矩形钢制常压水池的结构分析与设计

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1、万方数据罗佑新，等：矩形钢制常压水池的结构分析与设计矩形钢制常压水池的结构分析与设计罗佑新李晓润吴昌栋杨春峰卞晓芳(中冶建筑研究总院有限公司，北京100088)摘要：矩形钢制水池越来越多地应用于环保工程。一般矩形常压水池壁板及底板采用平板结构形式，抗弯承栽力和整体刚度较差。结合某地上200m3常压水处理池钢结构的设计，在壁板设计中提出加劲板、竖向柱、横向圈、连杆的整体组合加固方式，并与顶边加固方法及垂直、横向联合加固方法进行对比。结果表明：采用整体组合加固形式的池体结构整体刚度好，且经济·陛相对更好。同时，在圆锥形水池底板设计中采用环

2、向加筋方式，使其坐落于钢框梁上，并利用MlDAS软件进行壁板、底板、底座有限元整体建模分析，得出较优的结构设计方案。关键词：钢制焊接；矩形水池；整体组合加固；锥形底板；有限元模型ANALYSISANDDESIGNOFRECTANGULARSTEELWELDEDATMoSPHERICPRESSUREPooLLuoYouxinLiXiaorunWuChangdongYangChunfengBianXiaofang(CentralResearchInstituteofBuildingandConstructionCo．Ltd，MCCGrou

3、p，Be巧ing100088，China)ABSTRACT：Rectangularsteelweldedp001hasbeenusedwidelyinenvironmentalprotectionprojects．F1atslabwithlowflexuralcapacityandweakstiffnessisthecommonformofsideplateandbottomplate．Acombinationreinforcemethodisusedinthedesignof200m3steelweldedatmosphericpr

4、essurepoolongroundwhichincludesstiffenedplate，verticlec01umn，transverseringand1inkage．Thecomparisonwithto矿sidesreinforcemethodandcrisS-crossreinforcemethodisshownthatsteelpoolconstructiondesignedwithcombinationreinforcemethodhasbetterstiffnessandeconomicperformance．Mean

5、while，thewholeconstructionwithtaperbottomisbasedonasteelframethroughringbeams．FiniteelementmodelisbuiltwithMIDASsoftwaretogetthebetterdesignscheme．KEYWoRDS：steelwelded；rectangularpool；combination-reinforcemethod；taperbottom；finiteelementmodel随着社会环保意识的加强及人们对效率的追求，水污染再处理工

6、程中混凝土水池已不能满足人们的需要，一些大型的钢制水处理池结构以其占地面积小，施工速度快等特点越来越多地被应用于环保工程中。常温下与空气接触且设计压力小于O．1MPa的矩形容器，属常压容器，设计应参照标准JB／T4735一1997《钢制焊接常压容器技术规程》[13进行。标准中介绍了横向、竖向及连杆等常规加固形式的钢制容器的计算方法。一般矩形截面的常压容器属于平板结构，除受拉应力作用外，还存在较大的弯曲应力，所以强度和整体刚度较差。当容器的尺寸很大，高度又相对较高时，还需要在容器内部采取相应的加强措施，如斜拉撑、加强拉筋等[2。3]。本

7、设计中采用了加筋板、加强圈、拉杆相结合的整体组合加固方法对结构进行计算分析，并与其他两种常规加固方法进行了对比。结果表明：采用整体组合加固方法能显著提高池体结构的整体刚度，经济性相对更好。1工程概况本工程为山西某钢制水处理池，水池主体由3部分组成，分别为A、B、C区。A区水池为2．9m×2．9m，深5．5m；B区水池为6．45m×5．8m．深5．5m，底部为圆锥形；C区水池为附属水池，尺寸为1．6m×1．3m，深1．9m。水池底距地面高约1．5m，为地上水池，整个水池坐落在钢支座上。池顶部标高7．130m，居中设2道走道梁，平铺钢板，

8、用于设备安装及行走。B区6．660m标高处有4道齿形集水槽，4．810m标高处为1层水平支架，用于放置塑料滤水管，池体中设置2道局部隔板。结构平、剖面见图1、图2。本工程抗震设防烈度7度，场地土Ⅱ类，特征周期o．35s，