10-钢筋混凝土水池设计解析
钢筋混凝土水池设计的分析
钢筋混凝土水池设计的分析如今，随着我国科学技术的不断发展，多种系统得到了创新和完善，不仅包括制冷系统、消防系统，还包括循环水系统等。
目前消防水池、污水处理池、循环水厂等较多的采用钢筋混凝土水池。
钢筋混凝土水池一旦产生裂缝，将会大大降低水池使用效率，导致水池应用功能大大衰退，严重时还会引起有毒液体泄漏导致地下水污染问题出现[2]。
一、钢筋混凝土水池裂缝问题的产生原因对水池施工当中的钢筋混凝土来说，其如果受力的话，就会产生裂缝问题，这是比较常见的，且在较大的荷载作用下以及温度收缩影响下，会导致混凝土水池裂缝问题出现。
针对钢筋混凝土来说，在一定的受力下，且在出现定量形变的基础上，才能从根本上提升钢筋应用效率。
在钢筋混凝土形变的同时，也可能会产生裂缝现象，只要裂缝宽度大小不导致结构受力性能以及功能改变，就可以忽略不计，也不需要采取处理措施[3]。
但针对那些宽度较大的混凝土裂缝来说，其会从根本上影响混凝土结构安全性和耐久性，在这种条件下产生的裂缝就是破坏性裂缝，此类裂缝，必须应用一定的处理措施。
钢筋混凝土水池裂缝产生原因表现在三个方面，具体如下：第一，钢筋混凝土水池受到一定的荷载作用之后，就会导致裂缝产生。
针对钢筋混凝土水池结构来说，在受到一定的外部荷载，比如水压力、土压力以及地基反力等之后，就会从根本上影响结构的受力性能，引起结构变形，最终产生比较严重的破坏性裂缝问题[4]。
在上述荷载作用下出现的裂缝，往往是因为水池设计人员设计不到位导致的。
钢筋混凝土水池产生荷载偏差的因素较多，不仅有水池设计相关环境参数等信息有误原因，还有水池设计工况遗漏原因，另外还有结构建模不合理原因等，上述因素中的任何一种都会导致内力工况和实际受力工况不统一问题的产生[5]。
除此之外，荷载改变的原因不仅包括工况考虑不到位，还包括环境突变以及水池使用条件不合理等。
第二，钢筋混凝土结构受损以及变形之后，也会导致裂缝问题出现。
对钢筋混凝土结构来说，混凝土硬化期产生大量的水化热，导致混凝土结构温度大大增加，最终产生膨胀力，且在之后的降温收缩当中，在受到一定约束之后，会产生一定的拉应力[6]。
钢筋混凝土圆形水池课程设计讲解
钢筋混凝土圆形水池设计1 设计资料某钢筋混凝土圆形清水池主要尺寸：水池净直径n d =9.0m ，水池净高度n H =4.0m 及水池壁厚h =250mm 。
采用整体式钢筋混凝土结构，试设计此水池结构。
荷载及材料如下： 1、水池构造水池内壁、顶板底及支柱表面均用25mm 厚1：2水泥砂浆抹面；水池外壁及顶面均涂刷冷底子油一道、热沥青一道。
池底板下设置100mm 厚C10混凝土垫层。
2、荷载取值水池顶盖可变荷载标准值k q =1.52/KN m ； 基本雪压：0s =0.352/KN m ；材料重度：钢筋混凝土325/r KN m =钢筋混凝土、素混凝土323/r KN m =混凝土、覆土318/r KN m =s 、土的有效重度'310/r KN m =s 、水泥砂浆320/r KN m =砂浆、水310/r KN m =w ；3、地质资料由勘测报告提供的资料表明，地下水位于地面（0.000±标高）以下2.6m 处，地面1.5m 以下为粉质黏土层，土颗粒重度为273/KN m ，孔隙率 1.0e =，内摩檫角030ϕ=，地基承载力特征值2100/a f KN m =。
4、材料柱混凝土强度等级：20~30c c 、水池混凝土强度等级：不应低于25c ，统一取水池混凝土强度等级25c 。
柱中受力钢筋采用HRB335级、箍筋采用HPB235级；水池中受力钢筋均采用HPB235级。
土建工程基础课程设计姓名：***学号：310040****班级：给水排水***指导老师：索**完成日期：2013.12.22钢筋混凝土圆形水池设计原始资料：某钢筋混凝土圆形清水池的主要尺寸：水池直径d n=9.0m水池净高度：H n=4.0m水池壁厚：h=250mm水池顶盖可变荷载标准值：当地：目录一. 设计任务书........................................................................................................二. 水池结构布置、截面尺寸................................................................................三. 水池抗稳定性计算............................................................................................3.1 水池自重标准值计算..................................................................................3.2 整体抗浮验算............................................................................................3.3局部抗浮验算...............................................................................................