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屋顶水箱解析

 随着我国经济、工业的发展,人们对生活要求的提高,更体现在了一些细稍末节上,最近这几年来在一些建筑成套化改造或者加层时,经常碰到砼水箱自重大,建筑结构无法承受,且施工周期长,影响正常供水等情况。我们在某幢12层高层住宅结合大修加层至14层时,就遇到了这一问题。在拆除2只屋顶砼水箱后续建时发现需再建的砼水箱自重30t,装满水后总重达90余t,墙体结构难以承受。为此,我们设计了两组圆柱型高强度薄壁不锈钢水箱组,每组3只并列安装,单只水箱容水量为12m3,但每只水箱重仅1.5t,有效地减轻了自重,解决了这个难题。



       该屋顶水箱实际运行两年来,一切技术状况良好,体现出安装便捷,清洁卫生,管理方便,使用周期长等特点,运行中还可灵活切换投入水箱的个数,既增加了供水安全可靠性,又避免了水质二次污染,且造价低,与同容积砼水箱造价相比,节约经费19.80万元。现将超薄型大吨位不锈钢屋顶水箱组设计应用有关问题归纳如下。


1 薄壁不锈钢屋顶水箱钢种选择与强度质量、理化稳定性的要求


        以较大容量的薄壁不锈钢屋顶水箱组,取代传统的钢筋砼水箱,首先着眼点是自重轻,强度大。另一个关键则为确保一个储水容器自身不污染水质,钢种在长期运行中,必须具备对人体卫生、安全、无害。


   1.1 不锈钢水箱的强度质量


        由于我们设计的不锈钢水箱组,选用的板厚为0.8mm~1.0mm,如此厚度,贮存大容量液体后能否达到强度上的要求,引起一些人的怀疑,有关技术资料和设计数据表明,用料厚度虽然较薄,但材料具有强度高,韧性大,延伸性好的特点,只要把握好生产制作中的关键,设计制作大容量不锈钢储水容器无可非议,可以获得成功。 


   1.2 不锈钢种的理化稳定性


       高层建筑不锈钢屋顶水箱,作为几百家住户的一个储水容器,水质的污染与否直接影响到人民身体健康,应在长期的运行过程中,不氧化、不生化,免于锈蚀和重金属铬、镍离子的生成析出。为此,我们设计制作不锈钢种日本牌号为SUS304(相当于国产OCi18Ni9牌号),从SUS304资料说明可以看出,该类钢种属奥氏体不锈耐酸钢,有良好的耐腐蚀性能和金属压延性能,对强氧化酸有耐腐蚀性。由此可见,以此作水箱体材料,完全可以抵御运行中低浓度氯酸(HCl),次氯酸(HClO),弱氧化性碳酸(H2CO3)等酸的作用,保障了水容器不污染水质的前提条件。


2 不锈钢水箱组设计布置方式和水力计算依据


   2.1 确定水箱组的布置方式


        因建筑呈Z字状长条型,且住户多,平均每层23户,大楼改造前,采用同一泵组同时向两个砼屋顶水箱供水。虽然在离泵房供水管路较长的2号水箱内,安装了液位控制器,且两个水箱进水还辅以水位控制浮球阀,但由于水压差异,进水量不均,经常造成球阀杠杆断裂失控而溢水,有时两个屋顶水箱用水量悬殊,使其中一个水箱断水,影响住户的用水环境。对此,我们结合大楼加层大修以及适应大楼屋顶平面,对两组不锈钢屋顶水箱进行重新设计布置,采用并联式水箱组,且在两组水箱之间安装连通环流管(见图1),使两组水箱蓄水互补,高程平衡,杜绝两水箱组因进、出水量差异产生的常见顽症,断、溢水事故。

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