供水泵站结构设计要求

分基型泵房结构包括屋盖、吊车梁、柱及樯基础等，其结构型式与工业民用建筑的结构基本相同，应尽量采用国家、地方建筑部门的定型设计或建筑结构图集。以下仅就主要构件结构说明其设计要求。

（一）屋盖

屋盖是由屋面与支承结构两部分组成，屋面起围护作用，支承结构支承屋面，并将荷载传递至墙身或柱上。

泵房常用的屋盖有斜屋盖与平屋盖两种，选型应根据设计要求，施工使用条件，并按照就地取材等原则考虑。例如泵房跨度较小，当地有木材可用时，可选用木结构上盖瓦材的斜屋盖；当泵房跨度较大，当地木材又比较困难时，可采用钢筋混凝土结构的平屋盖或其他形式的屋盖。总之应根据具体条件比较选定。

1.斜屋盖

斜屋盖主要是靠屋面的坡度便于把水排走，其形式有单坡形与双坡形，泵房一般用双坡形。

（1）支承结构。屋架、梁、板是支承结构的基本形式，屋面荷载通过屋面板传给檩条（梁）、檩条传给屋架，再传给墙或柱。

屋架搁置在房屋的短跨方向，垂直于屋架设檩条，且在其上设屋面板，当跨度较大时为了增加房屋的纵向稳定和抗风能力，应在屋架上弦间设置拉条或在屋架之间设剪刀撑等。

屋架是由一组杆件在同一平面内互相结合成整体来负担荷载。屋架就其材料分有木屋架、钢木混合屋架、钢及钢筋混凝土屋架或屋面梁，按形式分有三角形、梯形、折线形、拱形屋架等，如表2-13所示。选型应根据房屋跨度、屋面形式和铺材等考虑。泵房常用的有三角形屋架，该形式费材料，但构造及施工简单，无论何种铺材均可采用，当跨度较小如6～12m，可用木屋架或钢木混合屋架，跨度较大或木材较缺乏时可采用钢筋混凝土或钢屋架。

表2-13　常用屋架形式

拱形屋架受力最合理，既经济又省材料，但施工较麻烦，因此较多采用折线形屋架，并常采用钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土结构。当采用非卷材屋面时，为了避免漏水，屋面坡度不得小于1/4；采用卷材防水屋面时，为避免淌油，屋面坡度应平缓，其最大坡度为1/5。

檩条一般放在屋架的节点上，当屋架节间较大时，也可在节间增设檩条。檩条可用木、钢筋混凝土、钢制成，以木檩条应用较广。截面一般在50mm×70mm～80mm×140mm上下，其跨度不大于3.6～4.0m，当屋架间距较大时，可用钢筋混凝土檩条，常做成T形截面，最长达6m。

屋面板常用木或钢筋混凝土制成。在木屋架上设木屋面板，厚度常用20～25mm，相应跨度0.7～1.0m；钢筋混凝土屋架常设钢筋混凝土屋面板，大型屋面板可直接放在屋架上，当尺寸较小时则置于檩条上。

常用钢筋混凝土预制板有预应力混凝土大型屋面板、钢筋混凝土肋形板及槽形板，预应力混凝土多孔板等，一般可选用标准图，必要时也可自行设计。

（2）屋面构造，即由屋面板、油毡、顺水条、挂瓦条及平瓦组成。油毡是防水的加强措施，挂瓦条架在顺水条上便于油毡上面的雨水通过，大量雨水顺瓦面从檐口自由下落，若有需要可在封檐板上装镀锌铁皮天沟和落水管，把雨水引至地面排走。

屋面坡度应考虑瓦的不透水性和盖缝的严密性，并与地区暴雨、大风多雪情况有关，一般陶瓦、水泥瓦的高跨比H/L＝1/2 ～1/3。北方严寒积雪地区屋面可采用较大的坡度。

