钢筋混凝土水池结构设计.doc

1、钢筋混凝土水池结构设计摘要：结合对钢筋混凝土水池的设计经验，针对钢筋混凝土水池的结构形式和受荷特点，该文对水池结构设计和施工中的一些关键技术措施及方法进行了介绍，探讨保证水池结构设计技术经济合理及施工安全有效进行的方法。 关键词：钢筋混凝土结构；水池；设计；施工 中图分类号： TV331 文献标识码： A 引言 钢筋混凝土水池作为一种常用的构筑物类型，被广泛应用于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成为是否满足要求的一个要点。按照相关设计

2、规定，针对钢筋混凝土水池的设计过程，结合实际设计经验，探讨钢筋混凝土水池设计的要点。 一、水池的分类及所适用的条件 （一） 、按施工方式分类 （1）现浇钢筋混凝土水池。施工技术和施工工序简单，这种水池应用比较广泛; （2）装配式钢筋混凝土水池。由于混凝土的干缩已经在预制过程中完成，所以可减少混凝土出现早期裂缝，并加快施工进度。 （二） 、按施工材料分类 （1）钢筋混凝土水池。适用于容量较大，抗渗、抗裂性能要求较高的水池;（2）砖石水池。就地取材方便，适用于容量较小，无抗渗抗裂要求或抗渗抗裂要求较低的水池（该水池一般需要有较好的地基条件） 。 （三） 、按形状分类 （1）矩形水池:施工方便，占地

3、较小。小型水池宜采用矩形水池，如果液体的深度较浅时，大中型水池也可采用矩形水池;（2）圆形水池:受力合理。大中型水池由于受力较大，宜采用圆形水池。 地下水池和半地下水池所受到的外界温度影响较小，由此而引起的应力也较小。在水池的使用过程中，由于水池竖壁外侧有土的存在，会形成土压力，能够抵消一部分水池内的液体压力，可以使水池竖壁长期处于较小的应力状态;但是如果水池埋得过深，将会使水池的顶板和底板所承受的荷载增大，进而使材料量增大，费用增加。另外，地下水池和半地下水池的抗震性能较好。 二、钢筋混凝土水池结构设计的基本原理和方法 作为特种水工结构构筑物，钢筋混凝土水池(以下简称水池)被广范应用于工业与

4、民用建筑的给水、排污、消防等工程中。水池结构一般由底板、池壁和顶盖(是否加顶盖根据需要决定)组成。按有无顶盖，水池可分为有顶盖的封闭式池、带走道板的半封闭池和无顶盖的开敞式池;按安置方式，可分为地下式、半地下式、地上式。 （一） 、水池的材料 1、钢材与钢筋的采用标准 水池建造中所需钢材的设计指标应按钢结构设计规范GB50017 规定采用;混凝土钢筋的设计指标应按混凝土结构设汁规范GB50010 规定采用。 2、混凝土的抗渗要求 混凝土的抗渗等级应根据试验确定。抗渗等级 Si 的定义是指龄期为28d 的混凝土试件，施加 i0.1MPa 水压后满足不渗水指标。构筑物混凝土的抗渗等级要求应按表 1

5、 釆用，相应混凝土的骨料质地应满足要求，级配控制良好，水灰比不应大于 0.50。 表 1 混凝土抗渗等级 Si 的规定 （二） 、混凝土热工系数 混凝土热工系数可按表 2 采用。 表 2 混凝土热工系数 （三） 、水池的荷载及荷载组合 水池结构受力比较复杂，往往受到水压力、土压力、水池自重、池顶荷载、地基反力、地下水的浮力以及必要时需要考虑的温度、湿度附加力等多种荷载的作用，荷载值可能由以上部分或全部荷载组合而得。主要荷载如图 1 所示。 图 1 水池荷载示意图 1、池顶荷载 对于有顶盖的封闭式水池，作用在顶板上荷载包括永久荷载和可变荷载两部分。永久荷载包括顶板自重、覆土重、防水层自重。其中顶