四. 水池荷载计算....................................................................................................4.1顶板荷载.......................................................................................................4.2 底板荷载......................................................................................................4.2 池壁荷载......................................................................................................五.地基承载力验算..................................................................................................六. 顶板、底板及池壁固定端弯矩计算................................................................6.1顶板固定端弯矩...........................................................................................6.2底板固定端弯矩...........................................................................................6.3池壁固定端弯矩...........................................................................................6.4顶板、底板及池壁弹性嵌固边界力矩计算...............................................6.5顶板结构内力计算.......................................................................................6.6底板内力计算...............................................................................................6.7池壁内力计算...............................................................................................二、水池结构布置、截面尺寸、计算简图1.水池结构布置根据设计要求，水池净直径d n =9.0m,宜采用中心有柱的圆形水池。
[新版]钢筋混凝土水池设计
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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。
• 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24无异，但
•。
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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
•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
浅析钢筋混凝土水池设计要点
工程技术
时使动力不平顺坡度降至0.01%以下。
如图：
基床表层基床底层
钢筋砼搭板桥涵
边墙3-5m
过渡段路堤主体
过渡段长度：
过渡段长度的计算公式：L=2（H+h ）+A
式中：L-过渡段长度，m；H-路堤高度，m；表层厚度，m；A-常数，可取3-5m
根据秦沈客运专线试验的结果，动应力、动位移及加
速度的极大值，都不宜超过限定范围。
因而设计长度是较
为合理的。
在软土地基区段，列车营运阶段路基会持续发生小程度的沉降，路桥分界部位会随之出现不平顺现象，平顺要比动态的大的多，将大大恶化车辆的运行平顺性，根据公路的使用经验，考虑在台后设置钢筋砼搭板，
中规定钢筋混凝土。
钢筋混凝土结构水池的设计与施工
钢筋混凝土结构水池的设计与施工摘要：钢筋混凝土水池在给水排水和环境保护工程中是一种应用极为广泛的构筑物，如清水池、蓄水池、隔油池、中和池、曝气池、沉淀池、反应池及消防水池等等。
该文对水池结构设计和施工中的一些关键技术措施及方法进行了介绍，探讨保证水池结构设计技术经济合理及施工安全有效进行的方法。
关键词：钢筋混凝土；水池设计；水池施工一、钢筋混凝土水池的结构设计(一)各专业间的配合任何一项设计作品都是各专业的集体结晶，在水池设计的过程中更是如此。
结构专业与工艺设备专业，结构设计与施工的衔接与配合显得尤为重要。
