某污水处理厂工程可行性研究报告

某污水处理厂工程 可行性研究报告

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结构设计 1.1.1 设计原则

遵守国家现行标准、规范、规程，在满足工艺要求的前提下，力求做到技术先进、安全可靠、度环境、与无侵蚀性的水和土壤直接接触的环境及贮水构筑物[wmax]=0.2mm，处于强酸碱环境构件为[wmax]=0.15mm。

8） 钢筋保护层厚度：地下主体结构的外墙：a=50(迎水面)；内池壁：a=35（迎水面）；梁柱a=40；底板上层：a=35；建筑物基础、地梁:a=40，其余梁柱:a=30，楼板、屋面、楼梯:a=20。

经济合理、环境保护，尽量采用新材料、新技术。在满足国家标准、规范的情况下，结合工程当地实际情况，采用地方标准、规范和习惯做法。

1.1.2 地质情况

厂址位于五华区昌源北路（西边小河）以西南，规划科新路以东南。目前该地块为堆土场，堆土以建筑垃圾为主，场地地貌为XX市湖积盆地东北部边缘地段，原地形平坦，地形起伏，全场现状堆土最高约12米。

1.1.3 设计标准及控制指标

1）结构设计使用年限为50年。

2） 建筑结构安全等级为二级，结构重要性系数为γo=1.0。 3） 地基基础设计等级为甲级。 4） 抗震设计：

i、建筑抗震设防分类为地下主体结构、主要水处理建、构筑物及综合楼为乙类，其他为丙类； ii、地震作用计算采用的抗震设防烈度为8度，基本地震加速度值为0.20g，设计地震分组为第3组；

iii、水平地震影响系数最大值为0.16，建筑场地类别为III类，反应谱特征周期Tg=0.65秒，结构阻尼比为0.05；

iv、综合楼及其相连负一层部份框架结构抗震等级为二级，抗震构造措施的抗震等级为一级，其余框架结构抗震等级为二级。

5）地下室底板及侧壁防水等级为二级；地下室顶板防水等级为一级；耐火等级为一级。 6） 环境类别及作用等级：与土壤、水接触的地下主体结构的外墙，底板及顶板的迎水面为二（a）类，贮水构件如水池池壁及底板内侧的迎水面为五类，MBR膜池部分处于强酸碱环境构件为 V-E类，综合楼室内结构为一类，屋面层为二a类。

7） 构件挠度允许值：电动吊车梁[f]=1/600，屋盖、楼盖梁：计算跨度﹤7m时[f]=1/200，7m≤计算跨度≤9m时[f]=1/250；裂缝宽度允许值：室内正常环境[wmax]=0.3mm，露天、室内高湿

1.1.4 结构荷载

1）楼面活荷载及附加恒载，详下表：

类 别 活 载 附加恒载 (kN/m2) (kN/m2) 备 注 地下室底板（构筑物区） 按实取 1.0 附加恒载未包括二次砼。 活载为暂定，设计时应将动荷载换算成静荷地下室底板（设备区） 10.0 1.0 载后按《规范》附录B进行计算；附加荷载已考虑防水。 地下室底板（操作区） 2.0 1.0 地下室中板（构筑物区） 按实取 1.5 地下室中板（设备区） 10.0 1.5 活载为暂定，设计时应将动荷载换算成静荷载后按《规范》附录B进行计算。 地下室中板（操作区） 2.0 1.5 运泥车活载按单向板楼盖取值，亦适用于满地下室中板（车道） 35.0 5.0 载总重为250kN的大型车辆；附加恒载考虑车道0.2m磨耗层。 地下室顶板（构筑物区） 按实取 3.0 附加荷载已考虑防水。 地下室顶板（景观区） 10.0 36.0 附加恒载考虑2.0m覆土。 地下室顶板（ 车道） 8.0 36.0 附加恒载考虑2.0m覆土，消防车活载考虑覆土扩散效应后取值。 地下室顶板（建筑物区） 2.0/5.0 16.0/1.5 考虑施工活载；活载和恒载分别按有/无覆土考虑 厅、房 2.0 1.5 走廊、楼梯 3.5 1.5 按消防楼梯考虑。 卫生间 2.0 8.0 考虑沉箱400，回填料按20kN/m2计算 机房 7.0 1.5 阳台 2.5 1.5 资料室 5.0 1.5 上人屋面 2.0 3.5 不上人屋面 0.5 3.5 屋顶花园 2.0 8.0 考虑0.3m种植覆土 注：非固定隔墙荷载按《荷载规范》计算。 2） 楼面线荷载

