钢筋混凝土矩形水池构造设计的研究分析_1

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1、钢筋混凝土矩形水池构造设计的研究分析　　【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池体结构一般由池壁、底板和顶盖所组成。水池按有无顶盖，可分为无顶盖的开敞式池、有顶盖的封闭式池和带走道板的半封闭池；按安置方式，可分为地上式、半地下式、地下式。本文从荷载计算及组合、内力计算、构造措施三个方面对钢筋混凝土矩形水池构造设计进行了研究分析。【关键词】钢筋混凝土矩形水池；水池荷载；内力计算；构造措施　　钢筋混凝土矩形水池构造设计需要考虑以下几方面：池壁与顶板连接构造、水平转角构造、后浇带构造、保

2、温构造、池体防渗构造措施等方面。构造设计是钢筋混凝土矩形水池设计的重要组成部分，随着计算机软件的开发和利用，计算应用技术将为结构计算带来便捷和精确，但如何确保计算结果和实际受力情况想匹配，必须借助构造设计达到，从而使水池设计安全性、可靠性、经济性得到保证，以下从荷载计算、内力计算、构造措施三个方面，对钢筋混凝土矩形水池构造设计进行探讨分析，以供参考。　　一、水池荷载的计算及组合　　1、水池荷载分类及选用。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。雪荷载和活荷载不同时考虑。池壁荷

3、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。一方面，工艺上有可能挖掘潜力超过原设计水位；另一方面，一旦误操作而造成满池时可保证结构的安全。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。土的各参数可按岩土勘察报告所提供的实际数值取用。但在初步设计或缺乏资料时，土的内摩擦角φ可取30º，土的重度可取18。当地面无堆载时，地面活荷载可按～/�O考虑。当地下水位线在水池埋置深度范围内时，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

4、水的浮力使土的有效重度降低而对土压力的影响。同时，地下水对池体的托浮也不容忽视，设计时，应进行抗浮稳定验算，并采取有效措施防止水池漂浮事故的发生，如设置排水盲沟等。　　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，对于冬夏季或早晚温、湿差大的地区，温、湿度荷载计算是不可忽略的。　　2、荷载组合。水池设计中通常考虑以下3种荷载组合：池内水压+自重。池外土压+自重。池内水压+自重+温、湿度荷载。第组合为

5、地上式水池的必需组合，第、组合是半地下式水池和地下式水池的必需组合，第组合用于冬夏季或早晚温、湿差大的地区，并且没采区任何保温措施的水池。　　二、水池内力计算　　水池的内力计算主要包括池壁内力计算和底板内力计算。不同边界条件和地基反力模型的选取，对水池的内力计算结果有很大的影响，下面分别谈一谈池壁和底板内力计算的方法及其中应注意的问题。　　1、池壁的边界条件假定和内力计算：池壁的边界条件假定及应用：开敞式水池池壁的边界条件可假定为三边固接、顶边自由的板。有顶盖的封闭式水池池壁，视其与顶板的连接情况，池壁的边界条件可假定为三边固接、顶边铰接的板。当池壁与

6、顶板整体连接，且池壁线刚度为顶板线刚度的5倍以上时，可假设池壁顶端为铰接，否则为弹性支承。池壁内力计算。矩形水池的壁板为矩形板，其计算可按混凝土结构矩形板的计算方法，划分为单向板和双向板进行计算。当池壁为单向板时，在水平荷载作用下，荷载几乎全部沿竖向传递，计算时沿池壁高度H取1m宽板带作为计算单元，池壁按竖向单向板计算，对于开敞式水池池壁即按悬壁板计算。池壁与相邻池壁相连处，由于池壁位移受到约束，荷载不仅沿竖向传递，还沿水平向传递，故应计算角隅的水平向局部弯矩最大值。角隅弯矩一般按以下两种状态分布：①池顶为自由边时，产生在顶端，角隅弯矩的零点离池壁竖向

7、边约为；②池顶为铰接时，产生在池壁高度的中部，角隅弯矩的零点离池壁竖向边约为。值得注意的是角隅处剪力对池壁截面设计不起控制作用，但使与该池壁垂直的相邻池壁产生拉力。当池壁为双向板池壁时，在水平荷载作用下，荷载沿两个方向传递，且荷载传递复杂，首先按单块双向板用查表法进行计算，然后考虑相邻壁板之间的变形连续性，按相邻板的线刚度比对板端弯矩进行调整，最终求得板的跨中弯矩。对大型的、重要的双向板池宜用整体分析方法。　　2、底板内力计算。当池底在最高地下水位以上，地基具有较均匀的中、低压缩性，池型平面尺寸不大时，地基反力可按线性分布考虑，水池底板可做成等厚截面和

8、变截面两种形式，这两种形式的底板内力计算有所不同。如果水池底板做成等截面的形式，地基反力按均匀