2.平屋盖

平屋盖除在形式、构造和材料均与斜屋盖有区别外，一般屋面坡度小于5%。由于屋盖的坡度较平，要求屋面具有良好的防水性能，因此必须注意选择适当的防水材料和胶结材料，并注意施工技术，使屋面的质量得到保证。

平屋盖的构造也是由屋面及支承结构组成。屋面结构包括防水层及面层，支承结构包括承重结构的基层和防寒隔热的间层两部分。当采用不保暖的平屋盖时，支承结构只有承重基层部分。

（1）支承结构。承重基层由主梁、次梁和板组成（当跨度较小时可将屋面板直接搁在墙上）。屋面荷载通过屋面板传给次梁，次梁传给主梁再传给墙或柱上。

承重基层常采用钢筋混凝土预制梁、板。若预制构件运输吊装受到限制或使用上有特殊要求时，可以用现浇钢筋混凝土梁、板。

钢筋混凝土梁可做成矩形、T形，工字形，设计按有关规范进行。

有保温隔热要求的平屋盖，常用的保温隔热材料有炉碴、矿渣、泡沫混凝土板，多孔陶土板等，保温层厚度应根据当地气温条件，及所采用材料的导热性能决定。在保温层下可用一毡二油或两层热沥青的隔气层，以免凝聚水破坏保温层。

在不放保温层的屋盖上，找平层放在承重结构的上面；有保温层的屋盖找平层则放在保温层的上面，并做出一定的坡度，一般用20mm厚的水泥砂浆抹面。

（2）屋面。防水层必须有较强的防水性，且不易产生裂缝。根据材料不同常做成柔性防水层，即以沥青、油毡等柔性材料铺设和黏结的防水层，通常有三毡四油及二毡三油两种做法。刚性防水层，是以细石混凝土或防水水泥砂浆等刚性材料作防水层。刚性防水层较柔性防水层造价低但没有伸缩性，宜用于屋面平整、无较大振动、地基沉陷比较均匀以及气温差别较小的地区。

面层是用来保护防水层使其不受气候影响及机械破坏。泵房属于不上人的平屋盖，在防水层上面常铺一层绿豆砂（4～6mm的卵石或碎石）作为面层。

（3）平屋盖的排水。一般用外部排水，即水落设备置于室外。集水口用排出的形式，或在女儿墙上每隔一定距离（10～15m）预留孔洞，用镀锌铁皮漏斗与墙外落水管相连接，使雨水沿落水管排至地面排水沟。此外也可采用自由落水，雨水经过挑檐自由落下，经地面散水坡汇入排水沟。

