水 池 计 算

矩形水池计算

设计资料：

池顶活荷P1=0(KN/m^2) 覆土厚度ht=0(mm) 池内水位Hw=4000(mm) 容许承载力R=90(KN/m^2)

水池长度H=30000(mm) 水池宽度B=24000(mm) 池壁高度h0=4000(mm) 底板外伸C1=300(mm)

底板厚度h1=250(mm) 顶板厚度h2=0(mm) 垫层厚度h3= 100 (mm) 池壁厚度h4=250(mm)

地基承载力设计值R=90(KPa)

一.地基承载力验算

( 1 )底板面积AR1 = (H + 2 * h4 + 2 * C1) * (B + 2 * h4 + 2 * C1)

= ( 30 + 2 * .25 + 2 * .3 ) * ( 24 + 2 * .25 + 2 * .3 )

=780.6(m^2)

( 2 )顶板面积AR2 = (H + 2 * h4) * (B + 2 * h4)

= ( 30 + 2 * .25 ) * ( 24 + 2 * .25 )

=747.2(m^2)

( 3 )池顶荷载Pg = P1 + ht * 18

= 0 + 0 * 18

=0 (KN/m^2)

( 4 )池壁重量CB = 25 * (H + 2 * h4 + * 2 * H0 * h4

= 25 * ( 30 + 2 * .25 + 24 )* 2 * 4 * .25

=2725 (KN)

( 5 )底板重量DB1 = 25 * AR1 * h1

= 25 * 780.6 * .25

=4878.(KN)

( 6 )顶板重量DB2 = 25 * AR2 * h2

= 25 *747.2 * 0

=0 (KN)

( 7 )水池全重G = CB + DB1 + DB2 + Fk1

=2725 +4878.+0 +0

=7603 (KN)

( 8 )单位面积水重Pwg = (H * B * Hw * 10) / AR1

= ( 30 * 24 * 4 * 10) / 780.6

=36.89(KN/m^2)

( 9 )单位面积垫层重Pd = 23 * h3

= 23 * .1

=2.94(KN/m^2)

( 10 )地基反力R0 = Pg + G / AR1 + Pwg + Pd

=0 + 7603 / 780.6 + 36.89 + 2.94

= 50 (KN/m^2)

R0 = 50 (KN/m^2) < R = 90(KN /m^2) 地基承载力满足要求!

二.水池整体抗浮验算

地下水位在底板以下,不需验算

三.水池局部抗浮验算

地下水位在底板以下,不需验算

四.荷载计算

（1）池内水压Pw= rw * H0 = 10 * 4 = 40 (KN/m^2)

（2）池外土压Pt：

池壁顶端Pt2 = [Pg + rt * (ht + h2)] * [Tan(45-φ/2) ^ 2]

= [0 + 18 * ( 0 + 0 )] * [Tan(45-30/2) ^ 2]

= 0 (KN/m^2)

池壁底端Pt1 = [Pg + rt * (ht + h2 + H0)] * [Tan(45-φ/2) ^ 2]

= [0 + 18 * ( 0 + 0 + 4 )] * [Tan(45-30/2) ^ 2]

= 23.99(KN/m^2)

池底荷载qD = Pg + (Fk1 + C / AR2

= 0 +(0 +2725 ) / 747.2

= 3.490(KN/m^2)

五.内力计算

(H边)池壁内力计算

H / H0 =30000 /4000=7.5

由于H / H0 > 3

故按竖向单向板（挡土墙）计算池壁内力

1.池外（土、水）压力作用下池壁内力

Pt0 = Pt1 - Pt2=23.99 -0 = 23.99 (KN/m^2)

底端弯矩Mn2 = -(Pt1 + 2 * Pt2) * (H0 ^ 2) / 6

= -(23.99 + 2 * 0 ) * ( 4 ^ 2) / 6

= -63.(KN-m)

