玻璃钢水箱课程设计(二)

1 引 言

玻璃钢水箱是建筑物楼顶的储水器，故也称为高位水箱，是为保证现代城市生活用水的正常供应而制作安装的设备，随着人口和建筑物高度的增加，越来越多的城市将会感到供水压力，在城市供水系统中我国规定上水压力为0.3Mpa,这样的高水压对高层建筑的供水系统提出很高的要求，因此需要在高层建筑物楼顶设置高位水箱。利用夜间用水低峰的间隙将水存储在楼顶的水箱中，保证白天高峰时用水，达到均衡供水的目的。

我国早在20世纪70年代就有玻璃钢水箱出现。近年来，由于玻璃钢技术上的突破，玻璃钢水箱已经在我国大部分地方推广利用玻璃钢水箱适用于工矿企事业单位、民用住宅、宾馆、饭店等公共建筑，作为生活用水、消防用水以及水质要求较高的食品、医药、卫生等行业必备的贮水设施，相信随着科学的发展和高性能树脂和增强材料的不断研发玻璃钢水箱的优势会更加凸显。

玻璃钢水箱以重量轻、无锈蚀、不渗漏、水质好、使用范围广、使用寿命长、保温性能好，外形美观、安装方便、清洗维修简便、适应性强等特点，广泛应用目前我国主要采用混凝土和钢板水箱，但混凝土水箱的渗漏、结垢，钢板水箱的锈蚀，对水箱的使用造成很大影响，据北京市环保局现场检测，目前我国85%的水箱供水系统，由于水箱的菌藻、锈蚀污染而无法达到供水水质标准。 自八十年代，普遍采用组装式玻璃钢水箱，很好地解决了上述问题，由于加工制造方便，可以使用不同的工艺，玻璃钢水箱的种类也是各种各样。 1.1 玻璃钢水箱的特点

玻璃钢水箱与钢板水箱和钢筋混凝土水箱相比，有以下优点[1] (1) 高容量、低质量

制造相同容积的高位水箱，玻璃钢水箱的质量仅为钢板水箱质量的1/4，为钢筋混凝土水箱的1/15。减少水箱的自重，以减轻建筑结构的荷载及对降低工程造价有利。

(2) 加工制造方便

玻璃钢水箱可以整体成型、制成板块现场拼装和现场制造。水箱的接管处、排水凹板等，都可以在制造水箱时完成，不需要像传统水箱制造时增加费用，也不需要像钢板水箱那样，增加油漆防腐工序。

(3) 耐化学腐蚀性好

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玻璃钢水箱防水、防腐蚀性能好，不像钢筋混凝土水箱那样易渗透，也不像钢板水箱那样需要经常注意维修、涂漆防腐。

(4) 可达较高卫生标准

玻璃钢水箱选用食品级树脂制造，能够保证达到国家规定的水质卫生标准符合 GB/T7219-98 《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价规范》要求，水质符合国家《生活饮用水标准》（ GB5749-85 ），不污染储水。而钢板水箱长期使用后，钢板易生锈，给生活用水造成二次污染。钢筋混凝土水箱不易清洗，易长青苔。

(5) 抗震性能好

玻璃钢水箱强度较高但比强度很高，抗冲击性能中等能经受8级地震而不坏； (6) 美观

玻璃钢水箱表面光洁度高，颜色、造型可以根据用户需求进行并可设计成有装饰效果的水箱，美化环境。

(7) 高效益低成本

玻璃钢水箱的综合经济效益优于钢板水箱和钢筋混凝土水箱。 1.2 玻璃钢水箱的种类

玻璃钢水箱按造型可分为球形、圆筒形和方形三种；按结构构造可分为整体式、组装整体式和组合式三种；按制造工艺分为手糊成型和SMC模压成型两种。

手糊玻璃钢水箱

手糊玻璃钢水箱根据容积大小又可分为整体式水箱和组装整体式两种。一般容积在30m3以内的玻璃钢水箱，采用整体式，而以球形水箱最受用户欢迎。因为球形水箱美观、省工省料，而且容易清洗，30m3容积以上玻璃钢水箱，可采用组装整体式。

