矩形钢筋混凝土水池设计

矩形钢筋混凝土水池设计摘要：矩形钢筋混凝土水池作为一种常见的特种构筑物，在城镇公用设施和工业企业中会经常涉及。作为一种特种结构，它的设计过程涉及到了多个方面。矩形钢筋混凝土水池的设计主要包括计算和构造两个大的方面，计算包括了地基承载力计算、池体结构的荷载计算、内力计算、裂缝计算以及抗浮计算；构造包括了抗渗、抗冻、防腐、变形缝等要求。通过计算和构造两个方面的把控，才能设计出技术先进、经济合理、安全适用、质量可靠的水池结构。关键词：矩形钢筋混凝土水池；设计；计算；构造中图分类号：TU511文献标识码：A一、引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，而且还要兼顾安全、适用和经济的原则。在设计过程中把握每一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，针对矩形钢筋混凝土水池的设计过程，结合实际设计经验，探讨矩形钢筋混凝土水池设计的关键点。二、设计要点2.1分类矩形钢筋混凝土水池根据结构形式可分为单格水池，多格水池；根据埋置深度分为地上式、地下式、半地上式；根据池体高度（H）和宽度（a）的比值分为浅池（H/a0.5）等。2.2计算2.2.1地基承载力计算基础底面的压力，应符合下列规定：（1）当轴心载荷作用时Pk《fa（2.2.1-1）式中：Pk―相应于作用的标准组合时，基础底面处的平均压力值（kPa）；fa―修正后的地基承载力特征值（kPa）（2）当偏心载荷作用时，除符合式（2.2.1-1）要求外，尚应符合下式规定：Pkmax《1.2fa（2.2.1-2）式中：Pkmax―相应于作用的标准组合时，基础底面边缘的最大压力值（kPa）；2.2.2矩形钢筋混凝土水池池壁的计算原则矩形水池壁主要承受池壁外的土压力（包括地下水压力）、池壁内的水压力、自重和温度应力。对于混凝土建筑过程中的水化热影响，由于一般矩形钢筋混凝土水池池壁厚度有限，通常可不考虑。地下或设有保温措施的有盖水池，可不计算温度变化作用。矩形钢筋混凝土池壁可简化为四边支撑和三边支撑、顶端自由的单向或双向受力板进行计算，区分条件见表1。表1池壁在侧向荷载作用下单、双向受力的区分条件2.2.3矩形钢筋混凝土水池底板的计算原则矩形钢筋混凝土水池底板主要承受地基反力、地下水浮力以及上部结构传下来的荷载。通常假设底板为简支于池壁之上，池壁在侧压力作用下的底端弯矩传递给底板。底板根据每格水池平面尺寸的长宽比，分为单向底板（长边/短边）2）或双向底板（长边/短边《2），分别沿单向或双向截取截条，按单跨或者多跨梁计算。2.2.4裂缝控制钢筋混凝土水池结构构件的最大裂缝宽度不应大于下列规定的限制：对于清水池、给水水质净化处理构筑物件最大裂缝宽度为0.25mm；对于污水处理构筑物最大裂缝宽度为0.20mm。2.2.5矩形钢筋混凝土水池抗浮验算当池体外池底以上存在地下水时，应考虑地下水对池体的浮力。地下水浮力的影响考虑不周的话会导致池体上浮并造成工程事故。在地质勘查报告中，一般会反应勘测期间所在场地的地下水位情况及场地地下水位变幅情况，为抗浮计算提供依据。水池的抗浮计算可按下式计算：W/F》K（其中W为池体自重，F为地下水浮力，K为抗浮稳定安全系数，取1.05～1.1）。当抗浮安全度不足时，必须采取抗浮措施，如增加池体自重和锚固抗浮。2.3构造2.3.1.抗渗要求钢筋混凝土水池的防水主要以混凝土防水为主，当自防水达不到防水效果时，可增加表面防水处理（增加防水砂浆抹面、卷材防水层或砖石结构表面防水处理）。钢筋混凝土水池的混凝土强度等级不小于C25。混凝土的抗渗等级应根据实验确定。混凝土的抗渗等级要求，根据最大作用水头与混凝土厚度的比值确定。见表2.表2混凝土抗渗等级2.3.2.