i、隔墙按灰砂砖考虑，容重为18kN/m3，计算如下： ①实墙线荷载：（18×厚度+1）×（层高-梁高）；

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②开窗处隔墙线荷载按实墙计算×0.80； ③开门处隔墙线荷载按实墙计算×0.65。 ii、阳台栏杆、女儿墙取5.0kN/m。 iii、飘窗台及飘板按实计算后×1.5。 iv、 楼面开洞钢格板荷载按实计算。

i、计算软件:《理正深基坑支护》6.0版。 ii、荷载取值

①土压力：根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-99），多支点排桩采用如下土压力计算模式：基坑底上部主动侧（迎土侧）按主动土压力进行计算，基坑底下部考虑两侧土压力相抵后形成矩形土压力荷载，并在被动侧（基坑侧）计入一组弹性支撑（即地层抗力）；

3） 吊车荷载：由厂家提供，或参考相关《吊车》资料。 4） 雪荷载：基本雪压ωo=0.30kN/m2。

5） 风荷载：基本风压ωo=0.30kN/m2，建筑体型系数为1.3，地面粗糙度为B类。 6） 水土荷载：采用水土合算和水土分算两种情况，构筑物水压力按池内最高水位计算。 7）抗浮设计水位标高为：1890.0m，采用自重+抗拔桩进行抗拔，安全系数不小于1.05。

1.1.5 结构材料

1）地下主体结构：底板、外墙、顶板的防水混凝土强度等级为C35，抗渗等级为P8；MBR膜池的内、外墙、底板及废液池其余部位采用普通混凝土强度等级为混凝土强度等级为C50，抗渗等级为S8；其它部位的混凝土强度等级为C30；二次填充砼强度等级为C25，垫层素砼强度等级为C15。其他建（构）筑物：采用普通混凝土，混凝土强度等级为C30，抗渗等级S6。

2） 砌体：地下主体结构的填充墙强度等级采用MU15灰砂砖砌体，用M7.5水泥砂浆砌筑；综合楼，地面楼梯间及通风口等建构筑物的填充墙室外地面以下采用MU15灰砂砖砌体，用M10水泥砂浆砌筑，室外地面以上部位则采用A10加气混凝土砌块，用M7.5的水泥混合砂浆砌筑。

3） 钢筋：直径＜12mm用HPB300级钢（），fy=270MPa；直径≥12mm 时用HRB400级钢（），fy=360MPa。（采用的普通钢筋应符合抗震性能指标）

4） 钢材及焊条：采用Q235B钢，焊条采用E43型。

5） 水泥：防水混凝土优先采用不低于42.5R级的硅酸盐水泥；普通混凝土采用不低于42.5R级的普通硅酸盐水泥。

1.1.6 结构设计内容 1.1.6.1 基坑支护结构设计

1） 设计概述

基坑深度约16.5m，参考钻孔揭示的地质条件、结合大面积基坑支护的地区经验，拟采用降土+排桩+锚索的支护形式。

2） 结构计算

②水压力：地下水位按实际地下水位计且水压力不折减； ③地面超载取20kPa。 iii、计算分析

结构计算按施工过程和使用期间分别计算，施工过程阶段按增量法原理进行内力计算,计算时计入结构的先期位移值以及支撑的变形,按“先变形后支撑”的原则进行结构分析，最终的位移及内力值应是各阶段之累加值，采用水土合算计算嵌固深度,水土分算计算围护结构内力，桩内力计算时采用弹性支点法，土的水平抗力系数按M法确定。

