钢筋混凝土矩形水池设计

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　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。因此在满足水工艺要求的前提下，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。下面就设计中经常遇到的一些问题，提出几点看法。

　　1 荷载取值的问题

　　1.1 池内水压力。池内水压作为水池类构筑物的主要荷载。在设计过程中，应当偏于安全的按满水高度来计算水压。这是因为：一方面使用过程中很可能由于值班人员疏忽或者存在液位计等部件失灵而造成满池；另一方面今后工艺上有可能技术改造而超过原设计水位。池内水压荷载的取值大小对于挡水墙式浅池的下端弯矩影响较大。

　　1.2 池外水浮力。当有地下水时，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，地下水对池体的浮托力也不容小视。由于地下水位未掌握好而引起结构选型错误及抗浮不够等工程事故也时有发生。地质勘察报告所提供的地下水位一般仅反映勘测期间的地下水位情况。如果详勘在当地枯水期进行，所提供的地下水位标高将无法被设计取用，或导致结构计算的失误。根据实际情况，结合地方水文资料，确定一个合适的地下水位标高做设计地下水位，做到既保证使用阶段结构安全和不利情况抗浮安全，又能降低工程造价双赢的目的。笔者在设计黄骅港某水厂设计大型清水池时，遇到了地下水位特别浅的问题。该水池采用无梁楼盖设计，在计算水池抗浮过程中，还存在有局部抗浮的问题。设计过程中，覆土厚度增加到1.5m还不能满足要求。这时候，考虑到是否考虑每年检修安排在冬季枯水位时，这样设计所采用的低地下水位标高就能保证正常生产、检修，从而很好的解决了水池抗浮的问题。

　　1.3 温、湿度作用。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。当变形受到约束时，在池体中产生相应的的温度和湿度变形应力，很容易产生有害裂缝。设计时，对夏季应考虑湿差作用，对冬季应考虑温差作用。前者低温收缩与湿涨抵消，后者由于外界气温低，池壁中水分向外移动，致使外侧湿度增加。由于内外侧湿度相差不大，通常可以不考虑此时的湿差应力。但内外温差还在，冬季应考虑壁面温差应力。在工程设计中按规程提供的方法计算。

　　2 水池壁板边界条件的分析

　　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。合理的选择结构计算简图和计算公式才能保证结构设计的准确、可靠。水池内力分析计算时，尽量做到边界条件的假定与实际情况相符。

　　当水池设有顶盖时，池壁顶端的边界条件应根据顶板与池壁的连接构造来确定。当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支，否则应按弹性固定计算。而开敞式水池的池壁边界条件可假定为三边支承，顶边自由的板。

　　比较两种边界条件假定的内力计算结果，设置顶盖的池壁所承受的弯矩要小很多。因此当采用顶盖结构有困难时，应尽可能从池壁挑出走道板。走道板满足规程要求时，可以假定为不动铰支承，否则可按照弹性支承计算。