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。
钢筋混凝土矩形水池设计
钢筋混凝土矩形水池设计钢筋混凝土矩形水池作为常见的特种结构类型，被广范应用于工业与民用建筑的给水、污水、消防工程中。
因此在满意水工艺要求的前提下，既保证今后的正常生产使用，又降低工程造价，是设计人员面临的主要任务。
下面就设计中经常遇到的一些问题，提出几点看法。
1荷载取值的问题1.1池内水压力。
池内水压作为水池类构筑物的主要荷载。
在设计过程中，应当偏于安全的按满水高度来计算水压。
这是因为:一方面使用过程中很可能由于值班人员疏忽或者存在液位计等部件失灵而造成满池;另一方面今后工艺上有可能技术改造而超过原设计水位。
池内水压荷载的取值大小对于挡水墙式浅池的下端弯矩影响较大。
1.2池外水浮力。
当有地下水时，池壁外侧除考虑地下水的压力外，还应考虑地下水位以下的土由于水的浮力使土的有效重度降低而对土压力的影响。
同时，地下水对池体的浮托力也不容小视。
由于地下水位未把握好而引起结构选型错误及抗浮不够等工程事故也时有发生。
地质勘察报告所供应的地下水位一般仅反映勘测期间的地下水位状况。
假如详勘在当地枯水期进行，所供应的地下水位标高将无法被设计取用，或导致结构计算的失误。
依据实际状况，结合地方水文资料，确定一个合适的地下水位标高做设计地下水位，做到既保证使用阶段结构安全和不利状况抗浮安全，又能降低工程造价双赢的目的。
笔者在设计黄骅港某水厂设计大型清水池时，遇到了地下水位特殊浅的问题。
该水池采用无梁楼盖设计，在计算水池抗浮过程中，还存在有局部抗浮的问题。
设计过程中，覆土厚度增加到1.5m还不能满意要求。
这时候，考虑到是否考虑每年检修支配在冬季枯水位时，这样设计所采用的低地下水位标高就能保证正常生产、检修，从而很好的解决了水池抗浮的问题。
1.3温、湿度作用。
由于混凝土硬化过程中产生的水化热、工艺特别要求以及季节变化等，造成池壁产生膨胀或收缩。
当变形受到约束时，在池体中产生相应的的温度和湿度变形应力，很简单产生有害裂缝。
设计时，对夏季应考虑湿差作用，对冬季应考虑温差作用。
矩形钢筋混凝土水池的结构分析与设计
矩形钢筋混凝土水池的结构分析与设计在现代给排水工程中,钢筋混凝土水池作为一类特种结构,广泛应用于污水处理池、排水井、生活蓄水池等。
研究表明,水池的造价直接关系到水处理站的运营维护成本,设计人员应在结构布置、建造材料、构件尺寸等分析,得到“最优”方案。
随着工艺条件多样化、技术革新,对水池结构的工艺及建造标准也在逐步提高。
国内学者对于混凝土水池的研究手段主要是数值模拟和现场测试,大多数集中在水池裂缝控制处理和水池底板与地基的相互作用上,难以为工程设计提供有效的定量参考。
尤其对于一些变壁厚高大水池,带拉梁、扶壁柱水池等结构形式时,设计人员往往分离池壁与底板,简化建模,未考虑池壁与池壁,池壁与底板的相互约束作用,得出的分析结果往往与实际内力分布规律和大小均存在差异,如此,既缺乏安全,又无良好经济性。
本文运用有限元的相关理论以及软件工具对贵州铜仁地区某水池设计做了如下工作:(1)总结了矩形钢筋混凝土水池结构的设计方法和步骤,对水池建造材料的要求、构造措施、设计时须考虑的荷载工况以及承载能力极限状态下和正常使用极限状态验算做了详细介绍。
(2)拟定四种结构设计方案:等壁厚方案、突变壁厚方案、渐变壁厚方案以及加设扶壁柱方案。
通过同种约束条件,不同荷载工况组合下的数值模拟分析,得出了池壁的最大位移均出现在长向池壁中间顶部位置,且位移最大值表现为:渐变壁厚方案>突变壁厚>等壁厚方案>加设扶壁柱方案,其中两种变壁厚方案位移值比较接近,增设扶壁柱方案通过在500mm厚长向池壁上间隔设置扶壁柱有效限制了池壁位移,与等壁厚方案相比,水平位移最大值减少约37%。
(3)通过对四套水池结构池壁弯矩分析可知:水平弯矩在角隅区最大且变幅较大,竖向弯矩在池中间部分最大。