3.屋盖所受的荷载

（1）恒载。恒载是指屋盖结构各层材料自重。可参阅工业及民用建筑手册。

（2）活载。活载是指使用与施工过程中作用在结构件上可变荷载。如人群、设备、雪载、风载等。

1）屋面活载。泵房屋盖一般不上人，其屋面活载以50kgf/m2 计。

2）屋面集中荷载。按施工或检修时集中荷载（如人和小工具）为80kg进行验算。

3）雪载。屋面水平投影面上所受的雪载，与屋面的形式和建筑物所在地区积雪深度有关，雪载可按式（2-11）计算：

式中　C——屋面积雪分布系数，按不同的屋面形式查荷载规范，一般屋面C＝1；

S0——基本雪载，根据地区查荷载规范。

因屋面活载与雪载不会同时存在，故不必同时考虑，设计时可取两者中较大值。

4）风载。作用在屋面上的风荷载W （kgf/m2）应按式（2-12）计算：

式中　W0——基本风压，kgf/m2；

KZ——风压高度变化系数，可从有关规范中查得；

K——风载体型系数，可从有关规范中查得。

当风载与恒载及其他活载组合时，除恒载外，风载和其他活载均应乘以组合系数0.9。但当风载与恒载组合时，或者对于高耸房屋当风载与恒载及其他活载组合时，风载不应降低。

（二）吊车梁

1.设计条件

吊车梁是有吊车的泵房中的重要构件之一，它主要是承受吊车在启动、运输、制动时产生的各种移动荷载。

大中型泵房常装有单台检修吊车，起重吨位不大，且极少在最大荷载下工作，使用又不频繁，操作时间百分数（JC%）较低为轻级工作制。

设计吊车梁时必须考虑这些特点，据TJ10—74《工业与民用建筑钢筋混凝土结构设计规范》规定，承受轻级工作制的吊车，吊车梁可不验算重复荷载作用下的疲劳强度。

泵房吊车梁一般多采用单跨简支梁，也可作成多跨连续梁。单跨简支梁多采用钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土，预制吊装构件，一般做成T形截面。

2.作用在吊车梁上的荷载

由于吊车梁承受吊车荷载比较复杂，有垂直、水平荷载（且是移动荷载）又有冲击振动作用，因此必须了解如何确定其设计荷载值，及内力变化规律。

（1）恒载。恒载包括梁自重以及梁顶以上的混凝土垫层、吊车轨道、联结件等重量。梁自重按实际截面确定，梁顶以上荷载按有关手册、图集查得，均以匀布荷载计算。

（2）活载。即吊车荷载。包括垂直荷载及水平横向荷载。

1）垂直轮压。最大轮压Pmax：其值可由吊车产品样本中查得，也可根据小车可以达到的实际极限位置来决定，每个轮子的最大轮压(www.xing528.com)

式中　G1、G2、G3——吊车，小车，起吊物重量，t；m——作用在一根吊车梁上的轮子数；LK——吊车跨度，m；

l——吊钩至吊车梁轨道中心的极限距离，m。

计算吊车梁及联结部分强度时，吊车垂直荷载应乘以动力系数，轻级工作制可取1.1。

吊车梁内力计算及截面设计可参照有关教科书及计算手册进行。

2）水平横向荷载。当小车突然刹车时会产生横向水平制动力，即水平横向荷载，其作用点为轨道顶，方向与轨道垂直，并具有正、反两个方向，计算时可取小车重G2 及起吊物重G3 总和的5%并分布在m个轮子上，即按式（2-14）计算：

横向水平制动力不必乘以动力系数，梁在横向水平制动力作用下，在水平方向受弯、内力计算同垂直方向一样，但不算自重等恒荷。

手动吊车在刹车时产生的水平力甚小可忽略不计。

可见，设计泵房吊车梁应进行恒载与吊车垂直荷载作用下垂直截面的强度与挠度计算；应进行在吊车横向水平荷载作用下垂直截面的强度校核（不计梁肋的作用）；应进行在吊车横向荷载与垂直荷载偏心作用下断面的抗扭强度校核。

设计采用钢筋混凝土单跨简支吊车梁时可根据吊车起重吨位，吊车跨度及泵房柱距，尽可能选用国家建筑构件图集，可不必进行计算。

（三）外墙结构

泵房四周的外墙，主要用来挡风雪、隔热、保温，并承受上部屋面系统的荷载。外墙沿房屋短向布置的墙称为横墙，两端的横墙称为山墙；沿房屋长向布置的墙称为纵墙或檐墙。

外墙主要由墙身、檐口及勒脚三部分组成，而墙身又包括门、窗洞及其过梁、圈梁、壁柱等。

外墙除承受垂直荷载外，并要求具有一定的抗风压能力。为此，在设计时应按荷载的大小及所采用的材料、墙长、墙高，计算出必要的墙厚，以满足强度与稳定要求。

1.墙身

（1）墙体结构。泵房墙体大多采用砖结构，其厚度为24cm或37cm（即一块或一块半砖）。当墙体上直接承受较大的集中荷载或有吊车作用时，则应做成带壁柱的墙垛。墙垛比墙常突出12～24cm或37cm等，承重砖墙与屋架或屋面大梁组成排架。当吊车起重吨位较大时，可做成钢筋混凝土立柱，与屋架或与屋面大梁组成排架结构，承受屋面系统的荷载及吊车荷载，而墙仅起防护结构的作用。

