如何确定水池侧壁的计算高度
关于矩形钢筋混凝土水池计算的总结
关于矩形钢筋混凝土水池计算的总结梁永涛摘要：水池是污水处理工程中常见的用人工材料修建、具有防渗作用的水处理设施。
结合某污水处理厂储泥池的设计工作，对矩形钢筋混凝土水池的设计计算进行总结。
关键词：矩形钢筋混凝土水池计算总结水池是污水处理工程中常见的用人工材料修建、具有防渗作用的水处理设施。
根据其地形和土质条件可以修建在地上或地下，即分为开敝式和封闭式两大类；按形状特点又可分为圆形和矩形两种；因建筑材料不同可分为：砖池、浆砌石池、钢筋混凝土池等。
因此，在实际工程的设计中，应充分对所设计水池的环境及结构特点进行分析，完成该水池的设计工作。
本文结合某污水厂储泥池的设计过程对矩形水池的计算进行总结一、水池结构的设计假定1、使用材料的假定在水工构筑物的设计工程中，应首先确定该水池的结构类型，该储泥池为半地下式敞口矩形水池，因此，建议采用钢筋混凝土材料。
根据《给排水工程构筑物结构设计规范》GB50069-2002第3节的规定：3.0.1、贮水或水处理构筑物、地下构筑物的混凝土强度等级不应低于C25；3.0.3、钢筋混凝土构筑物的抗渗，宜以混凝土本身的密实性满足抗渗要求。
构筑物混凝土的抗渗等级要求应按表3.0.3采用；3.0.6、最冷月平均气温低于-3℃的地区，外露的钢筋混凝土构筑物的混凝土应具有良好的抗冻性能，并应按表3.0.6的要求采用。
混凝土的抗冻等级应进行试验确定。
表3.0.3 混凝土抗渗等级Si的规定表3.0.6 混凝土抗冻等级Fi的规定因此，该储泥池采用C30混凝土，抗渗标号S6，抗冻标号F150；钢筋采用HPB235（Ⅰ级）及HRB335（Ⅱ级）。
2、计算尺寸假定该储泥池为半地下式敞口水池，池外地面距池內底2700mm，储泥池净尺寸4000mm×5200mm×4800mm（长×宽×高），池顶设悬臂式走道板，走道板厚度120mm，地下水位远低于池底板。
因该池工艺设计有防水套管，结合设计经验，暂定池壁厚度300mm,底板厚度350mm。
如何确定水池侧壁的计算高度[1]
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(上海佳构软件科技有限公司，2015/11)
问 分
题：
当水池底板很厚时，如何确定水池侧壁高度？
析：
考虑侧壁、底板节点处的应力分布及变形情况，以及计算水头高度对底板产生的应力的影响。
佳构公司经过分析，认为水池侧壁的计算高度，即水池侧壁起算点在底板厚度的具体位置，与底板 厚度无关，而与侧壁厚度相关。 佳构公司建议采取如下方法：
H h 0.5t H h 0.5b
其中，h 为侧壁净高，t 为侧壁厚度，b 为底板厚度。 图 A 水池适用公式(1)，图 B 水池适用公式(2)。
(b t ) (b t )
(1) (2)
图 A，公式(1)
图 B,公式(2)
加
载：
在施加水池侧壁荷载时，计算侧壁高度 H 所增加的 0.5b、或 0.5t 高度范围内，不施加水压。 在佳构 STRAT 软件的操作中，可以将侧壁超元在对 0.5b（或 0.5t）高度处拆分开，这样可以侧
2
1
计算模型
整体模型加载 底部 0.5b（或 0.5t） 不加水压
侧壁加载 底部 0.5b（或 0.5t） 不加水压
对三个计算模型进行基础协同计算，在内水压的工况下，水池侧壁受力状态如下图：
整体模型侧壁内力
侧壁内力切面
侧壁内力切面
模型 I 侧壁内力
模型 II 侧壁内力
模型 III 壁计算高度不同，对侧壁产生的应力也不相同。模型 I 中 水池侧壁压力最大值达到 25.6849；模型 II 中，水池侧壁压力最大值达到 21.7967；模型 III 中， 水池侧壁压力最大值达到 22.4782。 从算例可见，对于水池结构，侧壁的计算高度的选取重关重要。