结构专业应明确本专业的设计角色，应密切配合工艺主导专业。
设计人员应充分熟悉工艺设备专业的工艺流程图和工艺设计意图，做到有的放矢，在满足工艺要求的前提下确定合理的结构方案。
例如水池壁与壁之间、壁板与底板之间的构造加腋要求是否会满足工艺尺寸要求，设置的梁或柱是否会妨碍工艺的管路通过，在接近施工缝位置处是否有预留洞口、预埋管道、预埋件、悬挑梁板等等。
(二)结构设计应符合规定钢筋混凝土水池结构构件不管是什么形式、类别的，计算时都应按照承载能力。
根据荷载、工程地质和水文地质等条件确定结构的稳定性是否需要验算。
荷载作用下，如果构件截面的受力状态处于轴心受拉或小偏心受拉时，就要进行抗裂度验算；如果构建受弯或大偏心受拉，就要验算它的受裂宽度。
(三)钢筋混凝土水池截面设计要点(1)强度设计的安全系数①水池顶盖强度设计的附加安全系数。
顶盖会承受来自自重、覆土重、活载等的荷载，这些荷载中又以自重和荷载重最大。
因为密度和含水量都会使土的容重发生变化。
所以，附加安全系数最好取1.0。
②池壁强度设计的附加安全系数。
池壁会主要受到土压和水压的压力，通常按照满池计算水深，水的容重只有极小的区别。
土压强度则参照朗肯主动土压力理论，差别稍大一些。
也就是说池壁荷载的取值通常由最高限额，所以附加安全系数定位0.9，就可使设计要求满足。
浅议钢筋混凝土水池结构设计要点
浅议钢筋混凝土水池结构设计要点摘要：钢筋混凝土水池是给排水工程中重要的构筑物之一。
本文探讨了水池结构设计的方法和特点，从使用材料、荷载计算及内力组合、内力计算、构造措施四个方面提出了设计中一些值得注意的问题，从而使钢筋混凝土矩形水池设计的更加可靠和经济。
关键词：结构设计；矩形水池；使用材料；水池荷载；内力计算；构造措施引言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、消防、排污工程中。
在实际的工程设计中，应充分对所设计谁吃的环境以及结构特点进行分析，保证今后的正常生产使用，又降低工程造价。
钢筋混凝土矩形水池一般由池壁、池底板和池顶盖组成。
1.水池结构设计假定1.1 水池使用材料在水工构筑物的设计工程中,应首先确定该水池的结构类型,一般情况下半地下式及地下矩形水池,建议采用钢筋混凝土材料。
贮水或水处理构筑物、地下构筑物的混凝土强度等级不应低于C25;3.0.3.钢筋混凝土构筑物的抗渗,宜以混凝土本身的密实性满足抗渗要求。
混凝土的抗冻等级应进行试验确定。
贮水或水处理构筑物、地下构筑物的混凝土，其含碱量最大限制应符合《混凝土碱含量限值标准》CECS53的规定，不得采用氯盐作为防冻、旱强的掺和料。
受侵蚀介质影响的混凝土，应根据侵蚀性质选用。
2.水池结构分析2.1 水池荷载分类及选用2.1.1 池顶荷载有顶盖的水池，应计算作用于池顶板上的竖向荷载，包括顶板自重、防水层重、覆土重、雪荷载和活荷载。
雪荷载和活荷载不同时考虑。
当地面无堆载时，地面活荷载可按1.5~2.0KN/m2考虑。
2.1.2 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。
池内水压一般偏安全地按满池来计算水压。
对于地下式或半地下式水池，土对池壁有侧压力，侧压力通常用朗肯主动土压力理论计算。
2.1.3 温、湿度变形应力由于混凝土硬化过程中产生的水化热、工艺特殊要求以及季节变化等，造成池壁产生膨胀或收缩。
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。
因此在满足给排水专业要求的前提下，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。
标签：矩形水池;基本规定;构造要求;荷载取值1、水池的基本规定1.1水池宜采用钢筋混凝土结构。
水池受力构件的混凝土强度等级不应低于C25，垫层混凝土不应低于C15。
水池结构的防水，一般采用混凝土自防水，采用抗渗混凝土。
主要依据水池深度来确定混凝土的抗渗等级。
2、水池的构造要求2.1水池的受力壁板和底板厚度不宜小于200mm，顶板厚度不宜小于150mm。
当钢筋混凝土水池采用构造底板时，底板厚度不应小于120mm，底板顶面应配置构造钢筋，配筋量不宜小于每米5根直径8mm的钢筋。
2.2水池的最小保护层厚度应满足《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》要求。
2.3钢筋混凝土水池长度大于30m（室内或土中）或20m（露天）便需要设伸缩缝，缝宽20mm～30mm.伸缩缝应做成贯通式，在同一剖面上连同底板、顶板一起断开。
大型水池还需要设施工缝，主要作用是保证前后两期施工混凝土的良好连接，水池施工缝的位置可设在底板与池壁连接斜托上部和池壁与顶板连接斜托的下部。
2.4池壁、底板的受力钢筋宜采用小直径钢筋和较密的间距，尽可能采用HRB400级钢筋。
水池各部位的钢筋间距应在100-250mm范围内。
如果钢筋间距太密，会影响混凝土振捣，而钢筋间距太大，容易产生裂缝。
2.5现浇钢筋混凝土水池最容易在角隅处出现裂缝，因此必须在池壁转角处、池壁与底板相交处设置“暗梁”、“暗柱”或设置腋角。
敞口水池顶端也宜配置水平向加强钢筋。
根据规程第7.1.7条的规定要求，敞口水池在温差或地基变形作用下池壁顶端是结构的薄弱点，宜设置暗梁，高度不得小于池壁厚度，内外侧各配置不小于3根16的受力水平钢筋。