角隅区水平弯矩上大下小;竖向弯矩上小下大。
根据数值模拟结果分析得出,水池在使用状态下的结构薄弱部分是在角隅处和中间部分的池壁根部,此部分结论与《水池设计手册》中关于池壁受力的定性描述相符。
矩形钢筋混凝土水池的结构分析与设计
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II
(3) Based on the analysis of the structure of the four pools wall moment analysis ,the result shows that: the level of the maximum bending moment at the corner area and large amplitude, the vertical portion of the maximum bending moment in the middle of the pool. District level corner Moment big small; small great moment on the vertical. Analysis based on simulation results obtained, pool structurally weak part in the use of state is on a qualitative description of the wall by the force of matches in corners and the middle portion of the base wall, this part of the conclusions and "Tank Manual". (4) The applicability of structural schemes was analyzed referring to the practical backgroud of engineering.Besides,by statistical anaysis of the amount of steel and concrete, comparative economic advantages and disadvantages of each basin plan, construction is economical and reasonable pool, so as to achieve the purpose of reducing investment. This paper has long been engaged in water and wastewater engineering design staff in the use of modern means of numerical calculation of reinforced concrete rectangular pool complex stress analysis, it may play a role of reference and edification. Keywords: pool; structural scheme; finite element; MIDAS/Gen; optimal design
分析长条形水池结构设计
分析长条形水池结构设计工程简介：某钢厂新建高炉工程中的矩形水池，水池长46米，宽15米，深5米。
地下水位标高-1.0米。
池壁顶以上有冷却塔。
水池顶有走道板。
详见图1 水池尺寸示意图。
1 设计条件1.1 工况选取在水池计算过程中，会考虑三种工况：有土无水（施工完后到投产之前的阶段）；有土有水（投产后的正常使用中）；有水无土（在施工完后基坑未回填的试水阶段）。
第二种工况相对来说对于水池的侧壁和底板是最有利的情况。
