變形協(xié)調(diào)。

5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算5.4.2作用效應(yīng)組合塔基塔體基礎(chǔ)應(yīng)進(jìn)行上拔力平衡驗(yàn)算?；A(chǔ)的上拔力指風(fēng)荷載作用下的拉力大于自重作用下的壓力時(shí)兩者的差值。對(duì)于環(huán)板型和倒T型基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底面出現(xiàn)上拔力的平面范圍應(yīng)控制圓心角不大于30°，驗(yàn)算時(shí)承載能力極限狀態(tài)荷載組合應(yīng)按下式計(jì)算：對(duì)于單獨(dú)基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底面不應(yīng)出現(xiàn)凈上拔力，且自重產(chǎn)生的壓力與風(fēng)荷載產(chǎn)生的上拔力之比不應(yīng)小于1.2。

5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算5.4.2作用效應(yīng)組合淋水裝置構(gòu)架自然通風(fēng)冷卻塔的淋水裝置構(gòu)架宜采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)冷卻塔淋水裝置構(gòu)架時(shí)，應(yīng)考慮以下基本荷載：淋水裝置及構(gòu)架自重配水槽、管、池內(nèi)的水重淋水填料表面結(jié)垢重淋水填料表面水膜重掛冰荷載風(fēng)筒檢修荷載煙道作用地震作用5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算5.4.3設(shè)計(jì)計(jì)算方法雙曲線冷卻塔塔筒內(nèi)力分析理論：薄膜理論（無(wú)矩理論）薄膜理論假設(shè)雙曲線旋轉(zhuǎn)殼體上的應(yīng)力沿其厚度方向均勻分布，殼體截面上無(wú)彎矩及橫向剪力，只有軸向力和平面內(nèi)的剪力；因無(wú)矩理論忽略了彎矩的作用，故所得結(jié)果是一個(gè)近似值，尤其對(duì)殼體的上、下兩個(gè)邊界處影響較大。彎曲理論（有矩理論）彎曲理論認(rèn)為雙曲線旋轉(zhuǎn)殼體截面上的彎矩、剪力不能假設(shè)為零，彎曲理論的出現(xiàn)為研究雙曲線殼體的承載性能開辟了道路。近年來(lái)，以彎曲理論為基礎(chǔ)的有限單元法解，基本代替了薄膜理論的計(jì)算。5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算5.4.3設(shè)計(jì)計(jì)算方法冷卻塔設(shè)計(jì)計(jì)算程序：LBS計(jì)算程序在原BS靜力計(jì)算程序的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，適用于對(duì)彈性地基上的冷卻塔進(jìn)行整體靜力分析。其特點(diǎn)是把塔筒下部的支柱系統(tǒng)按循環(huán)對(duì)稱結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，對(duì)基礎(chǔ)按彈性地基上的曲梁進(jìn)行考慮，并對(duì)塔筒、支柱及基礎(chǔ)進(jìn)行整體力學(xué)分析。LBSD動(dòng)力計(jì)算程序在LBS靜力計(jì)算程序的基礎(chǔ)上編制的，主要用來(lái)計(jì)算塔筒在地震作用下的內(nèi)力。該程序在單元?jiǎng)澐趾徒Y(jié)果輸出方面同LBS程序。5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算5.4.3設(shè)計(jì)計(jì)算方法冷卻塔設(shè)計(jì)計(jì)算程序：“同濟(jì)風(fēng)向標(biāo)“大型冷卻塔結(jié)構(gòu)分析軟件平臺(tái)同濟(jì)大學(xué)自主開發(fā)的冷卻塔風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)模擬、風(fēng)荷載分析、風(fēng)效應(yīng)計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的軟件平臺(tái)，包含4個(gè)大型冷卻塔的主要功能模塊：良態(tài)與臺(tái)風(fēng)氣候極值風(fēng)環(huán)境模擬與預(yù)測(cè)、冷卻塔多種荷載組合與設(shè)計(jì)分析、冷卻塔動(dòng)力及等效風(fēng)荷載分析和輔助模塊（氣動(dòng)力參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)、復(fù)雜群樁特性分析等）。隨著有限元分析技術(shù)的發(fā)展，許多商業(yè)通用有限元分析軟件都可用于對(duì)冷卻塔進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，如ANSYS、ABAQUS、ADINA、SAP2000等。5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算5.4.4塔筒穩(wěn)定驗(yàn)算雙曲線冷卻塔塔筒失穩(wěn)的主要破壞部位為：由塔筒自重引起環(huán)梁上部一定范圍內(nèi)的塔體失穩(wěn)；塔筒自重與風(fēng)荷載組合引起的喉部附近塔體局部失穩(wěn)；大風(fēng)或安裝和施工時(shí)的邊緣荷載引起的塔頂部失穩(wěn)。（a）環(huán)梁上部失穩(wěn)（b）喉部失穩(wěn)（c）塔頂部失穩(wěn)5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算5.4.4塔筒穩(wěn)定驗(yàn)算由于雙曲線冷卻塔的塔筒厚度小、高度大，又承受較大的風(fēng)荷載，因此穩(wěn)定驗(yàn)算是塔筒設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。塔筒整體穩(wěn)定驗(yàn)算對(duì)冷卻塔塔筒的彈性穩(wěn)定（或稱整體屈曲穩(wěn)定），塔筒整體穩(wěn)定驗(yàn)算應(yīng)按以下公式計(jì)算：