角隅最大弯矩Mj1 = -0.426 * Pt1 * H0 ^ 2

= -0.426 *23.99 * 4 ^ 2

= 0 (KN-m)

2.池内水压力作用下池壁内力

底端弯矩Mw2 = -(Pw * H0 ^ 2) / 6

= -( 40 * 4 ^ 2) / 6

= -42.(KN-m)

角隅最大弯矩Mj2 = -0.104 * Pw * H0 ^ 2

= -0.104 * 40 * 4 ^ 2

= -66.(KN-m)

由于B边池壁高度与H边相同,故计算从略，内力计算结果参见H边池壁计算。

水池的设计

在工业建筑的设计中，池类属于基本构筑物。很多朋友都做过水池的设计，对于小型池，基本采用手算构造配筋的方法；对于大型池，简化为正确的结构计算模型，计算内力，配筋。其实水池的计算理论还是比较繁琐的，初学者可能会翻阅很多资料找头绪，有时即便算完了，还有很多概念不清晰。本人也是经历了这样一些过程，对于水池的设计有一些感受，在此整理一下，与朋友们分享，希望对大家的设计有所帮助。

一.基本方案：

1.工业用纯水池，污水处理池的平面，立面尺寸大小一般会有工艺专业或者水道专业提出，同时他们会提供给你一些开洞条件和穿管条件。当我们简化计算的时候，一般可以不考虑开小洞的情况，但在结构模板图上要把预埋套管和开洞情况表达清楚。

2.查看地勘报告，确定基础底板所在持力层的地基承载力、土质情况、当地平均地下水位。如果是全埋式或者半埋式地下水池，地下水位的高度直接决定抗浮。若抗浮不容易满足，可以先考虑适当加大板厚和板的外挑长度，以增加底板的重量和外挑底板上的覆土重。

3.底板有分离式，整体式。所谓分离，相当于做一个配筋地坪（构造配筋）；整体式按受力计算配筋。

4.构件厚度：钢筋混凝土水池的保护层厚度，顶板，底板，壁板的最小厚度在水池类计算手册上都有表可查，时间关系，这里不罗列。给大家一些经验取值参考：壁板：单向受力：1/10～1/20板高或板宽（深壁池取宽）

双向受力：1/20～1/30板高

注：壁板一般为等厚，当厚度≥500时，宜做成变厚，外侧为垂直面，内侧为20∶1～30∶1的坡面。

二.计算：

1.抗浮：

把抗浮的重量加起来除以水产生的浮力，这个值大于安全系数1.05。

2.内力计算：

①.一般壁板的计算比较简单，无非是单双向板。单向板要注意计算角隅弯矩，角隅钢筋的配置长度也是计算而定的，和池深有关，有关资料里都有细述。计算比较精确的话要判断壁板的偏心受力情况，我见过的大多是大偏心受拉。

②.底板：刚性底板：根据长宽比按单双向板或者倒无梁楼盖计算。

弹性底板：按计算弹性地基梁的方法截取截条。

③.关于刚弹性底板的判定，只有专门的水池类书籍上才有表格可查。根据底板厚度查出满足刚性板的允许跨度。这其中要先计算基床反力系数K。很多底板都不能满足刚性底板的假定，而采用弹性地基梁的方法计算。

3.抗裂计算：

水池抗裂计算非常重要，采用公式计算是最直接的，但是前人也根据计算和经验归纳了表格。这其中有最大裂缝宽度允许值，和满足抗裂允许的弯矩值，在后面的CAD文件里，我列举表格的一部分给大家一个示例。

三.工程中的问题：

在工程中，水池经常出现的问题：

①.漏水：施工完毕试水时，发现有漏水点。出现这种情况并不只是我们计算的抗裂有问题，有另外几个可能：水是升温的;混凝土质量不过关，水泥用量少；

②.水池浮起：当霉雨季节出现，地下水位可能大于年平均最高水位，这时候水池很容易浮，所以要提醒施工方，水池做好要及时冲水。