土建水池设计

p fw Apbuo
A-----池壁外围边的水池底面积；
pbuo----水池底面单位面积上的地下浮托力； Hw’+h1---由池底面算起的地下水位高度. pfw ---总浮托力
注意：
当有地下水浮力时,地基土的应力应减小,但作用于底 板上的总反力不变.
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（三） 池壁荷载
1..池壁自重； 2 池顶荷载引起的竖向压力、端弯矩； 3 水平方向的土压力和水压力.
pbuo
w
(
H
w
h1)
Gtk----水池自重标准值； Gsk----池顶覆土重标准值； A-----池壁外围边的水池底面积；
pbuo----水池底面单位面积上的地下浮托力； Hw’+h1---由池底面算起的地下水位高度. η---浮托力折减系数
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四 钢筋混凝土圆形水池设计
（一）.圆形水池主要尺寸 1. 高度（H)： 一般为3.5m～6.0m. 2. 顶板及底板厚度：一般不小于180mm.
第九节 钢筋混凝土水池设计
钢筋混凝土水池是贮存石油、水及各 种液体的构筑物.在石油、化工及给排水工 程等各种工业企业中得到广泛应用.
1
▪ 给排水工程中的水池包括水处理用池（沉 淀池、滤池、曝气池）和贮水池（清水池、 高位水池、调节池）.
2
1. 主要形式：
A.平面形状:
圆形水池 B.水池数量:
矩形水池
地上式且无保温措施水池: ⑴ 池内满水； ⑵ 池内满水及温差作用
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二、水池底地基承载力验算 1）分离式底板按池壁下条形基础及柱下基础进行验算； 2）整体式底板按筏片基础进行验算
pk fa
fa ----修正后的地基承载力特征值
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三、 水池抗浮稳定验算
0.9(Gtk Gsk ) 1.05 pbuo A
8
12(k 1)
下部2b范围,按双向板计算.
26
3）双向板水池
双向板水池
池壁计算采用弯矩 分配法.
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a. 设伸缩缝或后浇带,以减少对温度或湿度变形的影响； b. 配置适量的构造钢筋,以抵抗可能出现的温度或湿度
应力； c. 通过计算来确定温差和湿差造成的内力,在承载力和抗
裂计算中加以考虑.
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（四） 荷载组合 一．承载能力极限状态设计时：
地下式水池; ⑴． 池内满水,池外无土；（试水阶段） ⑵． 池内无水,池外有土；（复土阶段） ⑶． 池内满水,池外有水.（使用阶段）
(1). 池壁内侧的侧压力：
池壁底面处最大水压力标准值：
pwk wH w
Hw----设计水位深度.一般在池内顶面以下200～300mm.
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（2）. 池壁外侧的侧压力：
1.) 土压力标准值
无地下水时： 池壁顶端土压力标准值为：
psk1
(hs
h1 )
tan 2 (45
2
)
池壁底部土压力标准值为：
a 0.2, ( a 3.0)
H
H
b 0.2, ( b 3.0)
H
H
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4.3.1 矩形贮液池池壁计算
1）浅池壁计算
主要是竖向传力,计算分为：
1m
浅壁水池
（1）开敞式水池池壁：悬臂板.
（2）有顶盖水池池壁：
按顶盖与池壁的刚度比确定连接方式.等代框 架法计算,在最后考虑角隅弯矩影响.
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2）深池壁计算
Mt
1
19
x
2
qr 2
96
r
20
（三）池壁内力分布规律和截面设计
对各种边界条件和荷 载状态下的内力计算公式 制成表格.
环向拉力 竖向弯矩 剪力
N kN pH 2 M x kMx pH 2
Vx kVx pH

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内力分析
① 环向内力 Nθ 约束条件： 池顶自由、池壁底部固定
随着水池池壁的相对高度增加,池底部约 束对环向内力 Nθ影响范围减小.
