矩形钢制常压水池的结构分析与设计
简析钢筋混凝土的矩形水池结构设计
简析钢筋混凝土的矩形水池结构设计摘要：钢筋混凝土矩形水池对场地适应性较强,特别是在狭长地带,矩形水池可以节约用地和较少开挖。
同时钢筋混凝土矩形水池模板制作简单,模板损失较少,施工简单。
在其结构设计时只有选取合理的结构方案，与实际情况相符合，应用正确的结构计算简图和计算公式，才能把钢筋混凝土矩形水池结构设计的可靠经济。
基于此，本文简述了水池类别及其主要特征，对钢筋混凝土的矩形水池结构设计及其措施进行了简要分析。
关键词：水池；类别；特征；钢筋混凝土矩形水池；结构设计；措施钢筋混凝土矩形水池作为特种结构，被广泛应用于工业与民用建筑的给水、消防、排污工程中。
钢筋混凝土矩形水池池体结构一般由池壁、底板和顶盖（是否封闭加盖由工艺需要决定）所组成。
以下就钢筋混凝土的矩形水池结构设计进行探讨。
1水池类别及其主要特征水池类别及其主要特征：（1）按安放位置来分。
可分为地下、半地下和地上水池。
地下水池与半地下水池受外界温度影响很小，因此而影响的应力也很小。
在水池的使用过程当中，因为水池竖壁外侧有泥土的存在，会形成土压力，所以能够抵消一部分水池内的液体压力，能使水池竖壁长期处于较小的应力状态；但是如果水池埋的过深，将会使水池的顶板和底板所承受的荷载增大，则会使材料量增大，费用也增加。
（2）按形状来分类。
第一、矩形水池：占地小，施工也很方便。
小型水池适合使用矩形水池，当液体深度较浅时，大中型水池也可使用矩形水池；第二、圆形水池：受力均匀合理。
大中型水池由于受力很大，应该使用圆形水池。
（3）按施工材料来分类。
第一、钢筋混凝土水池。
特别适合体积大、抗裂和抗渗性能要求比较高的水池；第二、砖石水池。
就地取材方便，适合地基条件较好、体积小、没有抗渗和抗裂要求或要求较低的水池。
（4）按施工方法分类。
第一、现浇钢筋混凝土水池。
施工技术和施工工序都相对简单，这个方式应用比较多；第二、装配式钢筋混凝土水池。
因为混凝土干缩在预制过程当中就已结束，故能减少混凝土出现早期裂缝，同时能加快施工进度。
浅析钢筋混凝土矩形水池结构设计
其受力状 态 ，如果采用这种方式确 实存 在困难的话 ，也应 当从池壁 内部挑出走 道 板 ，让其成为池壁的不动铰支撑 ，但是从 笔者的设计经验上来看 ，采用 这种方 式 还是 比较 困难 的。这里笔者建议应 当尽可能 的减小走道板水乎方 向的计算跨度 。
２ ． １ ． ２ 池 壁 内 力 计 算
中图分 类号：Ｇ ３ ２ ２ 文献标识码：Ｂ 文章编号 １ ０ ０ ７ － ６ ３ ４ ４（ ２ ０ １ ７ ）０ ８ － ０ ３ ４ １ － ０ １
摘要 ： 钢筋混凝土矩形水池是 目 前较为 常用的一种水 池结构 ， 这种结构通常情况下是 由三部分所组成的 即池壁 、 底板以及 顶盖 ， 其被 广泛的应用 于我们 日常的生产 生活之 中。 本文在研究 的过程 中对此类结构 的设计 方法以及特点进行 简单 的阐述 ， 从荷 栽计算及
Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ研 究探讨 ３ ４ １ ●
浅析钢筋混凝土矩形水池结构设计
刘海 峰 ’ 王 霞
（ １中国城 市建设研 究院有 限公 司山 东分院 ， 山东 济南 ２ ５ ０ １ ０ １ ； ２山东华城城 建设计 工程 有限公 司 ， 山东 济南 ２ ５ ０ １ ０ １ ）
一
内力组合、内力计算以及构造措施三个方面入手提 出了设计人 员在设计 的过程 中应 当注意 的几点 问题 ，希望能给相关设 计人员提供 定的帮助。