本文仅就荷载较复杂的第1种工况进行阐述，第3种工况的计算原理同此。
1.2 计算前提（1）采用天然地基。
（2）根据已有条件，初步确定：侧壁厚度400mm，底板厚度550mm.（3）受力钢筋的保护层厚度：侧壁外侧：30mm，内侧35mm（与污水接触），底板40mm。
（4）根据水池的结构情况，设定池壁顶端支撑条件为铰接，底端支撑条件为固接；底板两端的支撑条件为铰接，但要考虑池壁底端的弯矩对底板受力的影响。
1.3 荷载及材料选取地面堆积荷载取10 kN/m2，不考虑汽车荷载。
砼强度等级：C30（采用抗渗混凝土，抗渗等级：S6）。
钢筋等级：HRB400。
2 计算过程2.1 强度计算2.1.1 侧壁计算（1）荷载分析1）水压力地下水位标高-1.0米（可根据勘察的季节及水位变化幅度确定计算水位），准永久值系数为1.0。
2）土压力主动土压力系数Ka可按1/3，地下水位以上土的重度取18 kN/m3，地下水位以下取土的有效重度，按10 kN/m3，准永久值系数为1.0。
3）地面堆积荷载（作用于水池侧面）地面堆积荷载取10 kN/m2，准永久值系数为0.5，乘以主动土压力系数Ka 后作为矩形分布的荷载作用于池壁上。
（2）侧壁内力计算1）长条水池，此侧壁为平长壁板，所谓平长壁板，即LB/HB>2（有顶板）或LB/HB>3（无顶板）的侧壁板。
取1m宽截条按竖向单向受弯计算，下端为固接，上端为铰接。
具体情况见图1 水池尺寸示意图。
钢筋混凝土矩形水池结构设计及施工要点分析
钢筋混凝土矩形水池结构设计及施工要点分析摘要：钢筋混凝土矩形水池作为特种结构，被广范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(以下简称水池)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。
然而水池结构的设计也有其特定的技术要求，如防腐抗渗等。
设计时，先要进行各种不同的荷载组合，其次要进行强度计算、抗裂度和裂缝宽度验算等。
只有这样才能保证水池结构设计的技术与经济合理性。
关键词：钢筋混凝土；水池结构；设计；施工技术1 .水池结构的设计1.1 结构设计应符合的规定各种结构类别、形式的水池均应进行强度验算。
根据荷载条件、工程地质条件和水文地质条件，决定是否验算结构的稳定性。
钢筋混凝土水池应进行抗裂度或裂缝宽度的验算。
在荷载作用下，构件截面为轴心受拉或小偏心受拉的受力状态时，应进行抗裂度验算，在使用阶段荷载作用下，构件截面为受弯、大偏心受压或大偏心受拉的受力状态时，应进行裂缝宽度的验算。
预应力混凝土水池还应进行抗裂度验算。
1. 2 荷载及荷载组合（1）各种荷载。
水压。
这里指池内水压，是水池的主要荷载之一。
现在习惯上将水池按满水来计算水压。
这是因为:一方面很可能存在误操作而造成满池;另一方面今后工艺上有可能挖潜而超过原设计水位。
土压力。
池外有填土的水池，土对池壁的侧压力通常用朗肯理论计算土的主动压力。
但土的侧压力变化因素很多，如回填土的密实度、粘结力、内摩擦角等。
实践证明，用朗肯理论计算主动土压力偏于安全。
地下水压力。
地下水压对水池底板的托浮力是威胁水池底板安全的一种主要荷载，设计时应予以重视。
为了抵消地下水对底板的影响，在用无梁板作为底板时，其最经济有效的办法是以池底浮土来平衡，而采用增加结构自重的方法是不经济的。
当地下水位低于池底而不考虑地下水压时，需采取措施排除地表滞水。
温、湿度荷载。
由于环境的影响，造成结构物产生温度或湿度的变化，从而引起结构物体积变化，当这种体积变化受到约束时，就会产生应力。
矩形水池结构计算方案