水池侧墙及抗浮计算EXCLE自动计算公式
0.0033 0.55
203.5 mm 15.46861595 mm 砼受压区高度符合要求
737.3373603 mm2
2.2.2 选钢筋
第一排钢筋的直径 第一排钢筋的根数 第一排钢筋间的净距 第一排钢筋的总面积 第二排钢筋的直径 第二排钢筋的根数 第二排钢筋间的净距 第二排钢筋的总面积 实配钢筋的总面积 实配钢筋/计算钢筋 受弯构件纵向受拉钢筋的实际配筋率 受弯构件纵向受拉钢筋允许的最小配筋率
14 mm
10
86 mm 1539.3791 mm2
0 mm
0
无第二排钢筋
mm 0 mm2 1539.3791.384844775 %
0.2145 %
结论
满足最小配筋率的要求
2.2.3 裂缝计算
受拉区纵向钢筋的等效直径 有效受拉砼截面面积 按有效受拉砼截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数 构件受力特征系数 设计值/标准值 按何载效应的标准组合计算的弯矩值 按何载效应的标准组合计算的钢筋砼构件纵向受拉钢筋的应 力 钢筋的弹性模量 按何载效应的标准组合计算的最大裂缝宽度 最大裂缝宽度限值
受拉区纵向钢筋的等效直径 有效受拉砼截面面积
h0=
fc= ft= ftk= α 1=
fy= ES= β 1= ε cu= ζ b= xb=
x=
As=
370 mm 30
14.3 N/mm2 1.43 N/mm2 2.01 N/mm2
1 HRB335
300 N/mm2 200000 N/mm2
0.8 0.0033
水池： 单向板侧墙(顶部简支，三面固结)
1 内力计算
水池侧壁的计算长度 水池侧壁的计算高度 水池地下最高水位距设计地面的距离 水池的侧壁厚度 地下水位以上土的重度 据地质报告填土的内摩察角 水池侧壁配筋计算时取用的土的有效浮容重度 水池侧壁配筋计算时侧压力设计值的荷载分项系数 水池附近的地面荷载 水池上附土荷载 水池侧壁高宽比
矩形水池设计及池壁计算
矩形水池设计及池壁计算矩形水池是一种常见且简单的设计，适用于多种场景，例如后院的游泳池、农场的灌溉池等。
本文将介绍矩形水池的设计步骤以及池壁计算。
1.设计步骤：(1)确定水池的尺寸：首先要确定水池的长度、宽度和深度。
这取决于使用水池的目的和场地的可用空间。
一般来说，游泳池的长度应大于25米，宽度应大于10米，深度应为1.2米至1.5米。
(2)布置水池的位置：找到合适的场地来安放水池。
确保场地平坦、无障碍物，并有足够的空间容纳水池和周围的设施。
(3)地基准备：在水池位置的地面上清除杂草、石头和其他障碍物。
确保地面平整，并打入木桩用于标记水池的边界。
(4)确定池壁材料：选择适合的池壁材料，常见的有混凝土、砖块、钢筋网等。
具体选择取决于所需的强度、耐久性和美观度。
2.池壁计算：(1)砖块池壁计算：首先根据池壁的高度和厚度确定需要多少砖块。
计算公式为：砖块数=池壁长度x池壁高度x每平方米砖块的数量。
然后根据砖块的尺寸计算所需的水泥、砂子和其他建筑材料的数量。
(2)混凝土池壁计算：混凝土池壁的计算相对复杂一些。
首先计算水池的体积：水池体积=水池底部面积x水池深度。
然后确定混凝土的用量：混凝土用量=水池体积/混凝土的容积。
最后根据混凝土的配比计算需要的水泥、砂子和石子的数量。
(3)钢筋网池壁计算：钢筋网是一种常用的池壁材料，可以提供更好的强度和耐久性。
首先确定钢筋网的尺寸和直径。
然后根据池壁的高度、长度和钢筋网的规格计算所需的钢筋网数量。
