探讨钢筋混凝土矩形水池结构设计周晨

探讨钢筋混凝土矩形水池结构设计周晨

周晨

天津市市政工程设计研究院天津300392

摘要：钢筋混凝土矩形水池在生活之中是一种常见的构筑物，在工民建工程之中经常都会有所涉及。本文笔者依据多年的施工经验探讨了钢筋混凝土矩形水池结构设计的相关问题以及施工之中的重点问题。

关键词：钢筋混凝土；矩形水池；结构设计；施工要点

引言

钢筋混凝土矩形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。

1荷载取值

1.1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。

1.2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。

1.3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。但是内外温差还在，冬季则需要考虑到壁面温差应力。在工程设计之中应该依照规程提供的方法进行计算。

2矩形水池截面设计

2.1水池基础设计

钢筋混凝土水池基础一般采用筏板基础，即水池的底板作为基础，基础底板下铺设100厚C15素混凝土垫层。根据地勘报告在设计说明中说明地基承载力特征值fak，基础底面（基础垫层底面）进入持力层不小于300mm。如果地基土不满足设计承载力，出现以下劣质地质时要对地基进行处理，而不是加厚水池底板。一是地基土为软弱泥土，含水率过高，流动性较强；二是地基地下有较大的地下水；三是地基底下有软弱夹层。

2.2矩形钢筋混凝土水池底板的计算原则

矩形钢筋混凝土水池底板主要承受地基反力、地下水浮力以及上部结构传下来的荷载。通常假设底板为简支于池壁之上，池壁在侧压力作用下的底端弯矩传递给底板。底板根据每格水池平面尺寸的长宽比，分为单向底板（长边/短边>2）或双向底板（长边/短边≤2），分别沿单向或双向截取截条，按单跨或者多跨梁计算。

2.3矩形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：Kf（抗浮稳定安全系数，取1.05―1.1）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。

3池壁内力计算

浅池池壁在内外水压及土压力作用下，主要为竖向传力。

浅池池壁计算模型为：顶端自由、底端固定边界条件的悬臂构件计算模型。构造上保证底端有足够的嵌固力。侧压力引起的M、V，计算公式如下：

V=1

（1）底端剪力：V=-

（2）底端弯矩：MO=-

浅池池壁配筋可采用14@200，在距池底1/3高度处附加14@200的钢筋，可以控制裂缝。水池顶端宜在内外两侧配置不少于3根的水平加强筋，间距≤10cm，直径不小于池壁受力筋且≥16mm。

4钢筋混凝土矩形水池施工要点

4.1材料要求

水池混凝土强度等级不小于C25，水池外露时，应考虑混凝土的抗冻等级。混凝土不得采用氯盐作为防冻、早强的掺合料。池壁、底板的受力钢筋宜采用小直径钢筋和较密的间距。受力钢筋每米宽度内不宜小于4根，且不宜超过10根。钢筋采用HRB335和RRB400级钢筋。水池各部位的钢筋间距应在100―250mm范围内。钢筋混凝土水池的抗渗，宜以混凝土本身的密实性满足抗渗要求。混凝土抗渗等级si要满足以下要求：一是Hi/t（最大作用水头与混凝土壁、板厚度之比）30，抗渗等级采用S8。相应混凝土的骨料应选择良好级配；水灰比不应大于0.50。

4.2壁厚、底板厚度

钢筋混凝土水池构筑物，其壁厚不宜小于200mm，壁厚b=h/10―1/15（经验值）；底板不宜小于300mm，底板t=1.2―1.5b选取（经验值）。

4.3配筋

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1/3――1/4：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池壁高度，且不小于1m。

4.4裂缝

现浇钢筋混凝土水池最容易在角隅处出现裂缝，因此需要在池壁转角处、池壁与底板相交处设置。暗梁。、。暗柱。。

4.5变形缝

水池的变形缝（伸缩缝和沉降缝）应做成贯通式，在同一剖面上连同顶板、底板一起断开。伸缩缝宽度≥20mm，沉降缝宽度≥30mm。伸缩缝的设置：超过20米需设置伸缩缝。

4.6混凝土水池受力钢筋混凝土保护层最小厚度（a，单位mm）所适应的构建类别及工作环境规定

一是a≥30：适用于墙、板构件与水、土接触或处高温时；二是t≥35：适用于墙、板与污水接触，梁、柱与水、土接触或处高温时；三是t≥40：适用于梁、柱与污水接触，有垫层的下层筋基础、底板；四是t≥70：适用于无垫层的下层筋基础、底板。

5结语

以上就是对矩形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：

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