5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

5.4冷卻塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

0.5710.6000.6280.6670.7150.8000.8330.2500.1050.1020.0980.0920.0810.0630.0560.3330.1620.1570.1500.1380.1240.0960.0850.4160.2220.2160.2100.1980.1850.1630.1510.2591.2801.3301.3701.4501.5601.7601.8500.3331.2001.2501.3001.3701.4901.7301.8300.4161.1301.1701.2301.3101.4301.6801.820謝謝！《土木工程特種結(jié)構(gòu)》第6章水池第6章水池水池的荷載及荷載組合6.1圓形水池6.2矩形水池6.3在溫度和濕度作用下池壁的內(nèi)力計(jì)算6.4水池的抗裂度及裂縫度驗(yàn)算6.5水池的構(gòu)造要求6.66.1水池的荷載及荷載組合

水池結(jié)構(gòu)上的作用分為永久作用和可變作用。永久作用包括結(jié)構(gòu)自重、土的豎向壓力和側(cè)向壓力、池內(nèi)水壓力、結(jié)構(gòu)的預(yù)加應(yīng)力、地基的不均勻沉降等；可變作用包括池頂可變荷載、雪荷載、地表或地下水壓力、結(jié)構(gòu)的溫（濕）度變化作用、地面堆積荷載等。

水池主要荷載6.1水池的荷載及荷載組合6.1.1池頂荷載

6.1水池的荷載及荷載組合6.1.1池頂荷載

6.1水池的荷載及荷載組合6.1.1池頂荷載

水池頂板上的可變作用，包括活荷載和雪荷載?；詈奢d是考慮池頂可能走人、行車、堆放物品等引起的重力荷載，計(jì)算時(shí)應(yīng)按實(shí)際考慮。建造在靠近道路邊的地下式水池，應(yīng)使覆土頂面高出附近地面至少300～500mm，或采取防止超載的措施。雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009)的有關(guān)規(guī)定來(lái)確定。

活荷載和雪荷載不同時(shí)考慮，選擇數(shù)值較大的一種進(jìn)行計(jì)算。6.1水池的荷載及荷載組合

6.1水池的荷載及荷載組合

6.1水池的荷載及荷載組合

6.1水池的荷載及荷載組合

6.1水池的荷載及荷載組合

6.1水池的荷載及荷載組合6.1.3池底荷載及地基反力

當(dāng)?shù)鼗皇翘浫鯐r(shí)，可以測(cè)定這些重力引起的地基反力為均勻分布，其值為：(6-9)

當(dāng)?shù)装逑虺乇谕馓舫鰰r(shí)，池底面積將大于池頂面積，上述荷載取值方法帶有近似性，但偏于安全。較精確的計(jì)算方法應(yīng)為池頂活荷載、覆土重取整個(gè)池頂上的總重力除以池底面積。

當(dāng)池壁與底板按彈性固定設(shè)計(jì)時(shí)，為了便于進(jìn)行最不利內(nèi)力組合，池底荷載的上述三項(xiàng)應(yīng)分別單獨(dú)計(jì)算。

無(wú)論有無(wú)地下水浮力，池底荷載的計(jì)算方法相同。當(dāng)有地下水浮力時(shí)，地基土的應(yīng)力將減小，但作用于底板上的總反力不變。地下水浮力的標(biāo)準(zhǔn)值按最高水位乘以浮力折減系數(shù)確定。6.1水池的荷載及荷載組合6.1.4溫(濕)度變化作用

暴露在大氣中的水池常年承受溫（濕）度變化作用，而且冬、夏季甚于春、秋季，并且冬季以溫差為主，濕差影響很小；夏季則相反，溫、濕度作用總是存在的。根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)地下水池或有保溫措施的水池一般不計(jì)算溫（濕）度變化作用，但在施工階段未回填土或未做保溫設(shè)施前必須加強(qiáng)對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)，以避免由于干縮產(chǎn)生裂縫。對(duì)暴露在大氣中的水池，溫（濕）度是一個(gè)不可忽視的重要因素，因此在設(shè)計(jì)中必須考慮溫（濕）度變化作用。

水池構(gòu)筑物的溫度變化作用（包括濕度變化的當(dāng)量溫差）可按下列規(guī)定確定：6.1水池的荷載及荷載組合6.1.4溫(濕)度變化作用

（1）地下或設(shè)有保溫措施的有蓋水池，可不計(jì)算溫度、濕度變化作用；暴露在大氣中符合《給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》(CECS138-2002)有關(guān)變形縫構(gòu)造要求的水池池壁，可不計(jì)算溫、濕度變化對(duì)壁板中面的作用。