自由的板。其次对于有顶盖 的封闭式水池池壁来说 ，在考虑其边界 条件时间 ，应 当综 合考虑其与顶板 的连接 情况 ，通常情况下使用的都是三边 固接 、顶板铰接的 板 。而当池壁 与顶 板整体连接而且池壁的线 刚度 是顶板线 刚度 的 ５倍 以上的话 ， 就 可以将池壁顶端作为铰接看 待 ，如果 没有上述条件的话 ，就应 当将其 视为弹性
关于钢筋混凝土矩形水池结构设计的分析
关于钢筋混凝土矩形水池结构设计的分析钢筋混凝水池是工业与民用建筑中一种常见的构筑物，被广范应用于工业与民用建筑的给水、污水、消防工程中。
钢筋混凝土水池按平面形状可以分为矩形水池和圆形水池；按其埋置情况可以分为：全埋式、地下式、半地下式、地面式和架空式五种类型；按照有无顶板可以分为顶板式和敞口式，本文主要是针对地下式敞口水池的结构计算情况进行分析。
地下式水池是指池顶标高与地面一致或高出地面的高度不超过300mm的水池类型。
是由池壁和底板组成，因此在进行结构设计时应分别对池壁和底板进行计算然后对连接部分进行构造处理即可。
其结构计算步骤如下：1 荷载种类及组合1.1池壁荷载池壁承受的荷载除池壁自重和池顶荷载引起的竖向压力或可能的端弯矩外，主要是作用于水平方向的侧压力，主要包括土压力、地面活荷载引起的附加侧向压力及池壁范围内有地下水的时候地下水所引起的侧压力。
对于敞口式水池土压力进行计算时，需考虑池壁范围内地下水的情况，无地下水时池壁按侧压力为三角形进行分布的主动土压力计算，池壁底部土压力标准值 Psk=γHn tan2(45°-φ/2)当池壁范围内有地下水时，地下水位以上的土压力计算同无地下水的情况；地下水位以下的侧压力则除了考虑水压力外还应考虑土的有效重度因水的浮力降低而对土压力的影响，即：池壁底部土压力 Psk=[γ（Hn+Hw）+γs Hw] tan2(45°-φ/2)池壁底部水压力 Pwk=γwHwγ——池外回填土重度，一般可取18KN/m³Hn——池壁净高φ——回填土内摩擦角Hw——地下水位至池壁底部的距离γs——地下水位以下池外回填土的有效重度，一般可取10KN/m³1.2池底荷载池底荷载指水池自重引起的地基反力或地下水浮力。
当地基不是太软弱时，可以测定由水池自重引起的地基反力为均匀分布。
计算时可以采取水池总重除以池底面积。
1.3荷载组合地下式水池在进行承载能力极限状态设计时，一般根据三种荷载组合进行内力计算：（1）池内满水，池外无土；（2）池内无水，池外有土；（3）池内满水，池外有水；第一种荷载组合出现在回填土以前的试水阶段，第二、第三种组合是使用阶段的放空和满池时的工作状态。
钢筋混凝土矩形水池结构设计及施工要点
钢筋混凝土矩形水池结构设计及施工要点导言矩形钢筋混凝土水池作为一种常用的构筑物类型，被广泛应用到工业与民用建筑中的污水处理、给水装置、消防、循环水场及事故缓冲等工程中。
在矩形钢筋混凝土水池设计过程中，不仅要满足给排水专业的工艺要求，而且要兼顾安全、适用和经济的原则。
在设计过程中把握每个设计细节这是满足全部设计要求的要点。
按照相关设计规定，针对矩形钢筋混凝土水池的设计过程，以及实际经验，探讨矩形钢筋混凝土水池设计的要点。
荷载取值1.池内水压力池内水压力是水池类构筑物的重要荷载。
在设计之中，应该依照满水高度来计算水压。
这是因为：一方面在使用的过程之中因为值班人员疏忽或者存在液位计等部件功能的缺位而导致满池，另一个方面，工艺之上则有可能因为技术改造而高出之前设计水位。
池内水压荷载的取值大小对挡水墙式浅池的下端弯矩的影响比较大。
2.池外水浮力当有地下水之时，池壁外侧除考虑到地下水的压力之外，还需要考虑到地下水位以下水的浮力对土的有效重度。
并且，地下水对于池体的浮托力也应该重点考虑。
因为地下水位没有掌握好而导致结构选型错误以及抗浮不够的工程事故也经常发生。