砌墙体的材料一般是黏土烧制砖，我国现行规格为24cm×11.5cm×5.3cm，标号一般为50号、75 号、100号、150号等，以75 号和100号用得最多。砌砖用的砂浆标号一般为10号、25 号、75 号和100号等。常用的是10号和25 号，对有振动荷载的泵房墙体用砖标号不得低于75 号，砂浆不低于25 号。为了保护墙体还应以较密实的水泥砂浆勾外墙缝。

（2）门、窗过梁和圈梁。门、窗过梁就是在门、窗洞口顶上放一根横梁，其作用是为了支持门、窗口以上的墙体重，并将其传给门、窗两边的墙体。过梁以上的墙体，由于砌块相互搭接和砂浆的胶结只将一部重量传给过梁，其他重量传给了两侧的墙。泵房常用钢筋混凝土过梁，对于门窗跨度不大于1.5m时，可用钢筋砖过梁。

圈梁是连续设置在纵横墙的同一水平上的梁，并与立柱连接，尽可能做成封闭圈，用以加强泵房的整体刚度，防止振动荷载及地基不均匀沉陷对房屋的影响。泵房心圈梁多用钢筋混凝土圈梁，一般在檐口部分设置一道，也有将其放在基础面上，对于纵墙较高和较长的泵房，沿着墙体在一定的高度上可增设圈梁。圈梁宽度一般与墙厚度相同，高度20～25cm，主筋不少于2φ10，箍筋为φ4或φ6，每20cm放一个。

设计时，可考虑圈梁兼作过梁用，在穿过门窗顶的部位应按过梁受力要求配筋。

2.其他结构

（1）变形缝。包括沉降缝、伸缩缝、地震缝。

沉降缝：地基强度不均匀或泵房相邻部分的高度，荷载和结构形式有较大差别时应设沉降缝，即将泵房从基础到屋盖分成几个独立的部分，彼此间留有空隙，使其自由下沉不受牵制。

伸缩缝：泵房因气候温度变化而产生变形，故必须设伸缩缝。一般当墙长超过60m以上时应设伸缩缝一道，只将基础以上的墙身分开，其缝宽与沉降缝相同，大约2～3cm。

地震缝：在地震区的泵房，按规定的要求亦应设地震缝，以防地震对泵房的破坏。地震缝的空隙不应小于5cm，设计时应与沉降缝、伸缩缝统一考虑。

（2）檐口。屋盖与墙身相接处称为檐口，它对墙身起保护作用。檐口可做成包檐与挑檐两种，前者是在外墙上部砌高出屋檐的女儿墙，将屋檐挡住；后者则将屋盖挑出墙外，做成露檐或封檐等不同形式，伸出尺寸和形式主要依据泵房高度及所采用的材料而定。

（3）勒脚。墙身下面加厚部分称为勒脚。这一部分接近地表面，常受雨雪侵蚀、机械撞击和地下水的化学侵蚀而风化剥落，影响泵房的坚固，因此要求以坚固耐久的材料建造，可用普通的砖石制作外皮，用混凝土贴面，或水泥砂浆抹面即可。为了保护勒脚沿外墙四周应做散水与排水沟。

（四）门、窗

1.门

主要供设备及人群出入用，亦可兼作通风采光。泵房一般设检修间大门、配电间防火门及泵房便门。

检修间大门，对于有吊车的泵房要求能通行汽车，常用通行汽车的大门尺寸为300cm×330cm或330cm×360cm，若通行重型载重汽车，大门则需用360cm×420cm等。大门可做成开关门（外开门）或推拉门、折门等。配电间防火门要满足搬运配电间最大配电柜的需要，并做成外开门。便门可设在通往生活区及进泵房方便之处。