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》(SL191-2008)，以下简称《砼规》 《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)，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:无顶盖，半地下水池水池长度L ＝11940mm ，宽度B ＝5990mm ，高度H ＝4180mm 地面标高＝0.000m ，池底标高＝-4.180m 池壁厚度t 3＝400mm ，池壁贴角c 1＝0mm底板中间厚度t 2＝400mm ，底板两侧厚度t 4＝400mm 底板贴角长度c 2＝0mm ，底板外挑长度a ＝400mm 池壁顶端约束形式:自由底板约束形式:固定3．地基土、地下水和池内水信息： 地基土天然容重γ＝18.00kN/m 3，天然容重γm ＝20.00kN/m 3地基土内摩擦角φ＝30.00度，地下水位标高＝-2.000m池内水深H W ＝0.00mm ，池内水重度γs ＝10.00kN/m 3地基承载力特征值f ak ＝120.00kPa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 ＝170.89kPa浮托力折减系数＝1.00，抗浮安全系数K f ＝1.054．荷载信息： 地面活荷载q ＝10.00kN/m 2，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 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 ＝16.70N/mm 2；轴心抗拉强度标准值f tk ＝1.78N/mm 2 轴心抗压强度设计值f c ＝11.90N/mm 2；轴心抗拉强度设计值f t ＝1.27N/mm 2 混凝土弹性模量E c ＝2.80×104N/mm 2 纵向受力钢筋种类：HRB400钢筋强度设计值f y ＝360N/mm 2；弹性模量E s ＝2.00×105N/mm 2 钢筋混凝土重度γc ＝25.0kN/m 3，泊松比μc ＝0.167 内侧钢筋保护层厚度as ＝35mm ，外侧保护层厚度as'＝35mm裂缝宽度限值[ωmax ]＝0.200mm ，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： 池壁自重G 2＝1295.03kN底板及底板贴角自重G 3＝865.05kN 水池自重G c ＝G 1＋G 2＋G 3＝0.00＋1295.03＋865.05＝2160.07kN池内水重G w ＝0.00kN 池顶覆土重量G t1＝0.00kN 池顶地下水重量G s1＝0.00kN 底板外挑覆土重量G t2＝806.14kN 底板外挑地下水重量G s2＝266.72kN 基底以上的覆盖土总重量G t ＝G t1＋G t2＝0.00＋806.14＝806.14kN基底以上的地下水总重量G s ＝G s1＋G s2＝0.00＋266.72＝266.72kN顶板活荷载作用力G h1＝0.00kN 地面活荷载作用力G h2＝149.84kN 活荷载作用力总和G h ＝G h1＋G h2＝0.00＋149.84＝149.84kN基底面积A ＝86.50m 2基底压强P k ＝(G c ＋G w ＋G t ＋G s ＋G h )/A＝(2160.07＋0.00＋806.14＋266.72＋149.84)/86.505＝39.11kN/m 22．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×(6.0－3)＋1.00×13.83×(4.2－0.5)=170.89kN/m 23．地基承载力验算结论： P k ＝39.11kN/m 2≤f a ＝170.89kN/m 2故地基承载力满足要求。
浅析钢筋混凝土矩形水池的结构设计