（2）暴露在大氣中的水池池壁的溫度變化作用，應(yīng)由池壁的壁面溫差確定。壁面溫差應(yīng)按下式計(jì)算

6.1水池的荷載及荷載組合

6.1水池的荷載及荷載組合

系數(shù)名稱工作條件系數(shù)值溫度在0~100℃范圍內(nèi)兩側(cè)表面與空氣接觸1.55一側(cè)表面與空氣接觸，另一側(cè)表面與水接觸2.03冬季混凝土表面與空氣之間23.26夏季混凝土表面與空氣之間17.446.1水池的荷載及荷載組合6.1.5荷載組合

上述這些荷載并非同時(shí)作用于水池各部件上，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮水池各組成部件的最不利荷載組合情況。例如對(duì)有頂蓋水池池壁的計(jì)算，就應(yīng)該考慮有三種不利的荷載組合，分別計(jì)算其內(nèi)力以繪制池壁最不利的內(nèi)力包絡(luò)圖。這三種荷載組合為 (1)試水階段，池內(nèi)充滿水而沒有回填土?xí)r的驗(yàn)算。 (2)正常使用階段時(shí)，池外已填土，而池內(nèi)放空時(shí)的驗(yàn)算。 (3)正常使用階段時(shí)，池外已填土，而池內(nèi)滿水時(shí)的驗(yàn)算。6.1水池的荷載及荷載組合6.1.5荷載組合

一般來(lái)說，第一、第二種組合是引起相反最大內(nèi)力的兩種最不利的狀態(tài)。但是如果繪制池壁最不利包絡(luò)圖，則在包絡(luò)圖極值點(diǎn)以外的某些區(qū)段內(nèi)，第三種荷載組合很可能起控制作用，這對(duì)池壁的配筋會(huì)有影響。而這種情況常常發(fā)生在池壁兩端為彈性嵌固的水池中，若能判斷出第三種荷載組合在池壁的任何部位均不會(huì)引起最不利內(nèi)力，則在計(jì)算中可以不考慮這種荷載組合。池壁兩端支承條件為自由、鉸支或固定時(shí)，往往就屬于這種情況。

對(duì)于無(wú)保溫措施的地面式水池，在承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮下列兩種荷載組合：(1)池內(nèi)滿水；

(2)池內(nèi)滿水及溫(濕)差作用。6.1水池的荷載及荷載組合6.1.5荷載組合

第二種荷載組合中的溫(濕)差作用應(yīng)取壁面溫差和濕度當(dāng)量溫差中較大者進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于有頂蓋的地面式水池，應(yīng)該考慮池頂活荷載參與組合。對(duì)于有保溫措施的地面式水池，只考慮第一種荷載組合。對(duì)于水池的底板，不論水池是否采取了保溫措施，都可不計(jì)溫度作用。

水池結(jié)構(gòu)按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮哪些荷載組合，可根據(jù)正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)要求來(lái)決定，即主要是裂縫控制。6.1水池的荷載及荷載組合6.1.5荷載組合

當(dāng)荷載效應(yīng)為軸心受拉或小偏心受拉時(shí)，其裂縫控制應(yīng)按不允許開裂考慮，此時(shí)，凡進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的各種荷載組合，在抗裂驗(yàn)算時(shí)都應(yīng)予以考慮；當(dāng)荷載效應(yīng)為受彎、大偏心受壓或大偏心受拉時(shí)，裂縫控制按限制最大裂縫寬度考慮，此時(shí)只考慮使用階段的荷載組合，但可不計(jì)入活荷載短期效應(yīng)的影響。正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)所采用的荷載組合均以各種荷載的標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算，即不考慮荷載分項(xiàng)系數(shù)。在計(jì)算荷載長(zhǎng)期效應(yīng)時(shí)，池頂活荷載的準(zhǔn)永久值系數(shù)可參照上人的平屋頂采用0.4。

對(duì)于多格的矩形水池，還必須考慮可能某些格充水，某些格放空，類似于連續(xù)梁活荷載最不利布置的荷載組合。6.2圓形水池6.2.1池壁計(jì)算 1.基本假定 (1)所采用的材料是均質(zhì)的、彈性的、各向同性的； (2)池壁厚度h遠(yuǎn)小于池半徑r； (3)結(jié)構(gòu)各點(diǎn)的位移遠(yuǎn)小于池壁厚度h； (4)略去垂直于池壁中曲面方向的法向應(yīng)力。 2.基本原理