计算公式为：钢筋网数量=(2x池壁高度x池壁长度)/钢筋网的间距。
以上是矩形水池设计及池壁计算的基本步骤和公式。
在设计和计算过程中，还需要考虑到水池周围的设施，如潜水泵、过滤器和水处理系统等。
同时，确保水池的建设符合当地的建筑法规和安全标准。
最后，建议寻求专业工程师的帮助，以确保水池的设计和建设质量。
水池计算
水池计算书水池概况：有顶盖地上式矩形水池，平面尺寸5m ×8.2m ，池壁净高6.0m ，设计水深5.7m ，材料采用C40混凝土和HRB400级钢筋，工艺提供池内水容重311/w r kN m =,池壁保护层c=35mm.材料及相关条件：混凝土强度等级：C40 219.1/c f N mm = 21.71/t f N m m= 22.39/tk f N mm = 226.8/ck f N mm = 423.2510/c E N mm =⨯钢筋 HRB400级 2360/y f N m m= 522.010/s E N mm =⨯ 荷载计算：池内水压力:011 5.762.7(/)wk w p r H kN m ==⨯=1.27 1.2762.779.63(/)wk p p kN m ==⨯=水内CB1轴水池池壁计算 1.池壁厚度估算57000.6958200H l == , 按三边固定，顶部自由计算，查表得0.0276α=-, 0220.027679.63 5.771.41(./)y M pl kN m m α==-⨯⨯=-假设配筋率00.5%s A bh ρ==3600.0050.09419.1y Cf f ξρ==⨯= 221(1)1(10.094)0.09022s a ξ----===0.5(10.5(10.94s γ==⨯=0217.4()h mm === 参照此值，池壁厚度为取h=300mm 。
2. 池壁内力计算池壁内力计算（三边固定，顶部自由），h=300mm池壁竖向计算高度取 5.7y l m =水平向计算长度8.2x l m = / 5.7/8.20.695y x l l == 池壁外侧内力计算: 内侧水平向固端弯矩：0220.020479.63 5.752.78(./)x M pl kN m m α==-⨯⨯=-竖向底端固端弯矩：0220.027679.63 5.771.41(./)y M pl kN m m α==-⨯⨯=-竖向跨中弯矩：220.006279.63 5.716.04(./)y M pl kN m m α==⨯⨯= 水平跨中弯矩：220.006779.63 5.717.33(./)x M pl kN m m α==⨯⨯= 3. 池壁配筋计算(1)内侧水平钢筋按受弯构件计算052.78./xM kN m m = 62252.78100.03919.11000265s c o M f bh α⨯===⨯⨯ 相应的ξ=0.039<ξb=0.614。
消防水池侧壁SQ2计算书
(H1*γ+(H0-H1)*γ')*K or *(K(H+H0-H1)*γ'+H1*γ)*K
HO*γ
0.00 (H0-H1)*γw or 0 20.00 (HO+H-H1)*γw
实际配筋 支座钢筋
钢筋直径(mm) 钢筋间距(mm) 钢筋实际面积(mm2) 配筋率ρ（%）
14 100 1538.60 0.77 满足
7.72 Qa*H2*0.0298 48.73
六、人防组合荷载 三角形荷载Qa(kN/m2) 均布荷载Qb(kN/m2)
20.00 45.00
八、配筋计算
支座 截面抵抗矩系数αS
γs=(1+(1-2αS)1/2)/2
钢筋面积As(mm2)
0.11 M/α1fcbh02 0.94 (1+(1-2αS)1/2)/2 1105.26 M/γsfyh0