抗冻要求当水池外露时，对最冷月平均气温在-3～10℃的地区，混凝土抗冻等级应采用F150；对最冷月平均气温低于-10℃的地区，混凝土抗冻等级应采用F200。配置抗冻混凝土时水灰比应不大于0.5，骨料应选择良好的级配，粗骨料粒径不应大于40mm，且不超过最小断面厚度的1/4，含泥量按重量计应不超过1%，砂子的含量及云母含量按重量计不应超过3%。2.3.3.防腐要求钢筋混凝土水池在实际使用过程中，由于池体内储存和处理的介质可能有腐蚀性存在，会对混凝土或内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力，影响水池的正常使用。所以在设计中，根据池体内的介质确定池体内的防腐措施。一般当有腐蚀性介质时，根据腐蚀性介质的腐蚀等级和腐蚀性质来确定池体内壁及池底的防护措施。采用的防腐材料主要有玻璃钢、树脂鳞片胶泥、聚合物水泥砂浆、耐腐蚀块材等。2.3.4.配筋钢筋混凝土水池各部位构件的受力钢筋，应符合下列规定：受力钢筋宜采用HRB400、HRB335级钢筋，直径不宜小于10mm，每米宽度内不宜小于4根，且不宜超过10根；受力钢筋的最小配筋率，应符合表3规定。表3受力钢筋最小配筋率（%）注1：当采用HRB400级钢筋时，受压构件全部纵向钢筋的最小配筋率，应按表中最小配筋率减小0.1注2：表中ft、fy分别为混凝土和钢筋的抗拉强度设计值。现浇钢筋混凝土水池池壁拐角处的钢筋，应有足够的长度锚入相邻池壁或顶内，锚固长度lm应自池壁的内侧算起。敞口水池顶端宜配置水平向加强钢筋。水平向加强钢筋内外两侧各不应少于3根，间距不宜大于10cm，直径不应小于池壁受力钢筋，且不宜小于16mm。2.3.5.腋角水池池壁与池壁间宜设置腋角，腋角高度为0.8～1.0倍的池壁厚度，倾角i=1：1。水池池壁与底板间腋角高度宜为0.6～1.0倍的池壁厚度，倾角i=1：1～1：2。腋角内配筋面积不小于1/2～1/3受力钢筋的面积及6～8@400，间距一般为受力钢筋间距的两倍。2.3.6.变形缝钢筋混凝土水池当长度、宽度较大时，应设置变形缝。变形缝的最大间距，见表4。表4钢筋混凝土水池变形缝最大间距当混凝土中添加可靠外加剂（膨胀剂）或设置后浇带时，变形缝间距可根据经验确定。水池变形缝宽度一般情况下，伸缩缝宽度不小于20mm，沉降缝、抗震缝的宽度不应小于30mm，水池的变形缝应做成贯通式。水池变形缝可有止水带、填水板和密封料3部分组成如图1所示。三、结论以上就是对矩形钢筋混凝土水池设计过程中关于计算和构造等方面的一些要点的简要阐述。在水池的实际设计过程中通过计算确定水池的板厚及配筋后，还同时应该满足水池的一些构造要求，对水池的留洞处池壁的加强，人孔的留设，水池施工缝的留设等，都应严格按照规范和构造的要求进行设计，这样才能设计出经济合理、安全适用、质量合格的的水池结构。参考文献1.CECS138-2002，给排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程[S].北京：中国工程建设标准化协会，2002.2.GB50069-2002，给排水工程构筑物结构设计规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2003.3.GB50108-2008，地下工程防水技术规程[S].北京：国家人民防空办公室，2009.4.SH/T3132-2002，石油化工钢筋混凝土水池结构设计规范[S].北京：中华人民共和国国家经济贸易委员会，2003.5.给水排水工程结构设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.6.特种结构[M].北京：中国电力出版社，2010.