3、水池计算注意问题3.1水池的边界条件3.1.1水池的分类：当l/h〉2时为浅池，当l/h<0.5时为深池，当0.5≤l/h≤2时为双向板式水池.3.1.2池体结构一般由池壁、底板和顶盖（是否封闭加盖由给排水专业需要决定）所组成。
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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1.2 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。
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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。
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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。
浅谈钢筋混凝土水池结构设计
浅谈钢筋混凝土水池结构设计摘要：主要从结构作用、结构极限状态验算和结构分析方法三个方面，总结了钢筋混凝土水池结构的设计要点，并对有关问题进行了探讨。
关键词：水池结构；结构作用；结构分析1 概述钢筋混凝土水池是指贮存水及其它各种液体的钢筋混凝土构筑物。
在工业与民用建筑中应用十分广泛, 如生活污水和各种工业废水处理站、消防水池、屋顶蓄水池等。
2 极限状态水池结构应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态验算，目的是满足构件强度、裂缝和变形要求，以及抗倾覆、抗滑移和抗浮的稳定性要求。
3 作用及作用组合水池结构的使用条件和施工情况不尽相同，其作用及作用组合应具体情况具体分析，要全面考察各构件和影响结构稳定性的各种不利状态。
一般来说，承载能力极限状态的结构强度验算时，不利状态有两种，一种是池内满水但池外无水土的状态，一种是池内无水但池外有水土的状态；地基承载力验算时，不利状态是地下水位处于基底标高以下，池内满水池外填土的状态；使用阶段抗浮稳定性验算时，不利状态是最高水位状态。
一般的地下水池和地面水池的作用及作用组合可参考表3。
表3 水池结构的作用及作用组合注:1表中有“√”的作用为相应池型与工况应予计算的项目；有“△”的作用为应按具体设计条件确定采用，当池外土中无地下水时不计qgw；2表中未列入地下式有盖水池池内有水的情况，但计算地基承载力或池壁与池顶板为弹性固定时计算池顶板，须予考虑。
结构作用应依据相关规范取值，需要注意以下几点：1，雪荷载与顶盖上的活荷载两者不叠加，作用组合时取两者的较大值。
2，关于温湿度作用，本质是混凝土材料热胀冷缩和湿胀干缩的特性导致的体积变化。
温湿度作用情况较为复杂，总的来说需要考虑两种极端情况，一种是在夏季夜晚池内外温度基本平衡后表现出的湿差作用，一种是在冬季夜晚池内外湿度基本平衡后表现出的温差作用，两者的作用都是水池内壁膨胀外侧收缩，取最大值计算。
3，需要进行抗震验算的水池，应考虑动水、动土压力和结构惯性力，具体内容可参见《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》（GB 50032-2003）。
浅议钢筋混凝土水池结构设计的一些问题
浅议钢筋混凝土水池结构设计的一些问题本文从结构专业的角度谈谈钢筋混凝土水池设计所涉及的一些问题：结构类型的合理确定、地下水位的合理确定、材料、最大裂缝宽度的验算、伸缩缝和施工缝（后浇带）。
标签：水池;结构类型;地下水位;材料;裂缝宽度;伸缩缝;施工缝（后浇带）工业建筑的设计中会经常遇到给水排水工程钢筋混凝土水池，而且，随着我国城市产业功能不断强化，城镇公共服务和居住功能逐渐增强，城市基础设施一体化建设逐步推进，水池类构筑物工程的建设正在增多。
其实，水池的结构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，有时即便比葫芦画瓢把水池计算、设计完了，还有很多概念不清晰。
本人也是经历了这样一个过程，下面本人从结构专业的角度谈谈钢筋混凝土水池设计所涉及的一些问题。
一、结构类型的合理确定水池按结构类型分：敞口水池，有盖水池，无梁板式水池，多格水池，双层水池，带斗底水池，装配式水池。
水池采用哪种结构类型合理呢？在水池设计过程中，水池的平面，立面尺寸大小，会由工艺专业或水道专业给建筑结构专业提资，同时他们会提供水池的一些开洞条件和穿管条件。
结构专业设计人员简化计算的时候，一般可以不考虑开小洞（直径或边长≤1000mm洞口）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。
而且，结构专业设计人员要了解工艺专业或水道专业设计要求，以便确定合理的结构类型。
例如敞口水池和有盖水池（顶盖跨度较大时可设池内支柱）的结构计算简图不同，经过初步计算，在相同设计条件下，敞口水池比有盖水池所耗用的钢筋混凝土量多，工程造价高，那么建议工艺专业或水道专业采用有盖水池的合理类型，这样做的前提条件是必须满足工艺专业或水道专业的要求。