3） 施工图设计

i、拟定基坑主要构件尺寸见表

围护结构尺寸参数表

项目 围护结构 基坑深度 16.5m 桩身 直径 1.2m 材料 C30钢筋混凝土 桩距 1.5m 围护桩嵌固深度 9.0~20.0m 道数 1~5 材料 C30钢筋混凝土 第一道 2φ15.2 钢绞线，L=32m 支锚截第二道 2φ15.2 钢绞线，L=36m 参数 面 第三道 3φ15.2 钢绞线，L=32.5m 第四道 3φ15.2 钢绞线，L=27.5m 第五道 3φ15.2 钢绞线，L=26.5m 水平间距 @1.5m/@3.0m ii、止水措施：止水措施拟采用φ600mm@400mm长螺旋深层搅拌桩，单排布置，深度需进入相对不透水层1.0m，在基坑周边形成一道封闭止水帷幕。

iii、坑内加固措施：对于局部坑底地质为泥炭土及淤泥质土处，采用双排φ600mm搅拌桩加固，2.5m×2.5m格构式布置，以提高基坑内被动土压力区抗力。

iv、基坑监测项目 a. 地表沉降量测；

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b. 周围建筑物不均匀沉降量测； c. 深基坑周围土体侧移量测； d. 围护结构水平位移量测； e. 锚索拉力量测； f. 土压力量测。

保证结构安全。另外根据工程经验采用多道施工后浇带（兼作温度应力后浇带）解决主体结构的不均匀沉降。

3） 主体结构抗浮计算

根据提供的资料，本场地设计的地坪标高为1892.0m，本工程抗浮设计水位标高1890.0m进行计算，主体结构的埋深在12~16.5米之间，采用自重+抗拔桩进行抗浮，安全系数不小于1.05。经试算采用长螺旋钻孔灌注混凝土桩作为永久抗拔桩，桩径为800mm，有效桩长约17m，单桩抗1.1.6.2 地基基础设计

1） 地基承载力计算：

i、主体结构（地下建筑及综合楼部分）

主体结构采用全地下式设计方案，主要单体有预处理系统、MBR生化系统、鼓风机房、脱水机房、膜洗加药间及加氯间、除磷加药间、排水泵井、变配电、通风及除臭、综合管线、消防系统以及综合楼（含发电机房、仓库等），长向宽度约为215.0m，短向宽度约为113m，大体呈长方形布置。地下建筑为二层，负一层层高为5.8m，负二层层高为7.25m（局部为5.3m），负一层面积为18278.4平米，负二层面积为15755.2平米，底板厚度为1.2m，外墙壁厚为1.0~0.6m，框架立柱截面为0.5x0.5mxm。综合楼为三层框架结构。

根据初步计算主体结构（地下建筑）的自重及覆土总重：1654366.8kN；顶板和负一层的总活载：91392kN;膜池部分水深按6.0m计算。地基承载力P=

1654366.8?9139218278.4?10.5?6.0?158.5kN/m2；根据提供初步地勘资料，主体结构底板埋置于粘土

层~亚粘土层，地基承载力特征值为160kPa，能满足地基承载力要求。

ii、接触消毒池、门卫部分：这部分单体荷载不大，地基承载力较小，采用复合地基基础，通过地基处理能保证地基承载力满足要求。

iii、道路及管线：场地内的道路、管基等体量较小的构筑物，主要问题是土层固结变形及土层的承载力，考虑采用天然基础，部分地质较差段拟采用换填处理，满足承载力的要求。