地质勘察报告而提供的地下水位通常只是反映勘测期间的地下水位情况。
如果详勘是在当地枯水期进行的，其提供的地下水位标高则是没有办法被设计取用，或者结构计算出现失误。
依据具体的情况，并且结合地方水文资料，制定一个较为适合的地下水位标高进行设计地下水位，如此则可以确保使用阶段结构安全以，并且也可以降低工程造价的目的。
3.温、湿度作用因为混凝土在硬化的过程之中出现的水化热、以及工艺特殊要求和季节变化，使得池壁出现膨胀或者是收缩。
一旦出现变形，池体之中出现相应的温度和湿度变形应力，较为容易出现有害裂缝。
在设计之时，应该考虑到夏季湿差的作用，以及冬季的温差。
前者是因为低温收缩以及湿涨抵消，后者则是因为外界气温低，池壁中水分向外移动，导致外侧湿度逐渐增加。
因为内外侧湿度相差不大，一般则可以不考虑到湿差应力。
论析钢筋混凝土矩形水池设计
论析钢筋混凝土矩形水池设计钢筋混凝土矩形水池结构是一种特殊结构，在工业建筑进和民用建筑的给水工程、排污工程、消防工程中有及其广泛的应用。
在进行钢筋混凝土矩形水池结构设计时，设计人员不仅要对整个工艺流程进行考虑，还要对钢筋混凝土矩形水池结构的生产使用、工程造价等进行考虑。
一般情况下，钢筋混凝土矩形水池结构主要由顶盖、底板、池壁等部分组成，钢筋混凝土矩形水池可以分为带走道板的半封闭池、顶盖封闭池、无顶盖开敞池等几种情况，在进行钢筋混凝土矩形水池设计时，设计人员要根据实际情况，选用合理的形式。
1、荷载及内力组合1.1 荷载分类荷载可以分为池顶荷载、池壁荷载、温度荷载、湿度荷载等几种情况，其中池顶荷载主要是针对有顶盖的封闭式水池，主要包括顶板自重、覆土重力、防水层重量、活荷载、雪荷载等，一般情况下，在计算池顶荷载时，不会同时考虑活荷载和雪荷载。
一般情况下，在进行初步设计或者缺乏相关资料时，设计人员可以选取30°为土的内摩擦角，土的重度可以选取18KN/m3，如果地面没有堆载，地面活荷载可以选用1.5KN/m2-2.0KN/m2。
水池内水压力是水池承受的主要荷载，在进行水池内水压力计算时，如果处于偏安全状态，需要按照满池进行计算。
为了避免出现试块制作的不规范现象，应加强混凝土强度评定，按照《混凝土强度检验评定标准》（GBJ107）的相关规定对混凝土强度进行分批检验，并进行评定，根据强度等级、生产工艺条件以及龄期分配检验批，试块制作的地点应随机选取，保证试块制作的真实性。
为避免混凝土裂缝的发生，最重要的要做好混凝土的早期养护，控制好构件的湿润度，使混凝土尽可能减少收缩，避免内部约束而开裂，同时还要控制好混凝度的温度上升，降低混凝土的温度下降的速率，提高混凝土的极限拉伸值，并采取相应的措施，改善和完善钢筋混凝土矩形水池的空间结构设计。
1.2 内力组合一般情况下，钢筋混凝土矩形水池需要考虑以下几种内力组合：池内水压+ 自重；池外土压+自重；池内水压+自重+温度荷载、湿度荷载。
钢筋混凝土矩形水池结构设计
钢筋混凝土矩形水池结构设计导言钢筋混凝土矩形水池结构一般由池壁、底板和顶盖（是否封闭加盖由工艺需要决定）所组成。
水池按有无顶盖，可分为无顶盖的开敞式水池、有顶盖的封闭式水池和带走道板的半封闭式水池；按水池埋置情况，可分为全埋式、地下式、半地下式、地面式和架空式水池。
本文以春风油田二号联合站建设工程中污水回收及污泥浓缩池为例，简单介绍了水池的结构设计。
矩形水池结构设计1.水池主要荷载作用在水池上的主要荷载：（1）池顶荷载：作用在池顶上的荷载主要有顶板自重、防水层重、覆土重、活荷载和雪荷载。
其中活荷载和雪荷载不同时考虑，计算时取二者中的较大值。
（2）池底荷载：池底荷载为底板所受的地基反力和地下水产生的浮力。