模压玻璃钢板块组装水箱

这种水箱是采用热固性片状模塑料热压成型为1m×0.5m，1m×1m和1m×2m等标准板块，然后根据设计需要组装成0.5m3～500m3玻璃钢水箱。

本设计分别从造型、性能、结构、工艺、质检、安装等方面进行，在保证产品质量的前提下尽可能的降低生产成本，使用户和生产厂家都感到满意。另外该水箱将分别加工成型的箱盖、箱体和箱底包缠对接，对接时要保证拼缝的强度，局部地区要补强。产品在加工成型后要进行严格的质量检验。

2

2 玻璃钢水箱的造型和零件设计

2.1 造型设计

设计要求造型为圆筒形且水箱容积为V=14m3小于30m3 ，宜采用整体式结构。主要有气孔、人孔、进水孔、出水孔、排污孔、溢流孔、内外人梯、水箱体等组成。但为了施工的方便，制造的流程简单，通常把整体式玻璃钢水箱人为设计成几个单元部件，而圆筒形水箱常常设计成三个主要部件：

箱底：从使用、受力、成型工艺以及安装角度考虑，该玻璃钢水箱箱底设计成平底，底面上留有排污孔；

箱体：水箱筒体设计成圆柱形，内部设有内人梯，参照圆筒形玻璃钢水箱规格，容积在5～7m3高度范围为2100mm～2360mm，上部设进水孔和溢流孔下端靠近底部设出水孔；

箱盖：因考虑到雪荷载，箱盖设计成锥形断面并留有人孔。整体造型如图2.1

图2.1 玻璃钢水箱结构简图

2.2 零件设计

玻璃钢圆筒形水箱配套的零件有人孔法兰、带有气孔的法兰盖、进水孔法兰、出水孔法兰、溢流孔、排污孔及内外人梯等[2]。 2.2.1 各零件设计尺寸

人孔法兰，内径724mm,外径960mm,安装螺栓M27（24）图2.2即为有顶盖的人孔法兰；

人孔盖，直径960安装螺栓M27（24）；

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图2.2 人孔法兰

溢流孔整体式法兰，内径75mm，外径180mm，安装螺栓M16(4)；

排污孔法兰，内径60mm，外径160mm，安装螺栓M16(4)； 出水口，内径60mm，外径160mm，安装螺栓M16(4)；

进水口整体式法兰，内径75mm，外径180mm，安装螺栓M16(4)； 气孔通径50mm；

外人梯高度2200mm，宽度600mm；

内人梯高度1800mm，宽度400mm。 2.2.2 法兰零件的制作

玻璃钢法兰的制作、检验及验收按照HG/T21633-1991《玻璃钢管和管件》标准。法兰连接尺寸标准按HG20592-1997、HG20615-1997、HGJ44-1991、HG5010-1958、ASME B16.5-1996、ANSI B16.5-1988标准，或根据用户要求设计制作[3]。 (1) 准备原材料

根据工况条件确定所用原材料的规格、型号，原材料进厂后进行检验,并出具检验报告。

(2) 法兰工艺流程

模具→整理→制衬→加强→脱模→检验→入库

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3 玻璃钢水箱的性能设计

玻璃钢水箱的材料性能主要取决于原材料种类和用量，且由于复合材料设计的特殊性质，复合材料中结构设计包含材料设计。但在复合材料结构设计时，可以从材料与结构两方面考虑，以满足各种设计要求。 3.1 原材料的选择原则

(1) 材料与结构的使用环境相适应原则； (2) 满足结构特殊性要求的原则； (3) 满足工艺性要求的原则。 (4) 成本低效益高的原则。 3.1.1 树脂基体的种类和性能