由于池壁厚度h遠(yuǎn)小于水池的半徑r，圓形水池的池壁可以看成一圓柱形薄殼，作用在池壁上的荷載主要是池內(nèi)液體側(cè)向壓力和池外填土側(cè)向壓力。在正常情況下，這些荷載都是軸對(duì)稱的。因此，圓形貯液池池壁的計(jì)算可以用圓柱殼理論計(jì)算。6.2圓形水池6.2.1池壁計(jì)算 (1)基本微分方程：現(xiàn)研究承受對(duì)稱荷載的圓水池池壁。如圖6-2-1所示圖6-2-1池壁微元體受力分析6.2圓形水池

6.2圓形水池

6.2圓形水池

6.2圓形水池

6.2圓形水池

6.2圓形水池

6.2圓形水池

6.2圓形水池

6.2圓形水池6.2.1池壁計(jì)算

代入內(nèi)力計(jì)算公式，得(6-23) 令(6-24)

6.2圓形水池6.2.1池壁計(jì)算

則(6-25)

上述表明，池壁內(nèi)力的計(jì)算步驟是相當(dāng)繁瑣的，如果將內(nèi)力系數(shù)編制成表可以在較大程度上簡(jiǎn)化計(jì)算，用同樣的方法可以推導(dǎo)出其他邊界條件和荷載狀態(tài)下的內(nèi)力計(jì)算公式，并編制成內(nèi)力系數(shù)表。附錄Ⅰ是常用圓形水池池壁內(nèi)力系數(shù)表。6.2圓形水池6.2.1池壁計(jì)算 (3)池壁分類與計(jì)算簡(jiǎn)化

圓形水池結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖可按下列規(guī)定確定： 1)敞口水池的池壁頂端應(yīng)視為自由端。 2)池壁與頂板的連接：

①當(dāng)頂板預(yù)制擱置在池壁頂端，而無(wú)其他連接措施時(shí)，頂板應(yīng)視為簡(jiǎn)支于池壁，池壁頂端應(yīng)視為自由端；

②當(dāng)池壁與頂板為整體澆筑并配置連續(xù)鋼筋時(shí)，池壁與頂板的連接節(jié)點(diǎn)應(yīng)視為彈性固定；當(dāng)僅配置抗剪鋼筋時(shí)，該節(jié)點(diǎn)應(yīng)視為鉸支承。6.2圓形水池

H/S圓柱殼的內(nèi)力計(jì)算H/S≤1按豎向單向計(jì)算1＜H/S≤15按殼體計(jì)算環(huán)向和豎向內(nèi)力H/S＞15當(dāng)頂端為自由端時(shí)，H/S>15部分的圓柱殼，按無(wú)約束的自由圓柱殼計(jì)算薄膜內(nèi)力6.2圓形水池

6.2圓形水池

6.2圓形水池6.2.2頂蓋與底板計(jì)算

圖6-2-3 周邊固定支承的圓板承受三角形荷載的計(jì)算6.2圓形水池

6.2圓形水池

6.2圓形水池

6.2圓形水池

6.2圓形水池

表6-2-2

池壁剛度系數(shù)

kk一端自由一端固定兩端固定一端自由一端固定兩端固定0.20.04650.34449.00.95040.59060.40.13530.348910.01.00201.00200.60.21120.356212.01.09801.09800.80.26630.366114.01.18501.18501.00.30720.378216.01.26701.26701.50.38120.415820.01.41701.41702.00.44040.459724.01.55201.55203.00.54310.550428.01.67601.67604.00.63110.634232.01.79201.79205.00.70750.709040.02.00402.00406.00.77580.776548.02.19502.19507.00.83820.838656.02.37102.37108.00.89610.8963注：表中H為池壁高度，D為水池的計(jì)算直徑，h為鋼筋混凝土圓池的池壁厚度

6.2圓形水池6.2.2頂蓋與底板計(jì)算 2.底板計(jì)算

水池的底板有整體式和分離式兩種。

整體式的整個(gè)底板也就相當(dāng)于水池的基礎(chǔ)，水池的全部重力和荷載都是通過底板傳給地基的。對(duì)于有支柱的水池底板，通常假設(shè)地基反力均分布，故其計(jì)算與頂板相同。對(duì)于無(wú)支柱的圓板，當(dāng)直徑不大時(shí)，也可按地基反力均布計(jì)算。但當(dāng)直徑較大時(shí)，則應(yīng)根據(jù)有無(wú)地下水來(lái)確定計(jì)算方法。當(dāng)無(wú)地下水時(shí)，池底荷載為地基土反力，這時(shí)應(yīng)按彈性地基上的圓板來(lái)確定池底地基土反力的分布規(guī)律；當(dāng)有地下水且池底荷載主要是地下水的浮力時(shí)，應(yīng)按均勻分布荷載計(jì)算。6.2圓形水池6.2.2頂蓋與底板計(jì)算

