浅析钢筋混凝土矩形水池结构设计

浅析钢筋混凝土矩形水池结构设计本文以春风油田二号联合站建设工程中污水回收池结构设计为例，介绍了作用在水池上的主要荷载，进行了水池内力计算、地基承载力，提出了水池设计中值得注意的构造要求，为以后此类水池的结构设计提供了一定的参考。

1引言

钢筋混凝土矩形水池结构一般由池壁、底板和顶盖（是否封闭加盖由工艺需要决定）所组成。水池按有无顶盖，可分为无顶盖的开敞式水池、有顶盖的封闭式水池和带走道板的半封闭式水池；按水池埋置情况，可分为全埋式、地下式、半地下式、地面式和架空式水池。本文以春风油田二号联合站建设工程中污水回收及污泥浓缩池为例，简单介绍了水池的结构设计。

2矩形水池结构设计

2.1水池主要荷载

作用在水池上的主要荷载：（1）池顶荷载：作用在池顶上的荷载主要有顶板自重、防水层重、覆土重、活荷载和雪荷载。其中活荷载和雪荷载不同时考虑，计算时取二者中的较大值[1]。（2）池底荷载：池底荷载为底板所受的地基反力和地下水产生的浮力。地基反力主要由以下几种荷载引起：①池顶活荷载qk；②池顶覆土荷载qs（根据实际计算确定qs值）；③池顶自重Gr、池壁自重Gw、及支柱自重Gc，取单位面积自重和。（3）池壁荷载：作用在池壁上的荷载主要是水平方向的土压力和水压力。池壁水压力按三角形分布，一般偏安全的按满池来计算。池壁土压力按朗肯主动土压力理论计算。

2.2水池内力计算

2.2.1水池资料

本工程水池为半地上式水池，整体尺寸为18mX20m，池体高出地面0.45m，分五个区格，池深2.65m，局部3.55m。池顶为预制混凝土盖板，池体混凝土采用C40、S8级抗渗混凝土，钢筋采用HRB400级，最外层钢筋混凝土保护层厚度，池体底板、池壁与池顶盖板均取50mm。水池的内力计算主要包括池壁板、池底板和池顶板内力计算。池顶为预制混凝土板，仅对池壁板与池底板进行计算。

2.2.2池壁板计算

进行池壁板的内力计算，首先确定池壁的边界条件，然后考虑“池内有水、池外无土”或“池内无水、池外有土”两种荷载工况进行计算。

跨度为18m的外壁板计算，板厚350mm。按悬臂板计算，沿池壁高度取1m宽板带作为计算单元进行计算。

（1）荷载计算。

①池内有水，池外无土时（按满水的最不利情况计算）水压力：根据公式二计算：=10×3.1=31kN/m2

②池内无水，池外有土时，=0.33

池顶压力：根据公式三计算：=[1.5+18×（0+0.12）]×0.33=1.2kN/m2

池底压力：根据公式四计算：=[1.5+18×（0+0.12+3.1）]×0.33=19.62kN/m2

（2）配筋计算。

2.2.3池底板计算

（1）荷载计算。池底视为简支于池壁上，地基反力按线性分布，取1m宽板带进行计算，池壁板重：Gw=1977kN；池盖板重：Gr=488kN；设备重：Ge=40kN；基底面积：A=248.6m2

11.6kN/m2

均布线荷载：gk=11.6×1=11.6kN/m

（2）配筋计算查弯矩计算系数表[4]计算最大弯矩：

支座处最大弯矩：M1=0.125×1.2×11.6×62=62.64kN・m

跨中最大弯矩：M2=0.07×1.2×11.6×62=35kN・m

根据支座与跨中最大弯矩分别计算上部和下部钢筋，结合最小配筋率0.2%，最终选配16@150，AS=1340mm2，=1340mm2。根据选配钢筋进行裂缝验算，此处从略。

2.3地基承载力验算

（1）基底压力：池盖板重：Gr=1285.2kN；池壁板重：Gw=2970kN，底板+垫层重：Gb=4511.3kN；设备重：G设=90kN，水重：G水=9000kN；基底面积：A=401m2

（2）基底压强：=1.5+0+（1285.2+2970+4511.3+90+9000）/401=46kN/m2小于=140kPa，地基承载力满足要求。

3水池的构造要求

水池结构设计时值得注意的构造要求如下。（1）现浇钢筋混凝土水池的壁板、中间隔板及底板厚度不宜小于200mm，顶板厚度不宜小于150mm；当底板采用条基时，中间部位底板厚度不宜小于150mm；当壁板或顶板采用梁（柱）板式结构时，板的厚度不宜小于100mm。（2）池壁、底板的受力钢筋宜采用间距较密直径较小的钢筋，直径不宜小于10mm。（3）现浇钢筋混凝土水池池壁的拐角及�c顶板、底板的交接处宜设置腋角，腋角边宽不宜小于150mm，腋角内配斜筋的直径与池壁受力筋相同，间距宜为池壁受力钢筋间距的两倍或为200mm。

4结论

水池设计时，应选取合理的结构方案，确定作用在水池上的主要荷载，形成正确的计算简图，满足规范规定的各项构造要求，从而设计出更为科学合理、经济安全的水池结构。

[1]胡建强.钢筋混凝土结构水池的设计与施工[J].建材世界，2013（34）.

[2]石油化工钢筋混凝土水池结构设计规范[S].SH/T31