板活荷载、 地面堆积荷载、 雪荷载等 ， 一般计算时活荷载和雪荷载两者取大值。 水 池顶板 作用 恒载 包括顶 板 自重 和覆 土荷载 ， 对于 敞 口水 池无 顶板 荷载 ， 而对 于有顶板的钢筋混凝土水池 ， 顶板 自重荷载标准值为 ： Ｐ １ ＝ ｒ 。 ， Ｐ 指 的是顶板 自 重荷载标准值， ｒ 。 指的是混凝土容重 ，一般可取２ ５ Ｋ Ｎ ／ ｍ￣ ， ｈ 指的是水池顶板厚 度； 池顶覆土压力标准值为尸 ＃咖 ， 指的是池顶覆土压力标准￣ （ ， Ｎ ／ ｍ ２ ， ｒ 才 旨 的 是池顶覆土重度Ｋ Ｎ ／ ｍ￣ ， 一般可取１ ８ Ｋ Ｎ ／ ｍ￣ ， ＾ ２ 指的是水池顶覆土厚度。 （ ２ ） 池壁作用荷载计算， 池壁作用的荷载包括： 池内水压力、 池外土压力、 地面活荷载 、 温度（ 湿度） 作用 以及产生的应力 。（ ａ ） 水池内水压力标准值为 尸 ｒ ， 指的是池 内水压力标准值Ｋ Ｎ ／ ｍ ￣ ． ｒ ３ 指的是池内水的重度Ｋ Ｎ ／ ｍ３ ， ， ｛ 酱 的是底板顶面到池内水位的距离（ ｍ） ， （ ｂ ） 池外土压力荷载和地下水压力荷载 （ 作用于池壁板的外侧 ） ， 一般对于地面水池来说 ， 没有此项计算 ， 而对于半地 下 水 池 而言 ，地 下水 位 予池 壁 底端 以下 ，池 壁 底 端 土 压 力 标 准值 为 ， １ ＝
结 构计 算 ， 为 工程 设计 人 员在设 计 方面 提供 了理 论 基础 和科 学依 据 。 关键 词 ： 钢筋 混凝 土 ； 水池； 裂缝； 设计； 耐Байду номын сангаас久性
１ 引 言
则对 池壁 有侧 向作用 ， 所 以当水 池半 地 下或 者全 地 下 时应 考虑 地 面 活荷 载作
用。地面在底板顶面之上时 ， 池壁底端地面活荷载标准值为ｑ ； 口 。 ， 式 中口 池 钢筋混凝土矩形水池是一种常见的给排水构筑物 ， 它施工简单 ， 结构紧 壁底端地面活荷载标准值， ｑ 地面活荷载标准值 ， Ｋ 动土压力系数。 凑， 节省用地 ， 广泛应用于化工 、 冶金、 石油等工业 ， 在民用建筑中常常是必要 ｆ ３ ） 底板作用荷载计算 ， 池底板作用 的荷载包括： 池内水的 自重荷载， 水池 的 附属设 施 ， 随着 我 国现代 化进 程 的不 断加 速 ， 人 口、 经济 不 断增 长 ， 民用 、 工 顶 板和 壁 板的 重力 荷载 、 底板 顶 面以上 （ 包括 挑 出部 分 ） 覆 土 荷 载及 活荷 载 引 业 用 水急 剧 增加 ，迫切 需 要 我们 建 造 大量 的 储水 设 施 来满 足 社 会 发展 的 需 起的基底反力 。池内水 自重荷载标准值为只 。 武 中， 只指的是池内水压力 要， 钢筋混凝土水池的容量和规模 日趋增大， 形式也逐渐多样化 ， 水池主要有 标 准值 ， 的是池 内水 的 重度 ， ｋｆ 目 的是 底板 顶 面到 池 内水 位 的距 离 ，水 池 底板 、 池壁、 顶盖、 以及支座环梁 、 走道板等组＿ 成【 。 水池一般除了满足工艺方 ｒ 、 式中， Ｐ ｃ 。 是 水 池结 构顶 板 和 壁 面的要求之外， 还需考虑水池 的安全性 、 耐久性 、 适用性以及经济合理性 ， 一 顶 板 和 壁 板 的 自重 荷 载 标 准 值 ＝
钢筋混凝土矩形水池的设计
钢筋混凝土矩形水池的设计 王兆霞(中国石化集团管道储运公司设计研究院) 摘要 钢筋混凝土矩形水池设计时,应针对工程实际情况,正确选择结构方案和结构计算简图。
在设计构造方面采取有效措施保证工程质量。
主题词 结构 混凝土 方案 计算 设计一、工程概况工程涉及公司基地污水处理场扩建工程的各种不同类型的钢筋混凝土水池,共5座。
有多格池、单格池、圆形池,其中大部分为地面式敞口钢筋混凝土矩形水池。
池高(H)一般都在6m左右。
水池属于钢筋混凝土特种结构,它由各种类型的梁 板 柱等单元构件组成,结构型式和荷载条件比较复杂。
其中的多格池是“接触氧化池1,接触氧化池2及中间沉淀池”三位一体的土建结构,属于比较高的地面式敞口钢筋混凝土矩形水池。
二、结构方案的选取及内力计算以上述多格接触氧化池为例,该水池属于多格水池,池高H=6m,侧壁L1=27m,端壁L2= 1411m。