树脂一般按如下要求选取

(1) 要求基体材料能在结构使用温度范围内正常工作； (2) 要求基体材料具有一定的力学性能；

(3) 要求基体材料的断裂伸长率大于或者接近纤维的断裂伸长率，以确保发挥纤维的增强作用；

(4) 要求基体材料具有满足使用要求的物理、化学性能；

(5) 要求基体材料具有一定的工艺性。粘度、凝胶时间、挥发份含量、等能满足工艺要求。

一般的玻璃钢制品所用的树脂原料有：聚酯、环氧、酚醛、呋喃树脂及改性树脂等。 表3.1是几种常用树脂特性的比较[4]。

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4 玻璃钢水箱的结构设计

水箱结构设计主要通过结构强度、刚度计算来确定结构尺寸。设计要求是外形美观、施工方便、整体组装拆卸容易。与钢板水箱和混凝土水箱相比它 具有自己的特色和新意。玻璃钢水箱虽然初期投资比传统水箱大，但因具有自重小，安装方便，保养清洗容易等优点，因此必将受到广大用户的欢迎，有较好的应用前景。 4.1水箱的形状尺寸及参数

玻璃钢水箱设计要求：玻璃钢圆筒形水箱设计，任务要求：水箱容积V=14m3，介质为生活用水，安装位置：建筑物上，离地面20m，（露天）。

圆筒形水箱的结构及各部分的尺寸见下图：

图4.1圆筒形水箱结构模型

R—水箱半径；H—水箱高度；h—水位高度；t—箱体厚度； tb—箱底厚度；tr—箱顶厚度；υ1—箱顶锥壳半顶角；r1—人孔半径

水箱容积V=14m3，箱体直径2R?286cm,水箱高度H?235cm，水面高度

h?218cm，参考立式贮罐壁厚计算，结果取最大值，板厚tr=t=0.64cm，tb=1.0cm，

333kgmkgmFRP单板结构，FRP材料密度γm=1.5×10，水的密度γ=1.0×10，安装

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位置为建筑物顶上，离地面约20m(露天)。 4.2 水箱荷载分析 4.2.1 设计载荷 (1) 静水压

设计静水压，按水箱内的最高水位决定。静水压参照表4.1取值。

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表4.1静水压取值

项 目 水箱高度/m 最高水位/m 静水压值/MPa

1.0 0.7 0.007

1.5 1.2 0.012

数 值

2.0 1.6 0.016

2.5 2.1 0.021

3.0 2.6 0.026

P=0.01y (4.1) 静水压 ：

p是静水压（MPa）；y为水面高度（m）；水箱的最高水位是从水箱底部到溢流孔的

高度。即该水箱静水压ps?0.0218MPa (2) 风压荷载

风压力按下式计算：

p=cqkgm2 (4.2) 式中c—风压系数，圆筒形水箱取0.6（参照立式贮罐风压体型系数)；

q—风速压，与水箱离地高度h有关。

h=0~30m时，q=6hMPa (4.3)

h>30m时，q=12hMPa (4.4)

即该水箱风压荷载计算如下：

q?12hMPa?1220MPa?53.67MPa

p?cq?0.6?53.67?106kgm2?32.20?106kgm2

(3) 雪荷载计算

雪荷载按表4.2取值。

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表4.2雪荷载取值

最大积雪深度/cm

每1cm厚雪质量/(kg/m)

30以内 50以内 100以内

1.0 1.5 2.0

30 75 200

2计算取值/(kg/m)

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已知h=50m，雪载荷取值75kgm2 (4) 人荷载

人荷载以980N人计算 (5) 地震荷载

设计只考虑水平方向地震波的影响，所以引起的地震水平分力计算公式如下：

0F=2?0pwdy (4.5) hPw=3γβ

?y1?y?KHh0?h?2??h?0??0????2??3l???×10-1 (4.6) ?xtanh??h???0??sinh3x3Pb=γβKHh02cosh3l(()×10h)h00-1 (4.7) 式中pw—水箱侧壁发生的变动水压，MPa；