泵房门常用木门或钢木门，当具有防火或其他要求时可用钢门。

2.窗

窗是用作通风和采光的，其选型及尺寸与泵房面积、空间大小、气候因素及泵房的通风措施等因素有关。一般门窗面与室内地面面积之比应不小于1/5～1/7，以利自然通风。

泵房一般用木制开关窗、翻窗及活叶窗等，当具有防火或用机械开关以及有其他特殊要求时可选用钢窗。

门窗设计可选用标准图。工业与民用建筑的常用尺寸为：门宽在80～100cm之间以10cm为模数，120cm以上以30.0cm为模数，如150cm、180cm、210cm等，门高自210cm开始以30cm为模数，如240cm、270cm、300cm等，窗的宽高尺寸都以30cm为模数。

（五）基础

基础是泵房的地下部分。它的作用是将泵房自重、屋盖面积雪重及泵房内所承受的人和设备等重量传给地基。地基和基础共同保证泵房的坚固、耐久和安全。因此要求它们具备足够的强度和稳定性，以防泵房因沉降过大或不均匀沉降而引起的裂缝和倾斜。

基础的强度和稳定性，不仅决定于基础的形状及材料的选用，还有赖于地基的性质。为了确定地基的性质及其承载能力，必须进行工程地质勘察。

选择地基与基础又与泵房荷载的大小及其结构措施有关，因此在设计时，地基、基础与泵房的结构措施应统一考虑，选择经济可靠的方案。

1.基础的埋置深度

基础埋置深度应使基础底面设置在承载能力较大的老土层上，如填土层太厚，就要采取措施加强地基承载能力如打桩、换土等。同时，基础底面亦应设在冰冻线以下，在地下水位较高的地区，还要设在最低地下水位以下，以防水的结冰和融化、地下水位的上升和下降而增加泵房的沉降量和引起不均匀沉陷。

2.基础的类型和构造

基础的形式、大小与上部荷载及地基情况有关，一般须通过计算决定。泵房常用的基础有以下几种，如表2-14所示。

（1）砖基础。用于荷载不大，基础宽度较小，土质较好及地下水位较低的地基上。它由墙及大方脚组成，常砌成台阶形，基础高宽比h/L 应大于1.5，即两翼挑出宽L 为24cm时，高h 至少为36cm，以保证基础底面最外层部分仍处于压力传递角的范围内。

由于基础埋在土中比较潮湿，需采用不低于75 号的黏土砖及不低于50号的水泥砂浆砌筑。

表2-14　常用基础类型

分基型泵房基础多采用砖基础。

（2）灰土基础。当基础宽度和埋深较大时，为了节约大方脚用砖而采用这种形式，它是由砖基础墙、大方脚及灰土垫层所组成。灰土垫层通常用3∶7 石灰与黏土拌成，一般可采用30～45cm厚，每15cm俗称一步。灰土基础不宜做在地下水及潮湿的土层中。

（3）混凝土基础。在地下水位较高、泵房荷载较大时，可用混凝土基础。其可以浇制成任何形式。当基础总高小于35cm 时，截面常做成矩形；高度大于35cm 小于1m 时，选用踏步形；当基础宽小于2m 高度大于1m 时，如施工方便常选用梯形。基础高宽比h/L应大于1。所采用混凝土标号根据计算决定，一般不低于50号。

（4）钢筋混凝土基础。当泵房荷载较大，地基承载力又较差及采用上述基础不经济时，可用钢筋混凝土基础。

在泵房设计中多做成钢筋混凝土独立基础，用于钢筋混凝土吊车柱下。现浇柱下独立基础常做成角锥体或台阶形；预制柱下独立基础常做成杯口形式，所以也叫杯形基础。

由于基础底面加有钢筋，抗拉强度较高，基础高宽比上述基础小。