根据实际使用情况确定最不利的荷载组合为间隔储水组合,有下列两种:试水阶段:结构自重+池内满水压力使用阶段:结构自重+池内满水压力+温度荷载其中,池底板埋入地下不考虑温度荷载的作用,温度荷载应取较大的温差计算。
无论在试水阶段还是在使用阶段,因为地面式水池的池内有液体,池外无土,池壁都视为偏心受拉构件。
钢筋混凝土矩形水池是空间结构,其结构形式、几何尺寸及连接构造影响着内力计算方法。
在侧向荷载作用下,池壁的计算通常根据池壁的高宽比来分类。
池壁顶端无约束为自由端,池壁与底板的连接为固定支承。
在池壁侧壁(L1)的计算中做了两种方案的比较。
1,方案1:按悬壁挡水墙考虑因L1/H=27/6=415>3,则侧壁在水平荷载作用下,壁板可视为竖向单向板,荷载几乎全部沿垂直方向传递,侧壁由于与底板固定而产生的弯矩影响加大,侧壁可按竖向单向受力计算,即悬壁挡水墙计算。
但在角隅处因相邻池壁约束的影响仍属双向受力,其水平向角隅处存在内部负弯矩,可按下式计算:M jx=m j qh2式中:M jx———池壁沿高度1m截面,池壁角隅处的水平向弯矩,kN·m;m j———弯矩系数,-01104;q———三角形荷载的最大值,72kN/m;h———池壁高度,m。
矩形钢制常压水池的结构分析与设计
矩形钢制常压水池的结构分析与设计摘要：矩形钢制水池在环保工程中较为常见，一般矩形常压水池的壁板和底板多采用平板结构。
本文以某环保工程中常压水处理池钢结构的设计为例,通过在壁板设计中提出加劲板、竖向柱、横向圈、连杆的整体组合加固方式,和顶边加固以及垂直和联合加固的方式来进行对比分析，并通过利用MIDAS软件进行壁板、底板、底座有限元整体建模分析,得出较优的结构设计方案.关键词：矩形钢制常压水池；结构分析；设计1水池结构设计1.1结构设计应符合的规定应对各种结构类别和形式的池执行强度检查。
根据荷载条件，工程地质条件和水文地质条件，决定是否检查结构的稳定性。
应检查钢筋混凝土池的抗裂性或裂缝宽度。
在载荷作用下，当部件的截面受到轴向张力或小的偏心张力时，应检查抗裂性。
在使用阶段的负载下，部件的截面弯曲，偏心压力大或偏心率大。
当张力受到应力时，应检查裂缝宽度。
还应测试预应力混凝土池的抗裂性。
1.2负载和负载组合（1）各种负荷水压：通常用水填充水池来计算水压。
这是因为：一方面，一方面很可能存在误操作而造成满池;另一方面，另一方面今后工艺上有可能挖潜而超过原设计水位;游泳池外设有一个填充的游泳池。
墙上土壤的侧压通常由朗肯的理论计算得出地下水压力：水池底部的地下水压力是影响泳池地板安全的主要负荷，应加强注意。
另一方面今后工艺上有可能挖潜而超过原设计水位。
当水池底部低于地下水压力时，应采取措施清除地表水;温度和湿度负荷：由于环境的影响，结构的温度或湿度发生变化，导致结构的体积发生变化。
当这种体积变化受到约束时，就会产生应力。
（2）负载组合。
1水压+自重。
这是池结构设计的基本组合。
2水压+自重+冬季温差。
当壁冬季温差的绝对值大于夏季墙壁水分差的绝对值（变为等效温差）时，温差，湿度差和水压的组合是最不利的组合。
3水压+自重+湿差。
当壁壁湿度差的绝对值（变成等效温度差）大于冬季壁温差的绝对值时，温差，湿度差和水压的组合效果是最不利的组合。
矩形钢筋混凝土水池的结构与设计
矩形钢筋混凝土水池的结构与设计摘要：钢筋混凝土水池应用范围相对较广，其中，以生活蓄水、排水井与污水处理为主，这些结构多为矩形钢筋混凝土，随着工艺不断发展、及时变革，在生活中对水池结构与标准要求提升。
即便如此，在水池长期应用后，依旧会出现裂缝问题，此类问题不仅增加后续维修费用，更不利于维护供水、排水、处理水稳定性。
以矩形水池为例，对混凝土结构分析，关注设计工作。
希望优化结构与设计部分，强化钢筋混凝土水池结构稳定性。
关键词：矩形；钢筋混凝土；水池结构；水池设计前言：在以往水池设计工作中，多将水池设计为圆形，但是圆形水池，在实际应用中存在诸多限制，无论是从应用，还是经济性出发，都应不断创新，寻找更适合水池结构。