pb—水箱底发生的变动水压，MPa；

F—地震水平分力；

γ—水的密度，kgm3；

KH—水平震度，KH=0.3g（g为重力加速度，其值取9.8ms2）

h0—水位，cm； l—水箱长的1/2，cm；

y—到水面的深度，cm；

x—水箱底板边缘到水箱中心线的距离，cm；

β—水箱的反应系数（满水时一次固有周期T1在0.2s以下时β=2）。

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带入数据得：

sinh3x3Pb=γβKHh02cosh3lF=2?0pwdy=20.68MPa 4.2.2 安全系数

h0???×10=-2.98MPa h?h00-1安全系数的确定，可参照钢结构或混凝土结构设计标准。强度计算的安全系数参照表4.3取值[7]。

表4.3强度计算的安全系数

名称 长期荷载 短期荷载 水压 8 4 挡板 应力 4 2.5 其他玻璃钢 3 2 补强零件 聚氯乙烯 3 2 聚乙烯 4.5 2

4.2.3 强度计算项目 (1) 水箱主体

水箱的强度计算项目见表4.4[8]。

表4.4水箱的强度计算项目

项目

检验内容

补强材料

侧壁 底板 顶盖 内部补强 外部补强

水箱安装处 配管部件

检验内容

静水压、变动水压、剪切、风压 静水压、变动水压、剪切、风压

雪荷载、人荷载

静水压、变动水压、雪荷载、人荷载

静水压、变动水压、风压

地震荷载、风压

地震荷载

(2) 水箱基础计算

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水箱基础按荷载条件对表4.5列项目进行强度和变形计算、校核。

表4.5水箱基础计算项目

项目 基座变形 基座梁应力 地脚的应力 支承的应力 底座、拉杆及其他

荷载条件 静水压、雪荷

静水压、雪荷、地震荷载、风压 静水压、雪荷、地震荷载、风压 静水压、雪荷、地震荷载、风压 静水压、雪荷、地震荷载、风压

标准 最大变形小于5mm 不超过许应应力 不超过许应应力 不超过许应应力 不超过许应应力

4.3 箱体部位应力及变形的分析与计算

箱体在水箱自重及静水压力作用下,受到压缩应力、弯曲应力及剪应力。该应力值在箱体与箱底联接处最大。由自重产生的最大压缩应力σ

m,max

由下式计算:

?ms,max=??trRrm/2?tHrm?/t (4.8)

式中 γm为FRP材料的密度； R水箱半径； H水箱高度； t?箱顶厚度；

t箱底厚度。

带入数据得?ms,max???trRrm/2?tHrm?/t?0.0353Mpa 由静水压产生的最大弯矩及对应的最大弯曲应力由下式计算:

Mx,max??Rht121??2???R??1??h??? (4.9) ??σb,max?Mx,maxZ?3?Rh?R? (4.10) ?1???212?t1???h????式中γ为水的密度；

H水位高度；

v为FRP材料的泊松比；

Z为截面系数，z=t26；η4=3(1-v2)(Rt)2 (4.11)

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5 玻璃钢水箱的工艺设计

玻璃钢制品的成型工艺有很多，如缠绕成型工艺、手糊成型工艺、模压工艺、RTM工艺等。考虑到经济效益和生产规模，在劳动密集型的中国首选手糊成型工艺。 5.1 缠绕成型工艺 5.1.1 纤维缠绕成型的优点

(1) 能够按产品的受力状况设计缠绕规律，使能充分发挥纤维的强度；

(2) 比强度高：一般来讲，纤维缠绕压力容器与同体积、同压力的钢质容器相比，重量可减轻40～60%；

(3) 可靠性高：纤维缠绕制品易实现机械化和自动化生产，工艺条件确定后，缠出来的产品质量稳定，精确；

(4) 生产效率高：采用机械化或自动化生产，需要操作工人少，缠绕速度快（240m/min），故劳动生产率高；

(5) 成本低：在同一产品上，可合理配选若干种材料（包括树脂、纤维和内衬），使其再复合，达到最佳的技术经济效果。 5.1.2 缠绕成型的缺点

(1) 缠绕成型适应性小，不能缠任意结构形式的制品，特别是表面有凹的制品，因为缠绕时，纤维不能紧贴芯模表面而架空；

(2) 缠绕成型需要有缠绕机，芯模，固化加热炉，脱模机及熟练的技术工人，需要的投资大，技术要求高，因此，只有大批量生产时才能降低成本，才能获得较的的技术经济效益。 5.2 手糊成型工艺