又例如顶盖跨度较大，池内设支柱的有盖水池，常用的结构形式是无梁板式水池，这类结构一般采用等间距柱网，柱距4m 左右，支柱一般采用有帽顶板柱帽，国家建筑标准设计图集《矩形钢筋混凝土蓄水池》（05S804）中，带支柱水池的支柱采用的就是无梁楼板柱帽。
钢筋混凝土水池结构设计
钢筋混凝土水池结构设计【摘要】水池是城市工业与民用供水工程的自来水厂、污水处理厂、生活用水设施最为常见的构筑物之一。
这类结构由于经常贮水或深埋地下，除了在结构的构造上需特别加强外，同时要求有较高的强度和良好的抗渗性和耐久性，以保证结构长期正常使用。
钢筋混凝土修建的水池具有造价较低，耐久性好，维修费用少，整体性好，防水性好等优点，被市政工程广泛采用。
本文针对钢筋混凝土水池的结构设计进行了论述。
【关键词】钢筋混凝土水池；结构设计钢筋混凝土水池一般分为两类，一类是废水处理净化池，比如：初沉池，沉砂池、氧化沟、配水池等；另一类是贮水池，比如：水池、水箱、水塔等。
前一类池的类型与设计主要由工艺设计特点决定，后一类池的形状、容量等由工艺、结构特点、经济性和施工条件决定。
从平面形状上分水池常用的平面形状为圆形或矩形，其池体结构由池壁、顶盖和底板三部分组成。
从工艺角度上分有顶盖和无顶盖之分，即封闭式水池和开敞式水池。
一、钢筋混凝土水池整体结构形式设计时是否选用矩形水池或圆形水池，要结合场地情况、工艺要求、经济性等方面的因素综合考虑。
就场地环境来讲，矩形水池对场地的适应性强，尤其大型水池和狭长地带建造水池对节约土地和少开挖土方量都有意义。
通过经济分析比较得知，就每立方米容量的造价、水泥用量和钢材用量等经济性指标随容量的增大而降低，但容积超过3000m3时，矩形水池的各项经济指标基本趋于稳定。
二、钢筋混凝土水池各部构件形式（一）顶盖形式一般可分为球形壳（锥壳）与平顶两大类。
平顶又可分为梁板式和无梁楼盖式。
从工程实践中可知，壳顶虽较平顶节省材料，但施工技术复杂，费用较大，其总造价与平顶的接近。
因此，除了大型圆水池采用壳顶外，中、小型水池多用平顶型式。
水池的平面形状、结构形式的不同，可采用矩形板、圆形板、有一个中心柱的圆板及无梁楼盖等。
（二）支座环梁：由组合壳体组成的给、排水构筑物在其连接处常设置有环梁，用以承受环向推力。
钢筋混凝土结构水池的设计与施工
钢筋混凝土结构水池的设计与施工发布时间：2021-05-07T10:02:56.870Z 来源：《基层建设》2020年第34期作者：丁意怡苗笛[导读] 摘要：水池的结构设计与施工，在市政工程建设中较为常见，并且是市政工程建设研究和关注的重要内容之一。
中国空分工程有限公司浙江杭州 310051摘要：水池的结构设计与施工，在市政工程建设中较为常见，并且是市政工程建设研究和关注的重要内容之一。
本文将结合钢筋混凝土结构水池的设计和施工经验，在对钢筋混凝土结构水池的受力荷载及变化特点分析基础上，针对钢筋混凝土结构水池的设计和施工要点进行研究，以供参考。
关键词：钢筋混凝土；结构；水池；设计；施工；研究钢筋混凝土结构的水池设计，由于其本身的特殊性，导致与一般的钢筋混凝土结构设计以及具体构造要求等方面，均存在一定的区别，因此，在实际设计与施工中应引起重视。
其中，水池构筑物作为市政工程施工建设中常见的结构工程，其设计与施工质量，对市政工程建设以及城市化发展存在着一定的影响。
尤其是近年来，随着城市建设的不断推进以及市政工程建设环境的日益复杂、要求不断提高，针对市政工程建设中水池等构筑物的设计和施工进行研究，具有更加突出的必要性和重要意义。
通常情况下，在进行钢筋混凝土结构水池设计中，不仅需要设计人员针对水池结构受力荷载及分布变化进行详细分析，从而确保其承载力构件及其强度符合要求，同时还需要确保对水池结构的设计和施工，能够满足其正常使用情况下的无变形、裂缝问题发生以及具有较高的耐久性要求，从而有效提升钢筋混凝土结构水池的设计和施工质量。
下文将结合钢筋混凝土结构水池设计与施工的实际经验，对钢筋混凝土结构水池的受力荷载及其分布特征分析基础上，围绕钢筋混凝土结构水池的设计和施工要点进行研究，以供参考。
1钢筋混凝土结构水池的受力荷载与分布特点钢筋混凝土结构水池的结构不仅简单，而且耐久性突出，成本较低，在实际设计与施工中具有广泛的应用。
钢筋混凝土水池结构设计
钢筋混凝土水池结构设计【摘要】水池是城市工业与民用供水工程的自来水厂、污水处理厂、生活用水设施最为常见的构筑物之一。
这类结构由于经常贮水或深埋地下，除了在结构的构造上需特别加强外，同时要求有较高的强度和良好的抗渗性和耐久性，以保证结构长期正常使用。
钢筋混凝土修建的水池具有造价较低，耐久性好，维修费用少，整体性好，防水性好等优点，被市政工程广泛采用。
本文针对钢筋混凝土水池的结构设计进行了论述。
【关键词】钢筋混凝土水池；结构设计钢筋混凝土水池一般分为两类，一类是废水处理净化池，比如：初沉池，沉砂池、氧化沟、配水池等；另一类是贮水池，比如：水池、水箱、水塔等。
前一类池的类型与设计主要由工艺设计特点决定，后一类池的形状、容量等由工艺、结构特点、经济性和施工条件决定。
从平面形状上分水池常用的平面形状为圆形或矩形，其池体结构由池壁、顶盖和底板三部分组成。
从工艺角度上分有顶盖和无顶盖之分，即封闭式水池和开敞式水池。
一、钢筋混凝土水池整体结构形式设计时是否选用矩形水池或圆形水池，要结合场地情况、工艺要求、经济性等方面的因素综合考虑。
就场地环境来讲，矩形水池对场地的适应性强，尤其大型水池和狭长地带建造水池对节约土地和少开挖土方量都有意义。