2） 地基变形计算

本工程主体结构为二层地下建筑工程，底板基础面积大、埋置深,主体结构总荷载小于或与卸土荷载重量相近，地基沉降变形将仅由地基回弹再压缩变形决定，由此计算地基沉降变形中，地基回弹再压缩变形不但不应忽略而应予以重视和考虑.基坑开挖造成坑底回弹，建筑物荷重增加到一定程度时，基础仍然有沉降变形，即回弹再压缩变形；由于主体结构的底板地基压力不均匀，造成局部沉降差，容易造成底板开裂，通过采用局部加强底板配筋，同时充分利用抗拔桩的作用

拔承载力特征值为830kN。通过调整抗拔桩的间距保证主体结构的整体抗浮和局部抗浮的安全。

本工程主体结构采用明挖法施工，在施工期间应采取有效的抗浮措施：基坑开挖至设计标高后，地下水位应降至主体结构的底板最低高程500mm以下，降水作业要求持续至主体结构完成且基坑土回填完毕；施工期间应做好雨季的防雨措施，施工单位应根据实际情况采取临时压重或回灌水措施保证主体结构抗浮安全。

1.1.6.3 主体结构设计

1） 设计概述

地下主体结构为框架结构，主要由底板、中板、顶板及壁板组成。 i、楼盖选型

a. 底板采用平板式，即无梁楼盖，主要基于以下几点原因：①作为贮水构筑物底板，具双重功能；②主体结构的筏板基础，根据：①底板抗弯、抗冲切承载力的要求；②底板裂缝验算要求；③作为池体侧壁固定支座的刚度要求，池内最大水头为约为7.0m，底板需要较大抗弯刚度；④底板的抗渗要求，底板的最大埋深约15m，由于污水厂的特殊性，最大作用水头与结构厚度比值应按规范取低值；⑤抗浮要求，本工程是自重+抗拔桩，无论是自重还是抗拔桩锚固长度都要求底板具备一定的厚度；⑥由于工期要求，底板施工预计安排于雨季进行，梁板式筏基的地模易积水和垃圾，模板工程、钢筋工程及防水工程复杂，工期较长。

b. 中板主要为操作区，根据：①除车道及设备区外，大部份区域活荷载取2.0kN/m2，楼面荷载较小；②生化池及膜区工作区设置了大量的检修孔洞，孔洞的设置大大削弱了楼板刚度，洞口需进行加固或布置次梁；③生化池纵横布置了导流墙、隔流墙，而且部份墙体偏离柱网，分割了池面板块，因此中板采用主次梁结构现浇楼盖。

c. 顶板主要为景观区，根据：①《地下工程防水技术规范》（GB 50108-2008）中4.1.7条规定“防水砼结构厚度不小于250mm”；②地面层覆土厚度为2.0m，楼板荷载较大；③设备专业在楼板底敷设大量风管及设备线管，楼板宜少布置梁，因此首层采用主梁大板结构现浇楼盖。

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ii、初定构件尺寸：框架柱截面尺寸为600mm×600mm；底板采用无梁楼盖，板厚为1200mm；中板采用单向板主次梁楼盖，车道部分为250mm，其余板厚为120mm，局部150mm，单向板长向方向主次梁截面尺寸为250mm×600mm，短向主梁截面尺寸为300mm×800mm；顶板采用主梁大板楼盖，板厚为300mm，主梁截面尺寸为350mm×1000mm，外墙厚度为600mm/1000mm（负一层/负二层）。