當(dāng)池底處于地下水位變化幅度內(nèi)時(shí)，圓板應(yīng)按彈性地基（地下水位低于底板）和均勻分布反力（地下水位高于底板)兩種情況分別計(jì)算，并根據(jù)兩種計(jì)算結(jié)果中的最不利內(nèi)力來(lái)設(shè)計(jì)圓板截面。分離式底板不參與水池主體結(jié)構(gòu)的受力工作，而只是將其本身重力及直接作用在它上面的水重傳給地基，通常可以認(rèn)為在這種底板內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生彎矩和剪力，其厚度和配筋均由構(gòu)造確定。

當(dāng)采用分離式底板時(shí)，國(guó)水池池壁的基礎(chǔ)為一圓環(huán)，原則上應(yīng)作為支承在彈性地基上的環(huán)形基礎(chǔ)來(lái)計(jì)算。但當(dāng)水池直徑較大，地基良好，且分離式底板與環(huán)形基礎(chǔ)之間未設(shè)置分離縫時(shí)，可近似地將環(huán)形基礎(chǔ)展開成為直的條形基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算。此時(shí)，在基礎(chǔ)內(nèi)宜按偏心受拉構(gòu)件受拉鋼筋的最小配筋率配置環(huán)向鋼筋，且這種環(huán)向鋼筋在基礎(chǔ)截面上部及下部均應(yīng)配置。6.3矩形水池

由于矩形水池平面尺寸與池壁高度之間的比值不同，池壁的受力性質(zhì)也將有所不同。因此，在進(jìn)行矩形水池內(nèi)力分析時(shí)，根據(jù)結(jié)構(gòu)的主要尺寸，如圖6-3-1所示，把水池分為淺池、雙向板式池和深池三種。根據(jù)表6-3-1來(lái)確定池壁的受力情況。

圖6-3-1 矩形水池6.3矩形水池

表6-3-1 池壁在側(cè)向荷載作用下單、雙向受力的區(qū)分條件壁板的邊界條件l/H分類板的受力情況四邊支承>2淺池按豎向單向計(jì)算，水平向角隅處應(yīng)考慮角隅效應(yīng)引起的水平向負(fù)彎矩0.5≤l/H≤2雙向板式池按雙向計(jì)算<0.5深池H>2l部分按水平單向計(jì)算，板端H=2l部分按雙向計(jì)算，H=2l處可視為自由端三邊支承一邊自由>3淺池按豎向單向計(jì)算，水平向角隅處應(yīng)考慮角隅效應(yīng)引起的水平向負(fù)彎矩0.5≤l/H≤2雙向板式池按雙向計(jì)算<0.5深池H>2l部分按水平單向計(jì)算，板端H=2l部分按雙向計(jì)算，H=2l處可視為自由端6.3矩形水池

6.3矩形水池

6.3矩形水池6.3.1池壁計(jì)算6.3矩形水池6.3.1池壁計(jì)算

池壁的水平軸向力N可近似地按下列公式計(jì)算：

（6-38）

式中，a、b—水平框架的長(zhǎng)邊及短邊長(zhǎng)度，m；

多格式深池池壁的彎矩可利用彎矩分配法進(jìn)行計(jì)算。

6.3矩形水池6.3.1池壁計(jì)算

2.淺池的計(jì)算

淺池池壁在內(nèi)水壓力或外土壓力作用下主要是豎向傳力。開敞式淺池池壁，應(yīng)按頂端自由、底端固定的邊界條件，按懸臂板計(jì)算池壁豎向鋼筋。此時(shí)應(yīng)從構(gòu)造上來(lái)保證底端具有足夠的嵌固剛度。當(dāng)板底較薄時(shí)，應(yīng)將與池壁連接的部分底板局部加厚，使之成為池壁的條形基礎(chǔ)。

當(dāng)有頂板時(shí)，應(yīng)根據(jù)頂板與池壁的連接構(gòu)造確定池壁頂端邊界條件。當(dāng)池壁與頂板連成整體時(shí)，邊界條件應(yīng)根據(jù)兩者線剛度的比值來(lái)確定，當(dāng)池壁線剛度為頂板線剛度的5倍以上時(shí)，可假設(shè)池壁頂端為鉸支，否則應(yīng)按彈性固定計(jì)算。池壁底端與局部未加厚成條形基礎(chǔ)的整體式鋼筋混凝土底板整體連接時(shí)，應(yīng)根據(jù)二者的線剛度比來(lái)確定邊界條件，當(dāng)?shù)鼗浫鯐r(shí)，宜按彈性固定。6.3矩形水池6.3.1池壁計(jì)算 (1)頂端自由、底端固定的池壁內(nèi)力計(jì)算公式6.3矩形水池6.3.1池壁計(jì)算 (2)頂端鉸支、底端固定的池壁內(nèi)力計(jì)算公式6.3矩形水池

6.3矩形水池

荷載類型池壁頂端支承條件壁板厚度均布荷載自由-0.426-0.218鉸支-0.076-0.072彈性固定-0.053三角形荷載自由-0.104-0.054鉸支-0.035-0.032彈性固定-0.0296.3矩形水池