6、板自重按结构构件的设计尺寸与相应材料单位体积的重量计算确定;覆土重可根据覆土厚度和土的重度来确定，一般取 18KN/m3，厚度一般在0.20.8m 之间;防水层一般较轻，计算时重量可忽略不计。可变荷载包括活荷载和雪荷载。活荷载考虑了池上行人及临时堆放物品等情况，一般取 1.5KN/m2，雪荷载标准值应根据建筑结构荷载规范的有关计算规定来确定。雪荷载和活荷载不同时考虑，当池顶上同时作用有活荷载和雪荷载作用时，取两者中的较大值进行计算。由于雪荷载较小，设计时一般取活荷载进行计算。 2、池底板荷载 地基土的性质直接影响到基底反力的分布规律，另外，水池底板刚度、水池的结构形式，以及所受的荷载状况等也对

7、基底反力的分布规律产生影响。因此，必须根据水池和地基的实际情况来选择合理的分析和计算模型，为水池设计提供可靠依据。为此，笔者对水池与地基共同作用的性能进行了研究。水池板与地基相互作用，他们既要满足静力条件，还要满足变形协调条件。水池底板的沉降，内力和基础的反力，不仅与地基因素有关，还受到水池本身刚度的影响。 三、水池结构设计要点 （一） 、构造要求 池壁及隔墙根据内力计算决定单层或双层配筋。水平钢筋应插入邻壁，直线长度不少于 25 倍的钢筋直径;垂直钢筋应折入底板，其直线长度不少于 1/31/4 的底板短跨长度。池壁角隅区域的里外侧均应设置水平加强筋，加强筋插入邻壁的长度不小于 1/3 池壁高

8、度，且不小于 1m。 当池壁的顶、底端及转角处须加强时，可设置构造圈梁。一般小型水池的构造圈梁通常不加大截面，仅在节点处放置四根加强钢筋，其直径不小于受力钢筋及 12。 水池池壁与池壁间宜设置腋角，腋角高度为 0810 倍的池壁厚度，倾角 i=11。水池池壁与地板间腋角高度宜为 0610 倍的池壁厚度，倾角 i=1112。 （二） 、防腐蚀要求 钢筋混凝土水池在实际使用过程中，由于池体内储存和处理的介质可能有腐蚀性存在，会对混凝土或内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力，影响水池的正常使用。所以在设计中，根据池体内的介质确定池体内的防腐措施。一般当有腐蚀性介质

9、时，根据腐蚀性介质的腐蚀等级和腐蚀性质来确定池体内壁及池底的防护措施。采用的防腐材料主要有玻璃钢、树脂鳞片胶泥、聚合物水泥砂浆、耐腐蚀块材等。 （三） 、抗冻要求 对位于寒冷或严寒地区外露的钢筋混凝土水池,应保证混凝土具有良好的抗冻性能。为此,混凝土强度等级一般不应低于 C25。水灰比不应大于 0155,水泥用量同样不应超过抗渗要求的标准。 （四） 、抗渗性要求 钢筋混凝土水池结构, 一般宜加强混凝土本身的密实性来满足抗渗要求。增加水泥用量可提高抗渗性, 但用量过多会加大干缩量, 反而对抗渗性不利, 所以对水泥用量应有限制。混凝土水灰比不应大于 0.55。一般可在混凝土制备过程中加入各种防水掺

10、合料来提高其抗渗性。 （五） 、钢筋混凝土水池抗浮验算 当池体外池底以上存在地下水时，应考虑地下水对池体的浮力。地下水浮力的影响考虑不周的话会导致池体上浮并造成工程事故。在地质勘查报告中，一般会反应勘测期间所在场地的地下水位情况及场地地下水位变幅情况，为抗浮计算提供依据。水池的抗浮计算可按下式计算:W(池体自重)/F(地下水浮力)Kf(抗浮稳定安全系数，取 10511)当抗浮安全度不足时，必须采取抗浮措施，如增加池体自重和锚固抗浮。结束语 以上就是对钢筋混凝土水池设计过程中关于计算和构造等方面的一些要点的简要阐述。在水池的实际设计过程中通过计算确定水池的板厚及配筋后，还同时应该满足水池的一些构造要求，对水池的留洞处池壁的加强，人孔的留设，水池施工缝的留设等，都应严格按照规范和构造的要求进行设计，这样才能设计出质量合格，满足使用要求的产品。 参考文献 1中国建筑科学研究院.JGJ92-2004.无粘结预应力混凝土结构技术规程S.北京：中国建筑工业出版社. 2中国工程建设标准化协会标准.CECS138-2002.给排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程S.北京：中国建筑工业出版社.