Hn
底板厚h2 垫层厚h3
（一） 池顶荷载： 包括：顶板自重、防水层重、覆土压力等恒荷载-----按实
际计算; 池顶上人群、车辆、堆放物品等活荷载------按实际计算; 池 顶 上 雪 荷 载 ------- 根 据 建 筑 结 构 荷 载 规 范 （ GB50009-
2001）确定. 活荷载：考虑到池顶上人、临时堆放少量物品时,标准值
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② 池壁内竖向弯矩 Mx 约束条件： 池顶自由、池壁底部固定
随着水池池壁的相对高度增加,池底部竖向弯矩 Mx迅 速减小.且弯矩分布内外侧位置也发生变化.
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五、 钢筋混凝土矩形水池设计
深壁水池
a 0.5, H b 0.5 H
双向板水池
0.5 a 2.0 H
0.5 b 2.0 H
浅壁水池
单格水池
多格式水池
C.池壁高度
深壁水池
浅壁水池
4
D.施工
现浇整体式圆形水池
装配式预应力圆形水池
装配式肋梁板顶盖矩形水池
5
E.位置:
地上式、地下式及半地下式水池.
8.0m 8.0m
18.5m
18.5m
石化厂地下原油罐
2.材料:
混凝土强度等级： 普通钢筋混凝土水池≥C20 预应力钢筋混凝土水池≥C30
3.结构设计特点：
1).各种荷载组合情况下满足强度、抗裂度或裂缝宽度； 2).抗渗性； 3).抗冻性； 4).抗侵蚀性 ； 5).稳定性 .
7
一、 水池的荷载
池顶活荷载qk
Psk1
设计水位
地下水位 HHw
w
H’w
池顶活荷载qk
有地下水位
Psk2
无地下水位
池底荷载
贮水池主要荷载
覆土厚hs 池顶板厚h1
pk1 pqk psk1
底端 地下有地下水时： 底端
pk2 pqk psk2
pk 2 pqk psk1 pwk
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※ 其它作用对水池结构的影响
1.温度和湿度变化在水池结构中引起附加弯矩
温度、湿度变化会使混凝土收缩、膨胀,这种变化受到约束时, 在结构中会引起附加应力.
消除或控制温度湿度造成不利影响的措施：
当容量为50~500m3时,高度=3.5~4.0m
当容量为600~2000m3时,高度=4.0~4.5m
3. 水池计算直径：高度确定后,由容量推算直径.
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（二）.圆形平板的内力分布规律和截面设计
运用弹性力学的薄板理论求解：
单位弧长的径向弯矩：
M
19
1
x
2
qr
2
96 r
径向单位长度内的切向弯矩：
可取1.5KN/㎡. 堆载取10 KN/㎡.
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（二） 池底荷载 荷载包括： （1）池顶活荷qk、池顶覆土qs、水池自重G等引起 地基反力:
G pn qk qs A
G=Gr+ Gw+Gc
Gr ---池顶板自重 Gw ---池壁自重 Gc ---支柱自重
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（2）地下水浮力:
pbuo
w
(
H
w
h1 )
2b范围 深壁水池
上部超出2b范围内：采用水平框架计算. 节点弯矩为：
MA MB MC MD py(b2k a2 ) 12(k 1)
Ma pya2 py(b2k a2 )
8
12(k 1)
Mb pyb2 py(b2k a2 )
8
12(k 1)
池壁的水平轴向力：
Mb pyb2 py(b2k a2 )
有地下水时：
psk2
(hs
h1
Hn)
tan 2 (45
2
)
池壁底部土压力标准值为：
psk
2
[
(hs
h1
Hn
H
w
)
H
w
]
tan
2
(45
)
2
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2). 地下水压力 池壁底部土压力标准值为:
pwk
w
H
w
3) 地面活荷载引起的附加侧向压力 各种侧压力组合值：
pqk
qk
tan 2 (45 )
2
地下无地下水时： 顶端