2） 结构计算 i、计算软件

①整体建模及计算：PKPM版结构计算软件。

②楼板、外墙计算及梁的挠度及裂缝验算：理正结构工具箱6.0版。 ③底板及外墙受力性状验算：Midas/Gen及Sap2000。 ii、计算参数（PKPM版）

①恒活载计算信息：模拟施工加载3。 ②墙元细分最大控制长度：1m。

③采用刚性楼板假定，楼面开洞多及有跨层柱时配筋计算不采用刚性楼板假定。 ④考虑偶然偏心，考虑双向地震扭转效应。 ⑤周期折减系数：0.7。

⑥柱、基础设计时活载不折减，抗浮计算时不考虑活载作用。 ⑦地下室土层m值：3MPa。

⑧中梁刚度增大系数2.0，梁端弯矩调幅系数0.85（地下室顶板梁不调幅）， 连梁刚度折减系数0.7，梁扭矩折减系数0.4。 ⑨特殊构件定义角柱、转换梁、框支柱等。 iii、计算结果控制（PKPM版）

①振型数使振型参与质量不小于总质量的90％。

②以扭转为主的第一周期与以平动为主的第一周期的比值≤0.9。

③地震及风荷载作用下层间位移角（不考虑偶然偏心之外）≤1/550（框架结构）。 ④位移比（考虑偶然偏心）控制在1.5以内（>1.2为扭转不规则）。

⑤等效侧向刚度比(SATWE/总信息/Ratx1)不小于1.0（相邻层刚度变化大于70%或连续三层变化大于80%即侧向刚度不规则）。

⑥层受剪承载力不小于80％（楼层承载力突变）。 ⑦刚重比≥2.7，小于2.7时考虑P-Δ效应。

⑧抗倾覆验算：零应力区不得大于0%。

⑨框架柱轴压比限值：一级抗震0.65，二级抗震0.75，三级抗震0.85。 3） 施工图设计 i、板配筋

①当板设计采用弹性法时，底筋按计算结果配筋，面筋宜按最小配筋率双向拉通，支座按计算结果另加面筋，板筋间距宜取75mm/150mm、100mm/200mm（另加钢筋/拉通钢筋）。

②当板设计采用塑性法时，支座与跨中弯矩比值为1.4。板筋用HRB400级钢时，塑性法计算后，支座弯矩×1.3弯矩（或钢筋量）放大系数，跨中弯矩不调整；板筋用HPB300级钢时，塑性法计算后，支座弯矩×1.2安全系数，跨中弯矩不调整，板筋间距取法同上。

ii、梁配筋 ①纵筋：

a.梁纵筋优先取用大直径钢筋，以减少钢筋数量，方便施工；连续梁底筋采用原位标注，以免漏配。

b.框架梁：二级抗震时，端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值不应小于0.3，贯通筋应不少于2φ14或梁顶面、底面两端纵向配筋面积（AS）的1/4，贯通中柱的纵向钢筋不应大于矩形截面柱在该方向截面尺寸或所在位置圆形截面柱弦长的1/20，纵筋配筋率ρ≤2.5%；跨度L≤3m面筋全部贯通；跨度为3＜L≤7m，贯通筋为max[(2φ14)&( 1/4AS)] ；跨度为L＞7m，贯通筋为max[(216)&( 1/4AS)] ；贯通筋按( 1/4AS)配时，直径尽量与支座面筋统一。

c.次梁：跨度L≤3m面筋全部贯通；跨度为3＜L≤7m，架立筋为2φ12；跨度为L＞7m，架立筋为2φ14。

②箍筋：纵筋配筋率ρ≥2.0%时，箍筋最小直径数值应增大一级，集中荷载处宜优先考虑加密箍筋，不足时再用吊筋，但主次梁同高时，则宜优先考虑吊筋。

③腰筋：梁构造腰筋可列表表示，抗扭腰筋则应集中表示；梁腹板高度hw≥450时，应配筋构造腰筋，结构边梁或有抗扭要求的梁应配抗扭腰筋；

iii、柱配筋

a.框架柱纵向受力钢筋最小总配筋率：中柱/边柱/角柱≥0.75/0.85/0.95，同时每一侧配筋率≥0.2%。

b.二级框架柱箍筋直径不小于10mm且箍筋肢距不大于200mm时，除底层柱下端外，最大间距允许采用150mm；但不满足时，最大间距≤100mm。

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