通过经济分析比较得知，就每立方米容量的造价、水泥用量和钢材用量等经济性指标随容量的增大而降低，但容积超过3000m3时，矩形水池的各项经济指标基本趋于稳定。
二、钢筋混凝土水池各部构件形式（一）顶盖形式一般可分为球形壳（锥壳）与平顶两大类。
平顶又可分为梁板式和无梁楼盖式。
从工程实践中可知，壳顶虽较平顶节省材料，但施工技术复杂，费用较大，其总造价与平顶的接近。
因此，除了大型圆水池采用壳顶外，中、小型水池多用平顶型式。
水池的平面形状、结构形式的不同，可采用矩形板、圆形板、有一个中心柱的圆板及无梁楼盖等。
（二）支座环梁：由组合壳体组成的给、排水构筑物在其连接处常设置有环梁，用以承受环向推力。
钢筋混凝土水池结构设计
钢筋混凝土水池结构设计摘要：结合对钢筋混凝土水池的设计经验，针对钢筋混凝土水池的结构形式和受荷特点，该文对水池结构设计和施工中的一些关键技术措施及方法进行了介绍，探讨保证水池结构设计技术经济合理及施工安全有效进行的方法。
关键词：钢筋混凝土结构；水池；设计；施工引言钢筋混凝土水池作为一种常用的构筑物类型，被广泛应用于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成为是否满足要求的一个要点。
按照相关设计规定，针对钢筋混凝土水池的设计过程，结合实际设计经验，探讨钢筋混凝土水池设计的要点。
一、水池的分类及所适用的条件（一）、按施工方式分类（1）现浇钢筋混凝土水池。
施工技术和施工工序简单，这种水池应用比较广泛; （2）装配式钢筋混凝土水池。
由于混凝土的干缩已经在预制过程中完成，所以可减少混凝土出现早期裂缝，并加快施工进度。
（二）、按施工材料分类（1）钢筋混凝土水池。
适用于容量较大，抗渗、抗裂性能要求较高的水池;（2）砖石水池。
就地取材方便，适用于容量较小，无抗渗抗裂要求或抗渗抗裂要求较低的水池（该水池一般需要有较好的地基条件）。
（三）、按形状分类（1）矩形水池:施工方便，占地较小。
小型水池宜采用矩形水池，如果液体的深度较浅时，大中型水池也可采用矩形水池;（2）圆形水池:受力合理。
大中型水池由于受力较大，宜采用圆形水池。
地下水池和半地下水池所受到的外界温度影响较小，由此而引起的应力也较小。
在水池的使用过程中，由于水池竖壁外侧有土的存在，会形成土压力，能够抵消一部分水池内的液体压力，可以使水池竖壁长期处于较小的应力状态;但是如果水池埋得过深，将会使水池的顶板和底板所承受的荷载增大，进而使材料量增大，费用增加。
另外，地下水池和半地下水池的抗震性能较好。
二、钢筋混凝土水池结构设计的基本原理和方法作为特种水工结构构筑物，钢筋混凝土水池(以下简称水池)被广范应用于工业与民用建筑的给水、排污、消防等工程中。
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。
浅析钢筋混凝土水池设计
浅析钢筋混凝土水池设计要点王 震（中煤第六十八工程处，山东省邹城市，273500）摘要： 依据国家现行规范，浅析钢筋混凝土水池的设计原则，并对设计中需要注意的相关问题进行分析。
关键词：水池 荷载及组合 计算简图 构造措施水池是工业与民用建筑中常用的构筑物。
在各种材料的水池中，钢筋混凝土水池因具有耐久性好、构造简单、造价底等优点，应用最广，比较常见的有矩形水池和圆形水池。
矩形水池施工较方便，占地面积少，平面布置紧凑；圆形水池受力合理，可采用预应力混凝土。
经验表明，小型及较深的水池宜用矩形；200m 3以上的中性水池宜用圆形水池。
本文以矩形水池为例，浅议一下钢筋混凝土水池设计过程中应注意的事项。
一、荷载及其组合水池结构上的荷载主要分为恒荷载和活荷载两类。
恒荷载包括结构自重、土的竖向压力和侧向压力、水池内盛水压力等；活荷载包括水池顶板活荷载、地表或地下水压力（侧压力、浮托力）、结构构件的温（湿）度变化作用、地面堆积荷载等。
1.顶板荷载池顶板作用的荷载由恒载及活载组成，恒载包括覆土荷载和顶板自重，上人水池顶盖活荷载标准值可取1.5 kN/ m 2，准永久值系数可取0.4。
当顶盖有较重设备基础时，可将设备基础重量折算成活荷载布置于顶板上。
当顶盖有施工机械时，应根据施工条件验算施工机械设备的荷载。
2.池壁荷载池壁荷载主要是水平方向的水压力和土压力，包括：池内水压力、池外土压力、池外地下水压力、地面活荷载及温度（湿度）作用产生的应力。
在施工过程中，水池四周有可能堆土或者有施工机械运作。
因此在计算水池荷载时，根据过去的经验增加了池壁四周的地面堆积荷载作为可变荷载。
地面活荷载对池壁有侧向作用，所以当水池半地下或者全地下水应当考虑地面活荷载的作用。
地面位于底板顶面之上时，a d K q q ∙=23上式中：q d3为池壁底部地面活荷载标准值(kN/ m 2)，q2为地面活荷载标准值(kN/ m2)，Ka为主动土压力系数。
10-钢筋混凝土水池设计解析
pk1
[qk
s
hs
h2
Hn
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2
45
2
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qk
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H
n
H
w
s
H
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tg
