土建 水池设计

1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。第九节钢筋混凝土水池设计2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）。矩形水池B.水池数量:多格式水池单格水池圆形水池1.主要形式：A.平面形状:4浅壁水池深壁水池C.池壁高度5现浇整体式圆形水池装配式预应力圆形水池D.施工装配式肋梁板顶盖矩形水池地上式、地下式及半地下式水池。8.0m8.0m18.5m18.5m石化厂地下原油罐E.位置:7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≥C303.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。2.材料:贮水池主要荷载池顶活荷载qkPsk2覆土厚hs池顶板厚h1底板厚h2HnHwH’w地下水位设计水位垫层厚h3Psk1池底荷载池顶活荷载qk有地下水位无地下水位Hw一、水池的荷载9（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，标准值可取1.5KN/㎡。堆载取10KN/㎡。10（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:AGqqpsknG=Gr+Gw+GcGr---池顶板自重Gw---池壁自重Gc---支柱自重11（2）地下水浮力: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。)(1hHpwwbuo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buofwApp12（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。(1).池壁内侧的侧压力：池壁底面处最大水压力标准值：Hw----设计水位深度。一般在池内顶面以下200～300mm。13（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：池壁底部土压力标准值为：有地下水时：池壁底部土压力标准值为：)245(tan)(211hhpssk)245(tan)(212nsskHhhp)245(tan])([212wwnsskHHHhhp142).地下水压力池壁底部土压力标准值为:3)地面活荷载引起的附加侧向压力各种侧压力组合值：地下无地下水时：顶端底端地下有地下水时：底端11skqkkppp22skqkkpppwkskqkkpppp12)245(tan2kqkqp15※其它作用对水池结构的影响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。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：16（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）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17二、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akfpfa----修正后的地基承载力特征值18三、水池抗浮稳定验算05.1)(9.0ApGGbuosktk)(1hHpwwbuo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19（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。当容量为50~500m3时，高度=3.5~4.0m当容量为600~2000m3时，高度=4.0~4.5m3.水池计算直径：高度确定后，由容量推算直径。四钢筋混凝土圆形水池设计20（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：2219619qrrxM单位弧长的径向弯矩：2219961qrrxMt径向单位长度内的切向弯矩：21（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2pHkMxMxpHkVxVx2pHkNN22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。23②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。24浅壁水池深壁水池双向板水池五、钢筋混凝土矩形水池设计5.0,5.0HbHa0.25.00.25.0HbHa)0.3(,2.0)0.3(,2.0HbHbHaHa25浅壁水池4.3.1矩形贮液池池壁计算1）浅池壁计算1m主要是竖向传力，计算分为：（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。26深壁水池2）深池壁计算2b范围上部超出2b范围内：采用水平框架计算。节点弯矩为：)1(12)(22kakbpMMMMyDCBA)1(12)(8222kakbpapMyya)1(12)(8222kakbpbpMyyb池壁的水平轴向力：)1(12)(8222kakbpbpMyyb下部2b范围，按双向板计算。27双向板水池3）双向板水池池壁计算采用弯矩分配法。