手糊成型工艺是手工作业把玻璃纤维织物和树脂交替铺层在模具上，然后固化成型为玻璃钢制品的工艺。

手糊工艺成型是复合材料最早使用的一种成型方法，尽管这种成型方式比较原始，但是手糊成型工艺具有一些独特的、不可替代的特点，所以至今仍然作为一种主要的玻璃钢成型工艺，特别是在我们国家，大多数工厂和大多数产品都采用这种方法生产。手糊成型具有以下优点[10]：

(1) 手糊成型不受产品尺寸和形状限制，适宜尺寸大、批量小、形状复杂产品的生产；

(2) 设备简单，投资少，见效快。适合我国乡镇企业的发展；

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(3) 工艺简便，生产技术易掌握，只需经过短期培训即可进行生产； (4) 易于满足产品设计要求，可以在产品不同部位任意增补增强材料； (5) 制品树脂含量高，耐腐蚀性好。

手糊成型的合成树脂，由于成型压力低，所以采用食品级不饱和聚脂树脂，因为这类树 脂在固化过程中仅排放相当少低分子聚合物．对树脂性能的基本要求是流动性能好，易浸润玻纤织物，此外，在树脂中加入一定量的(树脂量的1～5)触变剂，可减少树脂在垂直面上的下流。 5.2.1 手糊成型工艺过程

生产工艺流程见图5.1．

玻璃纤维及其织物 脱蜡 裁剪 手糊成型 固化 树脂及制剂 配胶 模具 涂脱模剂 成品 图5.1水箱手糊工艺流程图

修饰 脱模

具体过程如下：

(1) 玻璃纤维及其织物的准备。玻璃纤维布首先要进行热处理去除纤维表面的蜡，然后 按要求裁剪，玻璃布的裁剪要与以后的铺放紧密配合，否则将难以得到质量优良的制品。

(2) 配胶按制品的性能要求选择树脂，胶液配制的控制指标是流动性(粘度)及凝固时问．每次配胶量不宜过多，以免胶凝不好操作。

(3) 模具的准备在手糊成型时均采用木模或者不锈钢制模具，为脱模方便，在模具表面要涂脱模剂[11]。

(4) 糊制成型是在模具上先涂上一层胶衣树脂，然后铺放一层玻璃布，用工具贴在 玻璃布上以排除气泡．重复上述操作，直至达到所需厚度．环境温度对树脂固化影响很大，一般要求环境温度不低于15℃，湿度不大于80℃ 。

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(5) 固化、脱模、修饰。固化为常温固化，制品经24小时后，固化大致完成．脱模后放置5～6天，使之充分固化，然后进行去毛边等修饰工作，最后组装成所要设计的玻璃钢水箱。

5.2.2 手糊成型工艺的模具制作

模具是手糊成型工艺的核心，是手糊成型工艺的唯一重要设备，合理设计和制造模具是保证产品质量和降低成本的关键。

(1) 模具的结构

手糊成型模具分为阴模、阳模、对模三种，无论哪一种都可以根据产品尺寸成型要求设计成整体模或者拼装模。

(2) 模具材料

手糊成型的模具材料主要有:木材、金属、石膏、石蜡、水泥、可溶性盐低熔点金属、玻璃钢等。

(3) 模具的制作

本水箱将采用金属模具和玻璃钢模具，具体为：箱体采用金属钢制芯模，箱盖和箱底采用玻璃钢凸模。玻璃钢高级模具制作的一般过程为：模具材料的选择→过渡模的制作→模具的翻制→模具的表面处理[12]。 5.3 模压成型工艺

模压成型(又称压制成型或压缩成型)是先将粉状,粒状或纤维状的塑料放入成型温度下的模具型腔中,然后闭模加压而使其成型并固化的作业.模压成型可兼用于热固性塑料,热塑性塑料和橡胶材料. 模压成型工艺的主要优点：生产效率高，便于实现专业化和自动化生产；产品尺寸精度高，重复性好；表面光洁，无需二次修饰；能一次成型结构复杂的制品；因为批量生产，价格相对低廉。