在不断研究中，矩形水池结构逐渐得到重视与应用，得到水池设计人员重视。
在矩形水池不断发展与完善过程中，矩形水池应用达到全面延展，广泛应用于工业与民用建筑给排水系统中，更成为消防用水、排污用水重要环境。
但是，在矩形水池应用中，当达到一定时间后，依旧会出现磨损、老化等问题，因此，要想延长矩形钢筋混凝土使用期限，降低后续维护成本，在实际工作中应给予水池结构与设计工作充分重视，并结合水池荷载、内力、结构等几方面进行分析，只有这样，才能在设计环节优化可能出现的问题，提高水池质量，维护工业与生活给排水稳定性。
1、钢筋混凝土水池结构的研究现状1.1水池基本概述对钢筋混凝土应用加以分析[1]，在诸多工程中，都含有钢筋混凝土水池结构，钢筋混凝土矩形水池结构，其适应能力较强，且在应用过程中，能够最大限度节约土地资源、水资源，无论是建造工序，还是投入费用，都远低于圆形水池结构。
再加上，钢筋作为矩形水池施工材料，具有极强抗老化性，能够承受酸碱腐蚀与撞击，是诸多水池结构首选材料。
根据水池应用范围，可以将水池分为以下几类[2]。
其一，根据建筑材料，可以将水池分为钢制、混凝土、砖石以及橡胶水池。
其二，根据形状划分，可以将水池分为多格、单格、矩形、圆形以及密闭、开口等多种水池。
钢筋混凝土矩形水池结构设计分析探讨_1
钢筋混凝土矩形水池结构设计分析探讨发布时间：2023-02-28T08:37:29.178Z 来源：《中国建设信息化》2022年20期作者：陈永涛[导读] 钢筋混凝土矩形水池广泛应用于建筑施工、污水处理、公共给排水、农业、陈永涛身份证号码：3505831990****0055摘要：钢筋混凝土矩形水池广泛应用于建筑施工、污水处理、公共给排水、农业、工业等领域。
因此，为了满足时代发展对钢筋混凝土矩形水池的技术要求，设计人员需要从水池结构的施工标准入手，优化水池结构的设计，为工程创造更加可观的经济效益和环境效益。
关键词：钢筋混凝土；矩形水池；结构设计；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。
一、计算水池内力1.底板内力计算。
矩形水池底板内力受到地基反力的影响，使得池壁间距会对底板反力分布情况造成不同程度的影响。
因此，在计算矩形水池底板内力的过程中，首先，考虑池壁刚性角度重叠长度与池壁间距的关系，避免间距过大造成池底发生变形，必要时可采用静力平衡法避免反力分布不均匀移动现象的发生。
其次，地下水位高度小于水池底板高度时，地基压缩性就会呈现均匀变化状态，此时可计算小面积的水池地基反力来完成底板内力的计算。
最后，当矩形水池底板与悬臂板结构较为相似时，可采用剪力计算悬臂板，对于等截面水池底板则应按照直线上内力分布情况计算地基反力。
此过程主要是根据变截面、等截面两种地基反力分布情况计算相应的水池底板内力。
此外，对于多跨连续板则应沿着宽度或是长边计算底板内力，同时按照双向板计算四边的传递弯矩与简支，从而将钢筋混凝土裂缝控制在0.2 mm以下。
2.池壁内力计算。
对于钢筋混凝土矩形水池来说，池壁内力是其内力计算的又一重要环节。
在对池壁内力进行计算时，若池壁长与高的比值不小于3，应在较长的池壁取宽为1 m的板作为计算单元，且这个计算单元内力计算的方向应与单板垂直方向相一致；当矩形水池池壁长与高的比值为0.5~3时，则应按照荷载在双向板上的传递特征，计算两个传递方向上的内力。
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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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本文链接：/Periodical_gjg201103007.aspx。