45.00
1.50 1.20
七、弯矩设计值 M
支座弯矩 均布荷载(kN*m/m)
跨中弯矩
三角形荷载(kN*m/m) 合计(kN*m/m)
均布荷载(kN*m/m) 三角形荷载(kN*m/m)
合计(kN*m/m)
72.90 Qb*H2/8
17.28 Qa*H2/15 90.18 41.01 Qb*H2*9/128
0.00
2、支座裂缝验算 短期弯矩Ms(kN*m) 长期弯矩Ml(kN*m) ρte=As/0.5bh
ρte实际取值（ρte≥0.01） σsk=Ms/0.87h0As (N/mm2) 纵筋等效直径deq=d/ν(mm) ψ=1.1-0.65ftk/ρteσsk ψ实际取值(0.2≤ψ≤1.0)
钢筋外边缘至受拉底边距离c(mm) ωmax(mm)
水池设计经验多种观点汇总
水池设计经验谈水池设计注意几个方面的问题：1、水池壁厚的选取（我建议选取在150~300），因为太厚对温度应力不利，太薄，会对施工造成难度。
2、就是池壁荷载的组合了：一般有两种组合：1）池内有水，池外无土2）池内无水，池外有土3、池壁的计算简图：一般常用3种计算模式1）三边嵌固顶端自由（或简支）的三边（或四边）支撑双向板计算；2）当高宽比过大的时候，可以按两部分的组合（三边嵌固一边自由的三边支撑双向板+水平闭合框架）；3）按悬臂板计算；但是要注意顶端的支撑条件：当和盖板现浇的时候为铰接计算，为预制顶盖时为自由边考虑4、水池底板的计算了：厚度的选择：一般不小于150荷载组合，注意不要遗漏水的浮力计算简图可以采用四边嵌固板计算5、就是一些构造措施了另要注意的一点是：计算池壁的土压力时，活荷载取值不应小于10，而且还要了解一下看看是否过消防车（若过的话，要取相应的荷载）我在实际工作中也习惯按《地下工程防水技术规范》中的要求，在迎水面取钢筋保护层厚度为50mm。
前不久看见一篇文章，有不同观点，也很有道理，所以欢迎大家参与谈论：《PKPM新天地》2004年第三期第6页，四川省建筑设计院胡允棒总工认为地下室外墙迎水面的混凝土保护层厚度不必取50mm。
《地下工程防水技术规范》GB50108-2001中4.1.6条第3款规定已经不是强制性条文，由于《混凝土结构设计规范》GB50010-2002第9.2.1条（强制性条文）规定墙在二a 类环境的混凝土保护层最小厚度为20mm，故地下室外墙迎水面的混凝土保护层厚度可取20mm，不必取50mm。
如坚持取50mm，应参照《混凝土结构设计规范》GB50010-2002第9.2.4条规定，对保护层“采取有效的防裂构造措施”，如配置防裂钢筋网等。
我所计算过的水池当中，大部分的池壁配筋都不是以强度来控制，而是以裂缝来控制，对于一般不出现裂缝的池壁，按δf=0.2mm来取的话，配筋就以它的大小起控制作用了。
水池设计注意几个方面的问题
水池设计注意几个方面的问题1、水池壁厚的选取（我建议选取在150~300），因为太厚对温度应力不利，太薄，会对施工造成难度。
2、就是池壁荷载的组合了：一般有两种组合：1）池内有水，池外无土2）池内无水，池外有土3、池壁的计算简图：一般常用3种计算模式1）三边嵌固顶端自由（或简支）的三边（或四边）支撑双向板计算；2）当高宽比过大的时候，可以按两部分的组合（三边嵌固一边自由的三边支撑双向板+水平闭合框架）；3）按悬臂板计算；但是要注意顶端的支撑条件：当和盖板现浇的时候为铰接计算，为预制顶盖时为自由边考虑4、水池底板的计算了：厚度的选择：一般不小于150荷载组合，注意不要遗漏水的浮力计算简图可以采用四边嵌固板计算5、就是一些构造措施了另要注意的一点是：计算池壁的土压力时，活荷载取值不应小于10，而且还要了解一下看看是否过消防车（若过的话，要取相应的荷载）我所计算过的水池当中，大部分的池壁配筋都不是以强度来控制，而是以裂缝来控制，对于一般不出现裂缝的池壁，按δf=0.2mm 来取的话，配筋就以它的大小起控制作用了。