2
45
2
wH
w
§10-2 水池的荷载
第十章 钢筋混凝土水池设计
四、其它作用对水池结构的影响
温度和湿度的变化：温度和湿度的变化会使混凝土产生收 缩和膨胀，在结构中引起附加应力； 地震作用 ：对水池具有破坏性的地震荷载主要氏是水平方 向的地震惯性力。
3.对端部有约束的池壁进一步简化计算
a)
（1）当 Hdh2<0.2时，可忽略环向力，即取Nθ=0，按垂直单向板计算；H x
（2）当 >2.0 时，长壁圆水池，计算时可以忽略两端约束力的相 互影响Hdh2；
w
（3力）的当影0.2响<，Hdh必2≤2须.0按时精，确称理为论短计壁算圆。水池，这时不能忽视两端约束 b)
Hw pw
池底荷 载
水池的荷载
覆土厚hs 池顶板厚h2
Hn
底板板 厚垫h层1 厚h3
一、池顶荷载
第十章 钢筋混凝土水池设计
§10-2 水池的荷载
顶板自重 构造层重 覆土重
简化分布线
池顶活荷载q
p2
设计水位
地下水位 Hw/
Hw pw
活荷载 雪荷载
p1 无地下水 有地下水
实际分布线
池底荷载
图 10-3 水池的荷载
进行计算。
H2
dh
r
r
px
h
ds
Nθ
θ dθ
钢筋混凝土水池设计
钢筋混凝土水池设计
20
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。
钢筋混凝土水池设计
24
•。
钢筋混凝土水池设计
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• 倒锥形和倒球壳组合池底的加速澄清池。
钢筋混凝土水池设计
26
பைடு நூலகம்
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
平面 形状
顶盖
底板
钢筋混凝土水池设计
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。
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d pxdx x
ω
V1 1 M1 M1
Nθdx
两端有约束的池壁内力分析图
第十章 钢筋混凝土水池设计
§10-4 钢筋混凝土圆形水池设计
二、池壁内力计算 （一）圆水池池壁内力计算的基本原理
3.池壁内力计算 （1）计算公式
环向力 竖向弯矩 环向弯矩 剪 力
（2）荷载及内力符号规定
N k N qr
第十章 钢筋混凝土水池设计
§10-3地基承载力及抗浮稳定性验算 一、地基承载力验算
当水池基础采用整体式底板时，一般可假设地基反力为均匀分布。 地基承载力验算公式：
水池总重量 k 池顶活荷载及覆土荷载（kN / m ） kN / m 2 池底面积
2
底板单位面积上的水重 kN / m2 单位面积垫层重 kN / m2 均为标准值 f a
§10-4 钢筋混凝土圆形水池设计
一、圆形水池主要尺寸及计算简图
3.池壁上、下端的边界条件 池壁下端的边界条件： 固定连接 弹性固定连接 铰连 池壁上端的边界条件： 自由边界 铰接 弹性固定连接
池壁 池底
h1
a1 h a2
图10-6 池壁与池底整体连接示意图
按固定支承计算的条件：池壁底端如与底板整体连接，同时满足下面三个条件时： ⑴如图10-6所示h 1≥h； ⑵a1>h且a2≥a1； ⑶地基良好，地基土壤为低压缩性或中压缩性（压缩系数a1-2<0.5） 弹性固定连接即考虑池壁与底（顶）板的变形连续性，将池壁与底（顶）板的连接看成可 以产生弹性转动的刚性节点。 池壁与池底整体连接，但不能满足固定支承的其它条件时，应按弹性固定连接计算
第十章 钢筋混凝土水池设计
§10-4 钢筋混凝土圆形水池设计
二、池壁内力计算
（一）圆水池池壁内力计算的基本原理
1.假定条件： ◆池壁可看作圆柱形薄壳，忽略池壁厚度； ◆忽略由池顶、池底传于池壁的竖向力对池壁轴力的影响； ◆假设池壁壳体材料是各向同性的匀质连续弹性体； ◆圆形水池所承受的侧压力是轴对称性的，池壁产生的变形和内力也为 轴对称性。 2.池壁单元微分体的内力分布：
地下水位
1.水池整体抗浮稳定性验算 验算公式 0.9 G G
tk
sk
局部抗浮不够时水池的变形
pbuo . A
1.05
2.水池局部抗浮稳定性验算——仅对池内有中间支柱的封闭式水池 Gck 验算公式 0.9 g g
sk sl 1k
pbuo
Acal 1.05
2
两端自由的 圆形水池 池壁计算简 图
第十章 钢筋混凝土水池设计
§10-4 钢筋混凝土圆形水池设计 二、池壁内力计算
（三）壁端为弹性固定时内计算
1.弹性固定端边界力的确定
弹性固定端的边界力包括边界弯矩和边界剪力两项。对平顶和平底圆水池，可以认为节点无 侧移，边界弯矩可以用力矩分配法进行计算。 ◆池壁边界力可按下列公式计算
l 0 .5 H
按竖向单向计算，水平向角隅处应考虑角隅效应引起的水平 向负弯矩
H 2l H 部分按水平单向计算；底部H 2l 部分按双向计算， 处可视为自由端 2l
三边支承，顶端自由
0 .5
l 3 H
按双向板计算 按竖向单向计算，水平向角隅处应考虑角隅效应引起的水平 向负弯矩
2
H
a)
r
r
x
px
w
2
h ds θ dθ Nθ
2
2
px
Nθ
