山西吕梁污水处理厂拱形屋顶工程设计方案

山西吕梁交城县污水处理厂拱形波纹钢屋盖工程是一项大型、多跨度的环境工程设施。该项目采用拱形波纹钢屋盖覆盖各处理池，屋顶形式多样，跨度从4.25米至33米不等，包括大型单跨屋盖、连跨屋盖和环形屋盖。工程采用YJ3504型拱形波纹板，下部采用钢柱悬臂结构支撑，建筑高度10.95米。该工程既要满足污水处理的通风排气要求，又要确保结构的安全可靠和经济合理。

工程规模与构成

项目概述

• 项目地点：山西省吕梁市交城县
• 工程类型：污水处理厂拱形屋顶工程
• 建筑高度：10.95米（室外地坪至屋顶）
• 结构类型：地上一层，钢柱悬臂结构
• 屋盖类型：金属薄壁拱形波纹钢屋盖
• 屋顶板型：YJ3504型

各建筑物规格

• 1栋：跨度33米，长度33米（大型单跨主池）
• 1栋：跨度24米，长度30米（处理池）
• 1栋：跨度10.3米，长度12.46米
• 1栋：跨度6.85米，长度12.46米
• 2栋：跨度7.23米，长度26.86米（连跨屋盖）
• 2栋：跨度9.33米，长度49米（长条形处理池）
• 环形屋盖：跨度4.25～7米不等（环形处理设施）

设计基本要求

设计依据与规范

• GB50068-2001《建筑结构可靠度设计统一标准》
• GB50009-2012《建筑结构荷载规范》
• GB50011-2010(2016年版)《建筑抗震设计规范》
• GB50010-2010(2015年版)《混凝土结构设计规范》
• GB50017-2017《钢结构设计标准》
• GB50016-2014《建筑设计防火规范》
• GB50018-2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》
• GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》
• CECS167:2004《拱型波纹钢屋盖结构技术规程》

安全等级与使用条件

• 抗震设防烈度：7度
• 设计地震分组：第二组
• 地震加速度：0.15g
• 抗震设防类别：丙类
• 建筑结构安全等级：二级
• 设计使用年限：30年
• 耐火等级：三级
• 计量单位：长度mm，角度度，标高m，强度N/mm²

工程荷载设计标准

• 50年一遇基本风压：0.40kN/m²
• 50年一遇基本雪压：0.30kN/m²
• 地面粗糙度：B类
• 钢屋盖活荷载：0.30kN/m²

材料选用与技术指标

钢屋盖板材

• 材料来源：上海宝钢
• 材料类型：TS280GD钢板（YT6820型彩色镀锌钢板）
• 33.0m跨板厚：1.6mm
• 屈服强度：不小于280MPa
• 抗拉强度：不小于320MPa
• 板型：YJ3504型拱形波纹板

下部钢结构材料

• 钢天沟：5mm钢板折弯成型，Q235B级钢材
• 钢柱：Q235B级钢材
• 钢梁：Q235B级钢材
• 焊条：E43系列焊条（Q235B与Q235B焊接）
• 基础混凝土等级：C30
• 垫层混凝土等级：C15

材料质量要求

所有钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格证；对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。

拱形屋顶制作与安装工艺

屋顶制作过程

• 成型设备安装就位
• 将金属平板压成直梯槽板
• 再将直梯槽板压成拱型屋盖板
• 采用封边机将成型的小单元板每三块拼接成一大块单元板

构件运输与检验

• 在运输和操作过程中应采取措施防止构件变形和损坏
• 安装前应对构件进行全面检查：数量、长度、角度等
• 构件堆场应事先平整夯实，并做好四周排水

屋顶安装步骤

• 制作钢天沟并通长焊接于柱顶上（同一水平线）
• 在地面用封边机将小单元板拼接成大单元板
• 板底喷涂50mm厚聚氨酯保温层
• 用吊车起吊屋顶并采取有效措施确保结构稳定
• 屋盖板就位后，用自攻螺钉将拱脚栓接于连接角钢上
• 将吊顶预埋件置于单元板缝中
• 每两块单元板用封边机咬合

焊接与涂装工艺

焊接工艺要求

• 选择合理的焊接工艺及焊接顺序，减小焊接应力及变形
• 焊缝质量等级：三级
• 图中未注明焊缝高度：6mm
• E43系列焊条用于Q235B与Q235B的焊接

钢结构涂装

• 次钢构件：手工除锈（除锈等级St3）后喷涂保养底漆
• 主钢构件：喷砂/抛丸除锈（除锈等级Sa2.5）后喷涂保养底漆
• 涂层程序：先涂两道底漆，制作完成后再涂两道面漆
• 最后一道面漆：在安装完工后涂制
• 涂膜总厚度：不小于150μm

保温层喷涂

• 起吊前应于板底喷涂50mm厚聚氨酯保温层
• 起吊安装完毕后，对破损处进行补涂
• 保温层有效保护屋面，提高隔热性能

维护与保养要求

维护制度建立

工程交付使用后，应根据屋盖所用彩涂板的维护年限和屋盖支座的使用条件制定维护制度和措施。

定期检查维修

• 定期三到五年对屋盖进行检查和维修
• 维修和加固应在专业人员的指导下进行
• 拱脚部分用C20细石混凝土填实，防渗漏

设计建议

在拱形波纹钢屋盖验收后，建设单位应指定土建施工单位在拱脚部分用C20细石混凝土填实，防止渗漏，确保长期使用效果。下部结构的设计应考虑拱形波纹钢屋盖的最不利支座反力。

常见问题

33米跨度的拱形屋盖能否承受污水池上方的各类荷载？

能够。该工程采用TS280GD+Z型高强度钢板，1.6mm厚度，屈服强度280MPa，抗拉强度320MPa，配合合理的拱形结构设计和下部钢柱悬臂支撑，能够安全承受污水处理设施可能产生的各类荷载，包括风荷载、雪荷载和运营中的附加荷载。

环形屋顶的跨度为何变化这么大？

环形屋顶（跨度4.25～7米）覆盖的是环形或不规则形状的处理池，跨度大小取决于每个特定位置处理池的实际宽度。设计时需要分别计算每个位置的跨度，采用不同规格的屋盖板。采光带的设置（共5条）既满足通风排气的需要，又方便对池内设备的观察和维护。

聚氨酯保温层的作用是什么？

50mm厚聚氨酯保温层有多重作用：提高屋面的隔热性能，减少室内外温度差异导致的凝结水；同时增加屋盖的整体刚度；改善施工安全性（喷涂保温层后屋盖更易固定）；增强屋盖的隔音效果。这对污水处理厂的舒适度和设备寿命都有帮助。

小结

山西吕梁污水处理厂拱形屋顶工程采用多种跨度的拱形波纹钢屋盖，从4.25米至33米不等，充分体现了拱形屋盖在复杂应用场景中的灵活性和经济性。江苏杰达钢结构工程有限公司在此类环保工程的设计和施工中积累了丰富经验，能为污水处理、粮食储存、工业厂房等各类建筑提供定制化的拱形屋顶解决方案。如需了解更多关于拱形屋顶的设计、施工或维护方面的信息，欢迎与我们联系。

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