模压成型的不足之处在于模具制造复杂，投资较大，加上受压机限制，最适合于批量生产中小型复合材料制品。随着金属加工技术、压机制造水平及合成树脂工艺性能的不断改进和发展，压机吨位和台面尺寸不断增大，模压料的成型温度和压力也相对降低，使得模压成型制品的尺寸逐步向大型化发展，目前已能生产大型汽车部件、浴盆、整体卫生间组件等。

综合上述成型工艺的优缺点选择手糊成型工艺作为该设计玻璃钢水箱的成型工艺。

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6 产品检验

玻璃钢水箱以其质轻﹑高强﹑耐腐蚀﹑不生锈﹑成型方便﹑使用寿命长及安装方便等优点，广泛替代金属容器，因而有者广泛的应用前景。但是，玻璃钢水箱和贮罐一样渗漏的原因比较复杂，渗漏部位不容易找到，使用户和制造商对此感到忧虑。因而，如何研究并解决玻璃钢水箱的渗漏就显得尤为重要，产品加工成型后要进行质检，保证产品的质量让消费者放心是每一个厂家必须视为生命线的[13]。 6.1 检验项目

玻璃钢水箱的检验主要包括渗漏检验，外观质量检验如表面光洁度、色泽，防老化性能检验以及强度和稳定性检验等由于渗漏是玻璃钢制品的致命缺陷因而这里着重强调关于防渗漏方面的内容。 6.1.1 外观质量检验

(1) 外观检验的方法是目测，主要缺陷有龟裂、裂纹、剥离、气孔或层间孔隙、异物混入、浸胶不良等应该严格按照产品质量要求以及相关标准进行检验[14]。

(2) 尺寸检验包括箱体厚度、箱底厚度、箱体高度、相关零件的尺寸和安装高度等。 (3) 巴柯硬度检验，主要检验产品的硬度是否满足使用要求。 6.1.2 满载试验

满载实验是指在玻璃钢水箱中装组装后关闭出水管和泄水管，打开过水管，边加水边检查至盛满水，二十四小时不漏水为合格[14]。 6.1.3 强度刚度稳定性检验

主要检验制品的强度和刚度是否满足使用要求。及在建筑物顶上的使用稳定性。 6.1.4 轴向拉伸试验

将玻璃钢原材料进行轴向拉伸载荷逐渐增加，直至破坏。根据测量的破坏载荷及试样的变形值计算材料的轴向相关弹性常数。 6.1.5 轴向压缩试验

将试样放在两压头中心，使试样受轴线方向的压缩载荷作用。根据测量所得的压缩载荷值及试样变形值计算试样压缩强度和压缩弹性模量。 6.2 检验结果分析

根据检验数据及结果进行制品材料及制品性能分析，进而改进制品材料性能提高产品质量，对可能产生降低制品性能的原因应制成说明书告知用户。

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7 组装和安装

玻璃钢高位水箱的安装是一项要求较高难度较大的工程，对安装器械和安装人员的素质要求较高。高位水箱一般采用起重设备吊装在建筑物顶上或用大型机械如龙门架车以及塔吊进行吊装装[15]而在安装之前要将各零件和水箱进行配套，有些零件在出厂前就已经装配好了比如法兰零件如人孔、出水孔、进水孔而有些零件需要在安装过程中组装，这些应根据产品运输要求和安装时再组装的难易程度而定。 7.1 玻璃钢水箱基础要求

砼基础几何尺寸应按GB02S101有关规定制定。

砼基础平面高低差?5mm，安装时箱体与墙体之间留出不小于700mm的检修通道，箱顶、箱底不小于500mm。

7.2 水箱的安装，施工和验收

专业焊工现场氩弧焊接。土建施工时先做好支墩，水箱箱底单元板块之间的连接缝要座落在支墩上。组装后关闭出水管和泄水管，打开过水管，边加水边检查至盛满水，二十四小时不漏水为合格，施工现场有标准电源。水箱四周有?500mm的检修空间。 外观检验无锈蚀，无污染：注满水2-3h，箱体无明显变形，焊缝无渗漏为合格[16]。 7.3 玻璃钢水箱的使用、维修和保养