N px r ▼在0.0H~0.25H即0.75H~1.0H范围内计算内力时，可取靠约束端 高度为 的一段水池，按一端有约束，另一端为自由的池 壁，用附录 5-1 =56的内力系数 H 56 dh 中相应边界条件和荷载状态下 H 进行计算。 dh
实际分布线
图 10-3 水池的荷载
第十章 钢筋混凝土水池设计
§10-2 水池的荷载
二、池底荷载
p2
设计水位
池顶活荷载q
覆土厚hs 池顶板厚h2
简化分布线
地下水位
整体式底板，池底荷载是指将使底板产 生弯矩和剪力的那部分地基反力或地 下水浮力，其计算公式为：
Hw/
pw
Hw
Hn
p1
无地下水 有地下水 实际分布线 池底荷载
第十章 钢筋混凝土水池设计
§10-4 钢筋混凝土圆形水池设计
三、池壁截面设计 池壁截面设计包括： ⑴计算所需的环向钢筋和竖向钢筋； ⑵按环拉力作用下不允许出现裂缝的要求验算池壁 厚度； ⑶验算竖向弯矩作用下的裂缝宽度； ⑷按斜截面受剪承载力要求验算池壁厚度。
第十章 钢筋混凝土水池设计
一、矩形水池的计算简图
水池顶盖和底板的结构尺寸——由第九章原则初步估算
第十章 钢筋混凝土水池设计
§10-4 钢筋混凝土圆形水池设计
一、圆形水池主要尺寸及计算简图 2.计算简图
a)
水池的计算直径（d）应按池壁截面轴线确定； 池壁的计算高度（H）则应根据池壁与顶盖和 底板的连接方式来确定。
h
b)
r Hn
H
h
r
H Hn
当 池壁上、下端均为整体连接时：
地上式水池 按水池建造位置可分为 地下式水池 半地下式水池
封闭式水池 按结构型式可分为 开敞式水池
非预应力水池 按配筋方式可分为 预应力水池
整体式水池 按施工方法可分为 装配式水池 装配整体式式水池
第十章 钢筋混凝土水池设计
§10-1 水池的结构型式
二、水池池壁结构型式
§10-2 水池的荷载
四、其它作用对水池结构的影响
温度和湿度的变化：温度和湿度的变化会使混凝土产生收 缩和膨胀，在结构中引起附加应力； 地震作用 ：对水池具有破坏性的地震荷载主要氏是水平方 向的地震惯性力。
五、荷载组合
水池一般应根据下列三种不同荷载组合分别计算内力： 1. 池内满水，池外无土； 2. 池内无水，池外有土； 3. 池内满水，池外有土。
s H w tg 45 w H w pk1 qk s hs h2 H n H w 2
2
pk1 [qk s hs h2 H n ]tg 2 45 2 Βιβλιοθήκη 第十章 钢筋混凝土水池设计
底板板厚h1 垫层厚h3
图 10-3 水池的荷载
支柱总重 池壁总重 池底荷载 池顶荷载（kN / m ） （kN / m 2） 底板面积
2
第十章 钢筋混凝土水池设计
§10-2 水池的荷载
三、池壁荷载
池壁承受的荷载主要是作用于水平方向的水压力和土压力。
池壁水压力按三角形分布，池内底面处的最大水压力标准值计算公式：
第十章 钢筋混凝土水池设计
本章主要内容：
介绍工程中常见水池的结构形式 及其承受的主要荷载 钢筋混凝土圆形水池的设计 钢筋混凝土矩形水池的设计
第十章 钢筋混凝土水池设计
§10-1 水池的结构型式
钢 筋混凝土贮水池结构形式
第十章 钢筋混凝土水池设计
§10-1 水池的结构型式
一、水池分类
水处理用池 按用途分为 贮水池 圆形水池 按几何形状分为 矩形水池
M i M i M i M sl ,i Kw K w K sl ,i
◆池壁内力计算
M2 M2
K s k M
Eh3 H
边界弯矩确定以后，可将弹性固定支承取消，代之以铰接和边界弯矩，池壁内力即可用叠加法求得。
M2 M2
pw M1
pw M1
pw
pw M1 M1
长壁圆水池池壁两端为弹性固定时的内力分析简图
水池池壁由荷载产生的内力大小及其分布情况可做成：
3 容量在200m 以下的矩形水池 等厚池壁常用于 3 容量在 1000 m 以下的现浇整体式圆形 水池
变厚池壁常用于容量大 于1000m3的水池池壁
第十章 钢筋混凝土水池设计
§10-1 水池的结构型式
三、水池顶盖和底版型式 1.贮水池的顶盖和底板多采用平顶和平底型式。 2.水处理用池中由于工艺的特殊要求，池底常做成倒锥壳、 倒球壳，或多个旋转壳体组成的复杂型式
◆三角形荷载 ◆矩形荷载
第十章 钢筋混凝土水池设计
§10-4 钢筋混凝土圆形水池设计
二、池壁内力计算
（二）圆水池池壁内力系数表的应用
3.对端部有约束的池壁进一步简化计算 H （1）当 dh<0.2时，可忽略环向力，即取Nθ=0，按垂直单向板计算； （2）当 H >2.0 时，长壁圆水池，计算时可以忽略两端约束力的相 互影响； dh （3）当0.2 < H ≤2.0时，称为短壁圆水池，这时不能忽视两端约束 b) 力的影响，必须按精确理论计算。 dh （4）当 H >56 时，为深池。此时计算步骤： dh ▼在0.25H~0.75H 范围内，按两端自由的静定薄壁圆筒计算，其内 力只有环向力即
倒锥壳和倒球壳组合池底形成的 加速澄清池示意图
第十章 钢筋混凝土水池设计
§10-2 水池的荷载
作用在水池上的主要荷载有：
荷载竖向传递的池顶荷载和池底荷载；荷载水平方向传递的池壁荷载等
池顶活荷载q
p2 设 计 水位
Hn Hw H
/ w
覆土厚hs 池顶板厚h2
简化分布线
地下水 位
pw
p1 无地下水 实际分布 有地下水 线
若取一高度为dx，环向为单位弧长的微分体作为脱离体，由对称性原理，可以确定在微分体各截面上产 生的内力： r r
在垂直截面上只有 M 环向力（N）和环向弯矩（ ）； 在水平截面上只有
x 竖向弯矩（ M）和剪力（ V） x
r