6.3矩形水池6.3.1池壁計(jì)算

3.雙向板式水池的計(jì)算

雙向板式水池的池壁和底邊的邊長(zhǎng)比都在雙向板的范圍以內(nèi)。計(jì)算方法與雙向板井式樓蓋類似?？梢圆捎幂^近似的彎矩分配法，也可用比較精確的空間彎矩分配法計(jì)算。下面介紹彎矩分配法。

雙向板式水池的各池壁可看作三邊固定、頂部鉸支或三邊固定、頂部自由的雙向板。板上承受三角形或梯形的側(cè)向荷載（圖6-3-8)。先按雙向板計(jì)算表格計(jì)算各固定邊的固端彎矩，再計(jì)算出相鄰交線上的不平衡彎矩，把不平衡彎矩按相鄰池壁的線剛度分配給相鄰池壁，池壁兩端最后水平彎矩等于固端彎矩與分配彎矩的代數(shù)和。則跨中的水平彎矩也能求得。6.3矩形水池6.3.1池壁計(jì)算

若池壁與池底為彈性嵌固（圖6-3-8c、d)，側(cè)向荷載在池壁底部產(chǎn)生的固端彎矩和地基凈反力在底板邊沿產(chǎn)生的固端彎矩會(huì)形成節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩，按池壁與池底線剛度分配不平衡彎矩，則池壁與池底端部彎矩等于各自的固端彎矩與分配彎矩的代數(shù)和。池壁底端彎矩為豎向彎矩。

若池壁下端為固定端，按雙向板計(jì)算表格算得的池壁底邊豎向彎矩即為最后彎矩。側(cè)向荷載在池壁內(nèi)引起水平方向軸向力，可取雙向板相鄰池壁的支座反力，按雙向板邊緣反力計(jì)算表計(jì)算。6.3矩形水池6.3.1池壁計(jì)算

圖6-3-7 壁板水平角隅處的局部負(fù)彎矩圖6-3-8 雙向板式水池6.3矩形水池6.3.1池壁計(jì)算 4.長(zhǎng)壁水池設(shè)置走道板的情形

當(dāng)無(wú)蓋矩形水池且符合池壁長(zhǎng)度與高度之比大于3時(shí)，為了改善池壁的情況，可以在池壁上端設(shè)置走道板，并加設(shè)一些撐梁（拉、壓桿）作為池壁頂端的支承點(diǎn)。支承條件與走道板的剛度有關(guān)，一般宜作為彈性支承考慮，只有在具備足夠剛度的條件下，才能作為池壁頂端的不動(dòng)鉸考慮。 《給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》(CECS138)規(guī)定：當(dāng)利用池壁頂端的走道板、工作平臺(tái)作為池壁的支承構(gòu)件時(shí)，走道板、工作平臺(tái)和池壁的計(jì)算應(yīng)符合下列規(guī)定：6.3矩形水池6.3.1池壁計(jì)算 (1)走道板或工作平臺(tái)的厚度不宜小于200mm，并應(yīng)對(duì)其橫向受力進(jìn)行計(jì)算。 (2)走道板或工作平臺(tái)宜作為池壁的彈性支承。假定池壁傳給走道板的力是均勻的，以走道板最大撓度處為控制點(diǎn)，而撐梁的拉、壓變形影響忽略不計(jì)。計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖6-3-9所示。由于走道板邊跨的邊界條件比較復(fù)雜，長(zhǎng)壁水池的池壁在角隅處仍屬雙向受力，走道板實(shí)際所承受的荷載較小，因此最大撓度點(diǎn)取在多跨連續(xù)梁（走道板）的中間跨。6.3矩形水池6.3.1池壁計(jì)算

圖6-3-9 走道板、工作平臺(tái)作為池壁的支承構(gòu)件6.3矩形水池

6.3矩形水池

6.4在溫度和濕度作用下池壁的內(nèi)力計(jì)算

6.4在溫度和濕度作用下池壁的內(nèi)力計(jì)算 2)壁板一端固定，另一端鉸支承（圖6-4-1b)。（6-56）式中 x——計(jì)算截面至鉸支承的距離，m; H——壁板的計(jì)算長(zhǎng)度，m。

圖6-4-1 單向受力壁板在壁面溫差或濕度當(dāng)量溫差作用下的內(nèi)力計(jì)算6.4在溫度和濕度作用下池壁的內(nèi)力計(jì)算

6.4在溫度和濕度作用下池壁的內(nèi)力計(jì)算圖6-4-2 雙向受力壁板在壁面溫差或濕度當(dāng)量溫差作用下的內(nèi)力計(jì)算6.4在溫度和濕度作用下池壁的內(nèi)力計(jì)算

