经典课件：钢筋混凝土水池设计

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1.5 地下式、半地下式及地上式水池
按照建造在地面上下位置的不同，水池可以分为地下 式、半地下式及地上式。
为了尽量缩小水池的温度变化幅度，降低温度变形的 影响，水池应优先采用地下式或半地下式。
对于有顶盖的水池，顶盖以上应覆土保温。 水池的底面标高应尽可能高于地下水位，以避免地下 水对水池的浮托作用，当必须建造在地下水位以下时，池 顶覆土又是一种最简便有效的抗浮措施。
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1.4 装配式和现浇整体式水池池壁
• 目前，国内除预应力原水池有采用装配式 池壁者外，一般钢筋混凝土水池都采用现浇整 体式池壁。
• 矩形水池的池壁绝大多数采用现浇整体式， 有有少数工程采用装配整体式池壁。
• 采用装配整体式池壁可以节约模板，使池 壁生产工厂化和加快施工进度。缺点是壁板 接缝处水平钢筋焊接工作量大，二次混凝土 灌缝施工不便，连接部位施工质量难以保证， 因此，实际时应特别慎重。
• 分离式底板可设置分离缝，也可以不设置，后者在 外观上与整体式反无梁底板无异，但计算时不考虑底 板的作用，柱下基础及池壁基础均单独计算。有分离 缝时，分离缝处应有止水措施。
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• 倒锥形和倒球壳组合池底的加速澄清池。
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圆形水池的顶盖和底板也可以采用球形或锥形薄壳结构， 这类结构的特点是可以跨越很大的空间而不必设置中间支柱， 由于壳体厚度可以做得很薄，在混凝土和钢材用量上往往比 平面结构经济。缺点是模板制作费费工费料，施工要求较高， 而且水池净高不必要地增大，当水池为地下式或半地下式时， 土方开挖和池顶覆土的工作量也因此增大，为了克服后一缺 点，可以尽量压低池壁的高度，甚至完全不用直线形池壁而 由池顶和池底直接相接组成蚌壳式水池。
3.10 钢筋混凝土水池设计
水池的选型
用途
水处理用池 贮水池
水池的结构 池壁
顶盖
底板
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平面 形状
圆形 矩形
1.水处理用池，如沉淀池、滤池、曝气池等；该类型水池的容
量、形式和空间尺寸主要由工艺设计决定。
2.贮水池，如清水池，高位水池，调节池；该类型水池的容量、
标高和水深由工艺确定，而池型及尺寸则主要由结构的经济性 和场地、施工条件等因素来确定。
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3.10.1 水池的荷载
1、水池荷载分类及选用
（1）池顶荷载 对于有顶盖的封闭式水池，应计算作用于池顶板
上的竖向荷载，主要包括顶板自重、防水层重、覆 土重、雪荷载和活荷载。
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池顶、池底及池壁的各种荷 载必须分别进行计算
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（2）池壁荷载
作用在池壁上的荷载可分为池内水压力、池外土 压力和地下水压力。
•圆形水池在池内水压力或池外土压力作用下，池 壁在环向处于轴心受拉或轴心受压状态，在竖向则 处于受弯状态，受力均匀明确；而矩形水池的池壁 则为受弯为主的拉弯或压弯构件，当容量在200m3 以上时，池壁的长高比将超过2而主要靠竖向受弯 来传递侧压力，因此池壁厚度常比圆形水池的大。
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• 经济分析还表明，就每立方米容量的造价、水泥用量 和钢材等经济指标来说，当水池容量大约在3000m3以内时， 不论圆形或矩形池，上述各项经济指标都随容量增大而降 低，当容量超过约3000m3时，矩形池的各项经济指标基本 趋于稳定。
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1.2 贮水池场地布置
• 矩形水池对场地地形的适应性较强，便于节 约用地及减少场地开挖的土方量，在山区狭长 地带建造水池以及在城市大型给水工程中，矩 形水池的这一优越性具有重要意义。
自上世纪80年代以来，随着水池容量向大型发展，用 地矛盾加剧，矩形水池更加受到重视。北京市水源九厂一 期工程的调节水池，采用平面尺寸255.9m×90.9m、池高5m 的矩形水池，容量达10.7万m3。如果与采用多个万吨级预 应力圆形水池达到相同容量的方案相比，其节约用地和造 价的效果都是肯定的。
是水池承受的主 要荷载之一，一 般偏安全地按满 池来计算水压。
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（3）温、湿度荷载
由于混凝土硬化过程中产生的水化热、工艺要求以 及季节变化等，造成池壁产生膨胀和收缩。当变形受 到约束时，在池体中产生相应的温度或湿度应力。温 度应力和湿度应力是导致混凝土池壁产生裂缝的主要 原因。
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水池常用的平面 形状为圆形或矩 形，其池体结构 一般由池壁、顶 盖和底板三部分 组成。按照工艺 上需不需要封闭， 又可分为有顶盖 （封闭水池）和 无顶盖（开敞水 池）两类。
给水工程中 的贮水池多数有 顶盖（如图）， 而其他池子则多 不设顶盖。
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预处理底板配筋
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周进周出二沉池底部
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二沉池布筋
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• 当水池底板位于地下水位以下或地基较弱时，贮水 池的底板通常作成整体式反无梁底板。
• 当底板位于地下水位以上，且基土较坚实、持力层 承载力特征值不低于100kN/m2时，底板和池壁支柱基 础则可以分开考虑。此时池壁、支柱基础按独立基础 设计，底板的厚度和配筋均由构造确定，这种底板称 为分离式（或铺砌式）底板。
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1.3 水池池壁厚度
• 水池池壁根据内力大小及其分布情况，可以做成 等厚的或变厚的
变厚池壁的厚度按直线变化，变化率以2%～5%（每 米高增厚20 ～50mm）为宜。
无顶盖水池壁厚的变化率可以适当加大，现浇整体 式钢筋混凝土圆水池容量在1000m3以下，可采用等厚池壁； 容量在1000m3及1000m3以上，用变厚池壁较经济，装配式 预应力混凝土圆形水池的池壁通常采用等厚度。
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1.6 贮水池的顶盖和底板
• 贮水池的顶盖和底板大多采用平顶和平底。
• 工程实践表明，对有覆土的水池顶盖，整体式无梁 顶盖的造价和材料用量都比一般梁板体系为低。 •装配式梁板结构的优点是能够节约模板和加快工程进度， 但经济指标不如现浇整体式无梁楼盖。 • 从20世纪80年代以来，由于工具化钢模在混凝土工 程中应用越来越普遍，使现浇混凝土结构得以扬长避短， 在水池设计中优先采用全现浇混凝土结构已成为主流。
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清水池布筋
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水解池底布筋
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河南开封辅仁制药有限公司污水处理厂 改造工程二沉池（5000 /m3d）
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集水坑施工图
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清水池施工图
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圆形水池施工图
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1.1 贮水池容量、形状、水深等技术经济指标
• 贮水池容量在3000m3以内时，相同容量的圆 形水池比矩形水池具有更好的技术经济指标。