地基反力主要由以下几种荷载引起：1）池顶活荷载q k；2）池顶覆土荷载q s（根据实际计算确定q s值）；3）池顶自重G r、池壁自重G w、及支柱自重G c，取单位面积自重和。
（3）池壁荷载：作用在池壁上的荷载主要是水平方向的土压力和水压力。
池壁水压力按三角形分布，一般偏安全的按满池来计算。
池壁土压力按朗肯主动土压力理论计算。
2.水池内力计算（1）水池资料本工程水池为半地上式水池，整体尺寸为18m×20m，池体高出地面0.45m，分五个区格，池深2.65m，局部3.55m。
池顶为预制混凝土盖板，池体混凝土采用C40、S8级抗渗混凝土，钢筋采用HRB400级，最外层钢筋混凝土保护层厚度，池体底板、池壁与池顶盖板均取50mm。
水池的内力计算主要包括池壁板、池底板和池顶板内力计算。
池顶为预制混凝土板，仅对池壁板与池底板进行计算。
（2）池壁板计算进行池壁板的内力计算，首先确定池壁的边界条件，然后考虑“池内有水、池外无土”或“池内无水、池外有土”两种荷载工况进行计算。
跨度为18m的外壁板计算，板厚350mm。
按悬臂板计算，沿池壁高度取1m宽板带作为计算单元进行计算。
1）荷载计算。
a.池内有水，池外无土时（按满水的最不利情况计算）水压力：根据公式计算：=10×3.1=31kN/㎡。
矩形钢制常压水池的结构分析与设计
连 杆 的 整 体 组 合 加 固方 式 ， 与 顶 边 加 固方 法及 垂 直 、 向联 合 加 固方 法 进 行 对 比 。 结 果 表 明 ： 用 整 体 组 合 加 固 并 横 采
形 式 的 池 体 结 构 整 体 刚 度 好 ， 经 济性 相 对 更好 。 同 时 ， 圆锥 形 水 池 底板 设 计 中采 用环 向 加 筋 方 式 ， 其 坐 落 于 且 在 使
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矩形水池结构计算书解析
矩形水池结构计算书项目名称_____________日期_____________设计者_____________校对者_____________一、示意图：二、基本资料：1．依据规范及参考书目：《水工混凝土结构设计规范》(SL 191-2008)，以下简称《砼规》《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002)，以下简称《地基规范》《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002)，以下简称《给排水结规》《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》(CECS138-2002)，简称《水池结规》《建筑结构静力计算手册》（第二版）2．几何信息：水池类型: 有顶盖，半地下水池水池长度L ＝8600 mm，宽度B ＝2700 mm，高度H ＝5000 mm地面标高＝0.000 m，池底标高＝-3.900 m顶板厚度t1＝600 mm，顶板贴角c ＝0 mm池壁厚度t3＝600 mm，池壁贴角c1＝0 mm底板中间厚度t2＝800 mm，底板两侧厚度t4＝0 mm底板贴角长度c2＝0 mm，底板外挑长度a ＝0 mm顶板约束形式: 固定池壁顶端约束形式: 固定底板约束形式: 固定3．地基土、地下水和池内水信息：地基土天然容重γ＝18.00 kN/m3，天然容重γm＝20.00 kN/m3地基土内摩擦角φ＝30.00 度，地下水位标高＝0.000 m池内水深H W＝0.00 mm，池内水重度γs＝10.00 kN/m3地基承载力特征值f ak＝120.00 kPa宽度修正系数ηb＝0.00，埋深修正系数ηd＝1.00修正后地基承载力特征值f a＝154.00 kPa浮托力折减系数＝1.00，抗浮安全系数K f＝1.054．