L/H計(jì)算截面X=0，y=0X=L/2，y=0X=L/2，y=±H/20.5000.08330.7420.00920.083300.7500.08330.5780.02560.083301.0000.08330.04170.04170.083301.2500.08330.02910.05430.083301.5000.08330.01990.06350.083301.7500.08330.01360.06980.083302.0000.08330.00920.07420.083306.4在溫度和濕度作用下池壁的內(nèi)力計(jì)算

L/H計(jì)算截面x=0，y=H/2x=L/2，y=H/2x=L/2，y=0x=L/2，y=H0.500.10450.09870.09730.09980.09720.10000.08330.00000.750.11390.09990.09260.10030.09820.10210.08330.00001.000.12330.10080.08850.09610.09810.10940.08330.00001.250.12880.10110.08690.09170.09930.11750.08330.00001.500.13440.10160.08530.08730.10080.12860.08330.00001.750.13290.10130.08770.08290.10140.13440.08330.00002.000.13240.10080.09010.07840.10190.14020.08330.00006.4在溫度和濕度作用下池壁的內(nèi)力計(jì)算

L/H計(jì)算截面x=0，y=H/2x=L/2，y=H/2x=L/2，y=0x=L/2，y=H0.500.10180.09830.09480.09740.09730.09750.09550.00000.750.10570.0980.09250.09130.09730.10040.09930.00001.000.10850.09680.09190.08510.09740.10500.10280.00001.250.10720.09570.09310.07680.09790.10850.10570.00001.500.10060.09650.09510.06960.09830.10910.10830.00001.750.09970.09430.09690.06330.09750.10130.11110.00002.000.09810.09330.09850.0570.09630.09570.11180.00006.4在溫度和濕度作用下池壁的內(nèi)力計(jì)算

L/H計(jì)算截面x=0，y=H/2x=L/2，y=H/2x=L/2，y=0x=L/2，y=H2.250.09390.09080.09880.05030.0950.08610.11190.00002.500.09210.09080.09860.0460.09340.07550.11140.00002.750.09180.09020.09770.04090.09180.06490.10980.00003.000.08820.08880.09650.03610.09030.05510.10790.00006.5水池的抗裂度及裂縫寬度驗(yàn)算在工程結(jié)構(gòu)中，特別是在給水排水構(gòu)筑物中，由于荷載作用使截面產(chǎn)生彎矩和軸力,往往形成軸心受拉或偏心受拉等。為確保水池防滲、防漏和耐久,當(dāng)水池結(jié)構(gòu)構(gòu)件軸心受拉或小偏心受拉時(shí),由于全截面處于受拉狀態(tài),短期內(nèi)即開裂,應(yīng)按不出現(xiàn)裂縫控制,并應(yīng)按短期效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合進(jìn)行抗裂度驗(yàn)算;當(dāng)水池結(jié)構(gòu)構(gòu)件受彎或大偏心受拉時(shí),由于部分截面處于受拉、部分截面處于受壓狀態(tài),應(yīng)按限制裂縫寬度控制,并應(yīng)按長(zhǎng)期效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。6.5水池的抗裂度及裂縫寬度驗(yàn)算

（6-60）6.5水池的抗裂度及裂縫寬度驗(yàn)算

（6-61）6.5水池的抗裂度及裂縫寬度驗(yàn)算

（6-62）6.5水池的抗裂度及裂縫寬度驗(yàn)算

（6-63）（6-64）6.5水池的抗裂度及裂縫寬度驗(yàn)算

6.5水池的抗裂度及裂縫寬度驗(yàn)算

6.5水池的抗裂度及裂縫寬度驗(yàn)算

（6-65）6.5水池的抗裂度及裂縫寬度驗(yàn)算

（6-66）（6-67）6.6水池的構(gòu)造要求

6.6.1圓形水池的構(gòu)造要求1.構(gòu)件最小厚度

為保證施工質(zhì)量和構(gòu)件耐久性，對(duì)受力構(gòu)件的最小厚度必然有要求。水池類構(gòu)筑物的鋼筋保護(hù)層厚度不宜太小，這就決定了構(gòu)件的厚度不宜太小，否則很難保證混凝土的振搗密實(shí)性,就會(huì)影響其水密性要求，并且將不利于防止鋼筋的銹蝕,從而影響構(gòu)筑物的使用壽命。因此混凝土水池的受力壁板與底板厚度不宜小于200mm，預(yù)制壁板的厚度可采用150mm。頂板厚度不宜小于150mm。當(dāng)鋼筋混凝土水池采用構(gòu)造底板時(shí),其厚度不宜小于120mm。2.池壁鋼筋

池壁環(huán)向鋼筋的直徑應(yīng)不小于6mm,豎向鋼筋的直徑不小于8mm。鋼筋間距應(yīng)不小于70mm,壁厚在150mm以內(nèi)時(shí),鋼筋間距不大于200mm;壁厚超過150mm時(shí),不大于1.5倍壁厚。但在任何情況下,鋼筋最大間距不宜超過250mm。6.6水池的構(gòu)造要求