个人观点：1、水池壁厚的选取，因分地上和地下式，要求并不严格，但太薄也是不好的，一样不利于施工，建议厚度≥200mm比较合理，就是按b＝h/20左右选取（经验值）。
2、就是池壁荷载的工况：1）内水外空2）外土内空同时要考虑水平角隅的计算问题，不可忽略！就是池壁拐角处会有负弯距产生，要加设水平筋。
3、水池底板的计算：厚度不可太小，应按1.2～1.5b池壁厚选取，不然何谈底板是池壁的嵌固啊！4、池壁的计算：底板和池壁的计算不应是单独计算，应该是最后的弯距分配考虑。
当然底板教厚对其影响不大，但是池壁就不同了，池壁根部配筋加大。
5、底板计算还有一种就是多格水池的底板应考虑莫几个格有水别格没水的不利组合计算底板，这是不能忽略的，不能不考虑局部内水对底板配筋的影响。
6、配筋是按标准值0.2mm裂缝控制和设计值强度控制，单一般是裂缝大，这和活载大小有关系。
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如何确定水池侧壁的计算高度
(上海佳构软件科技有限公司，2015/11)
问
题：当水池底板很厚时，如何确定水池侧壁高度？分析：
考虑侧壁、底板节点处的应力分布及变形情况，以及计算水头高度对底板产生的应力的影响。
佳构公司经过分析，认为水池侧壁的计算高度，即水池侧壁起算点在底板厚度的具体位置，与底板厚度无关，而与侧壁厚度相关。
佳构公司建议采取如下方法：
)(5.0t b t
h H >+=(1))(5.0t b b
h H ≤+=(2)
其中，h 为侧壁净高，t 为侧壁厚度，b 为底板厚度。
图A 水池适用公式(1)，图B 水池适用公式(2)。
图A，公式(1)图B,公式(2)
加载：
在施加水池侧壁荷载时，计算侧壁高度H 所增加的0.5b 、或0.5t 高度范围内，不施加水压。
在佳构STRAT 软件的操作中，可以将侧壁超元在对0.5b （或0.5t ）高度处拆分开，这样可以侧壁上下两部分区别加载。
算例：
通过如下算例对比来分析水池侧壁的计算高度对于侧壁的受力状态的影响。
如下图计算模型所示，平面尺寸为6m*3m 的水池，底板厚度b=0.5m ，侧壁厚度t=0.3m,水池侧壁净高为h=4m ，水头高度0h =3米，根据水池侧壁起算点在底板厚度的具体位置，分如下情况讨论：1)
模型I ：水池侧壁起算点取在底板中线b/2位置，此时侧壁高度取H=4+0.25=4.25m 。
同时，距底板b/2=0.25m 处不加水压。
2)
模型II ：根据佳构侧壁建议取值，水池侧壁起算点取距底板t/2位置，此时侧壁高度H=4+0.15=4.15m 。
同时，距底板t/2=0.15m 处不加水压。
3)模型III ：水池侧壁起算点取在底板顶部位置，此时侧壁计算高度取水池侧壁净高，即H=h=4m 。
计算模型整体模型加载侧壁加载
底部0.5b（或0.5t）底部0.5b（或0.5t）
不加水压不加水压
对三个计算模型进行基础协同计算，在内水压的工况下，水池侧壁受力状态如下图：
整体模型侧壁内力侧壁内力切面侧壁内力切面
模型I侧壁内力模型II侧壁内力模型III侧壁内力
从图中可得，在水压作用下，水池侧壁计算高度不同，对侧壁产生的应力也不相同。
模型I中水池侧壁压力最大值达到25.6849；模型II中，水池侧壁压力最大值达到21.7967；模型III中，水池侧壁压力最大值达到22.4782。
从算例可见，对于水池结构，侧壁的计算高度的选取重关重要。