配管时，切勿向配管进出水口施加过大的负荷。不要将阀门及大口径管道的重量直接施加到水箱水口，必要时设置管道支撑：对焊接管的膨胀、收缩、振动必须装伸缩柔性接头。

7.4 玻璃钢水箱配置及配套附件

玻璃钢水箱供货范围箱体、人孔、爬梯、短管及单片法兰（进口、出口、排污、溢流共四个）。

还可以根据用户的要求提供配套的附件，如：浮球阀、玻管液位计及各种水箱消毒设备等。

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8 总结

本题课程设计的题目为容积??14m3玻璃钢圆筒形水箱，可分为造型设计、材料性能设计、结构设计、工艺设计、质量检验和安装。 8.1 造型和零件设计

整体式玻璃钢水箱结构，主要有气孔、人孔、进水孔、出水孔、排污孔、溢流孔、内外人梯、水箱体等组成。圆柱形水箱常设计成三个主要部件：箱底，该玻璃钢水箱箱底设计成平底，设有排污孔；箱体，水箱筒体设计成圆柱形，下端开有出水孔；箱盖：留有人孔，并考虑到雪荷载，箱盖设计成锥形壳体，另外零件设计在这一块中也应有所体现。 8.2 性能设计

玻璃钢水箱的材料性能设计主要是原材料的的性能设计。

玻璃钢材料性能主要取决于原材料种类和用量。复合材料的原材料可以分为三类：树脂基体、增强材料、辅助材料。原材料的选择原则：

① 比强度、比刚度高的原则； ② 材料与结构的使用环境相适应原则； ③ 满足结构特殊性要求的原则； ④ 满足工艺性要求的原则； ⑤ 成本低效益高的原则。

玻璃钢水箱设计为三层结构，即内衬层、结构层和外表层。其功能各为：内衬层主要起防腐、防渗作用；结构层承受荷载引起的各种应力；外保护层则用于防自然老化和摩擦碰撞。

根据不同结构、不同性能要求对各个结构层的材料进行合理选择。 8.3 结构设计

结构设计主要包括水箱；荷载分析（设计载荷、安全系数、强度计算）；箱体部位应力及变形的分析与计算；箱底部位应力及变形的计算；稳定性的计算；强度校核及安全性评价。通过一系列的计算、校核，得出计算结果，

箱体应力、挠度的校核及安全性评价：

?ms,max?0.0305MPa?20MPa 安全

?bx,max?2.825MPa?220MPa 安全

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?bx,max?7.77MPa?30MPa 安全

?tx,max?0.16MPa?4.0MPa 安全

?max?0.0398cm?0.005?H?1.0cm 安全

水箱底部应力及挠度值校核及安全性评价：

?b,max?8.84MPa?30MPa 安全

?max?0.118cm?0.025b?1cm 安全

以上设计结果说明，该水箱的设计是安全的。 8.4 工艺设计

玻璃钢水箱的制作工艺很多。这里考虑到加工及经济因素采用手糊成型工艺，当然在条件允许的情况下优先选择先进成型工艺。而手糊成型工艺适用于制造形状较复杂以及非定型制品，且操作简便、专用设备少、适用性强。 8.5 产品检验

产品检验主要是检查玻璃钢水箱的质量，如外观色度强度以及防渗漏性能等，在检验的过程中要对相关项目按标准进行严格检查。如果有渗漏应进行渗漏原因分析而防止玻璃钢水箱渗漏应从设计方面和工艺方面下手。 8.6 产品组装及安装

玻璃钢高位水箱的安装是一项要求较高难度较大的工程，对安装器械和安装人员的素质要求较高。高位水箱一般采用吊装在建筑物顶上用大型机械如龙门架车以及塔吊进行安装，而在安装之前要将各零件和水箱进行配套，有些零件在出厂前就已经装配好了比如法兰零件如人孔、出水孔、进水孔而有些零件需要在安装过程中组装，这些应根据产品运输要求和安装时再组装的难易程度而定。

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参考文献

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