6.6.1圓形水池的構(gòu)造要求3.保護(hù)層厚度為保證施工質(zhì)量和構(gòu)件耐久性,鋼筋混凝土水池受力鋼筋的混凝土保護(hù)層最小厚度應(yīng)符合表6-6-1的規(guī)定。構(gòu)件名稱工作條件保護(hù)層最小厚度板、殼與水、土接觸30與污水污染35梁、柱與水、土接觸35與污水污染40底板有墊層的下層筋40無(wú)墊層的下層筋70表6-6-1受力鋼筋的混凝土保護(hù)層最小厚度6.6水池的構(gòu)造要求

6.6.1圓形水池的構(gòu)造要求4.池壁與頂蓋和底板的連接構(gòu)造池壁兩端連接的一般做法如圖6-6-1和圖6-6-2所示。6.6水池的構(gòu)造要求

6.6.1圓形水池的構(gòu)造要求4.池壁與頂蓋和底板的連接構(gòu)造

池壁和池底的連接要保證抗?jié)B漏能力，一般以采用固定或彈性固定較好。但對(duì)于大型水池,采用這兩種連接可能使池壁產(chǎn)生過大的豎向彎矩,此外當(dāng)?shù)鼗^弱時(shí),這兩種連接的實(shí)際工作性能與計(jì)算假定的差距可能較大,因此最好采用鉸接。圖6-6-2a為采用橡膠墊及橡膠止水帶的鉸接構(gòu)造,這種做法的實(shí)際工作性能與計(jì)算假定比較一致,而且防滲漏性也比較好,但橡膠墊及橡膠止水帶必須用抗老化橡膠(如氯丁橡膠)特制。當(dāng)?shù)鼗己?不會(huì)產(chǎn)生不均勻沉陷時(shí),可不用橡膠止水帶而只用橡膠墊。圖6-6-2a為一種簡(jiǎn)易的鉸接構(gòu)造,可用于抗?jié)B漏要求不高的水池。6.6水池的構(gòu)造要求

6.6.1圓形水池的構(gòu)造要求5.地震區(qū)水池的抗震構(gòu)造要求

加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性是水池抗震構(gòu)造措施的基本原則。水池的整體性主要取決于各部分構(gòu)件之間連接的可靠程度及結(jié)構(gòu)本身的剛度和強(qiáng)度。對(duì)頂板有支柱的水池來(lái)說頂板與池壁的可靠連接是保證水池整體性的關(guān)鍵。因此,當(dāng)采用預(yù)制裝配式頂板時(shí),在每條板縫內(nèi)應(yīng)配置不小于1Ф6鋼筋,并用M10水泥砂漿灌縫;預(yù)制板應(yīng)通過預(yù)埋鐵件與大梁焊接,每塊板應(yīng)不少于三個(gè)角與大梁焊在一起。當(dāng)抗震設(shè)防烈度為9度時(shí),應(yīng)在預(yù)制板上澆筑混凝土疊合層。鋼筋混凝土池壁的頂部也應(yīng)設(shè)置預(yù)埋件,以便與頂板構(gòu)件通過預(yù)埋件相互焊牢。當(dāng)抗震設(shè)防烈度為8度時(shí),柱內(nèi)縱筋的總配筋率不宜小于0.7%,而且在柱兩端l/8高度范圍內(nèi)的箍筋應(yīng)加密且間距不大于100mm;當(dāng)抗震設(shè)防烈度為9度時(shí),縱筋總配筋率不宜小于0.9%,并將兩端l/8高度內(nèi)的箍筋加密且間距不大于100mm;柱與頂蓋應(yīng)連接牢靠。6.6水池的構(gòu)造要求

6.6.2矩形水池的構(gòu)造要求1.一般構(gòu)造要求矩形水池各部分的截面最小尺寸、鋼筋的最小直徑、鋼筋的最大和最小間距、受力鋼筋的凈保護(hù)層厚度等基本構(gòu)造要求,均與圓形水池相同。對(duì)于頂端自由的淺池池壁,除了按要求配置水平鋼筋外,頂部還宜配置水平向加強(qiáng)鋼筋,其直徑不應(yīng)小于池壁豎向受力鋼筋的直徑,且不小于12mm,一般里、外兩側(cè)各設(shè)置2根。池壁的轉(zhuǎn)角及池壁與底板的連接處,凡按固定或彈性固定設(shè)計(jì)的,均宜設(shè)置腋角，腋角邊寬不宜小于150mm,腋角內(nèi)配置斜筋的直徑與池壁受力筋相同,間距宜為池壁受力筋間距的2倍。6.6水池的構(gòu)造要求

6.6.2矩形水池的構(gòu)造要求采用分離式底板時(shí),底板厚度不宜小于120mm,常用150~200mm,并在底板頂面配置不小于Ф8@200的鋼筋網(wǎng),必要時(shí)在底板底面也應(yīng)配置,使底板在溫、濕度變化影響及地基