荷载信息：顶板活荷载q1＝127.40 kN/m2，地面活荷载q ＝127.40 kN/m2活荷载组合值系数＝0.90恒荷载分项系数: 池身的自重γG1＝1.20, 其它γG＝1.27活荷载分项系数: 地下水压力γQ1＝1.27, 其它γQ＝1.27顶板活荷载准永久值系数ψq1＝0.40地面活荷载准永久值系数ψq＝0.40温（湿）度变化作用的准永久值系数ψt＝1.00池内外温差或湿度当量温差△t ＝10.0 度温差作用弯矩折减系数ηs＝0.65混凝土线膨胀系数αc ＝1.00×10-5 /℃5．材料信息：混凝土强度等级：C25轴心抗压强度标准值f ck＝16.70 N/mm2；轴心抗拉强度标准值f tk＝1.78 N/mm2轴心抗压强度设计值f c＝11.90 N/mm2；轴心抗拉强度设计值f t＝1.27 N/mm2混凝土弹性模量E c＝2.80×104 N/mm2纵向受力钢筋种类：HRB335钢筋强度设计值f y＝300 N/mm2；弹性模量E s＝2.00×105 N/mm2钢筋混凝土重度γc＝25.0 kN/m3，泊松比μc＝0.167内侧钢筋保护层厚度as ＝35 mm，外侧保护层厚度as' ＝35 mm裂缝宽度限值[ωmax] ＝0.200 mm，配筋调整系数＝1.00三、地基承载力验算及抗浮验算：1．基底压力计算：顶板及顶板贴角自重G1＝348.30 kN池壁自重G2＝1090.80 kN底板及底板贴角自重G3＝464.40 kN水池自重G c＝G1＋G2＋G3＝348.30 ＋1090.80 ＋464.40 ＝1903.50 kN池内水重G w＝0.00 kN池顶覆土重量G t1＝0.00 kN池顶地下水重量G s1＝0.00 kN底板外挑覆土重量G t2＝0.00 kN底板外挑地下水重量G s2＝0.00 kN基底以上的覆盖土总重量G t＝G t1＋G t2＝0.00 ＋0.00 ＝0.00 kN基底以上的地下水总重量G s＝G s1＋G s2＝0.00 ＋0.00 ＝0.00 kN顶板活荷载作用力G h1＝2958.23 kN地面活荷载作用力G h2＝0.00 kN活荷载作用力总和G h＝G h1＋G h2＝2958.23 ＋0.00 ＝2958.23 kN基底面积A ＝23.22 m2基底压强P k＝(G c＋G w＋G t＋G s＋G h) / A＝(1903.50＋0.00＋0.00＋0.00＋2958.23)/23.220 ＝209.38 kN/m2 2．修正地基承载力：依照《建筑地基基础设计规范》式5.2.4：f a = f ak＋ηb×γ×(b－3)＋ηd×γm×(d－0.5)f a = 120.00＋0.00×10.00×(3.0－3)＋1.00×10.00×(3.9－0.5)= 154.00 kN/m23．地基承载力验算结论：P k＝209.38 kN/m2 > f a＝154.00 kN/m2故地基承载力不满足要求。
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矩形钢制常压水池的结构分析与设计
作者：罗佑新， 李晓润， 吴昌栋， 杨春峰， 卞晓芳， Luo Youxin， Li Xiaorun， Wu
Changdong， Yang Chunfeng， Bian Xiaofang
作者单位：中冶建筑研究总院有限公司,北京,100088
刊名：
钢结构
英文刊名：STEEL CONSTRUCTION
年，卷(期)：2011,26(3)
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