水池结构设计指南

工业建筑构造设计混凝土构造设计指南及规定第六册水池构造设计指南〔共八册〕工业建筑院二OO 五年七月名目一. 材料 2二. 水、土压力计算 3三. 侧壁内力计算 4四. 底板内力计算 6五. 配筋计算 9六. 裂缝宽度验算 9七. 侧壁、底板厚度拟定 10八. 抗浮验算 11九. 工况组合 11十.构造要求 11十^一.按强度及裂缝宽度掌握的最大弯矩值〔附表三〕… 14十二.例题 26钢铁厂的设计中会常常遇到水池，无论是炼铁、炼钢，还是轧钢,都存在水池。因没有统一的设计方法，导致设计方法较为离散。结合《给水排水工程钢筋混凝土水池构造设计规程》对水池构造的设计方法进展肯定的统一。材料

(CECS138:2023)，砼强度等级不低于C25C30。抗渗等级，依据最大作用水头与砼厚度的比值确定iw抗渗等级v10S410~30S6>30S8注：抗渗等级si28dix0.1MPa一般状况下承受S6即可满足要求。抗冻等级最冷月平均气温低于一3C的抗冻性能，按下表承受:大气温度10C3一10C

F200F150砼抗冻等级Fi系指龄期为28d的砼试件，在进展相应要求冻融循环总次数i次作用，其强度降低不大于25%,重量损失不超过5%最冷月平均气温在《民用建筑热工设计标准》取。如:

GB50176-93中查北京 —45C通化 —16.1C承德 —94C太原 —65C兰州 —67C

天津西安本溪银川

—4.0C—29C—09C—122C—89C抗冻要求。水、土压力计算.水压力可依据勘察的季节及水位变化幅度确定计算水位，1.0。

准永久值系土压力主动土压力系数K可按1/3,地下水位以上土的重度取18kN/m3,地下水位a以下取土的有效重度，可按10kN/m，准永久值系数为1.。地面积存荷载〔作用于水池侧面〕无特别状况时，地面积存荷载取10kN/2,准永久值系数为0.。汽车荷载〔作用于水池侧面〕等代均布荷载见下表，准永久值系数为 0。荷载等级等代均布何载荷载等级等代均布何载10级10kN/m215级12kN/m220级15kN/m2假设枕木在滑裂体〔55°斜面形成的滑裂体〕以外，则不需考虑；否则按60kN/m2等代均布荷载考虑，准永久值系数为0上述均布荷载乘以主动土压力系数Ka后作为矩形分布的荷载作用于池壁上。侧壁内力计算1.平长壁板B所谓平长壁板，即LB/HB>2〔有顶板〕或LB/H>3〔无顶板〕取1m宽截条按竖向单向受弯计算，下端为固接，上端为自由〔无顶板时〕、铰接〔有顶板或局部走道板〕。B度及裂缝宽度。水平向角隅处弯矩:2Mcx二 mcqHB何载类别池壁顶端支承条件mc均布何载自由0.426铰接0.218三角形何载自由0.104何载类别池壁顶端支承条件mc均布何载自由0.426铰接0.218三角形何载自由0.104铰接0.035深长壁板HB/LHB/LB>2的侧壁板,按两局部计算：H从底板顶面算起，2LB以上局部按水平单向受弯计算，0~2LB局部按双向板计算，从底板顶面算起2LB处视为自由边。圆形水池池壁依据水池高度、半径及壁厚确定计算模型，见下表:H/S圆柱壳内力计算模型H/S<1按竖向单向计算，类似于平板1vH/S<15按壳体计算环向和竖向内力H/S圆柱壳内力计算模型H/S<1按竖向单向计算，类似于平板1vH/S<15按壳体计算环向和竖向内力H/S>15顶端自由时，H/S>15局部的圆柱，按无约束的自由圆柱壳计算薄膜内力H:圆柱壳池壁高度S:圆柱壳的弹体特征系数，$=0.7&丿面R:圆柱壳计算半径h：池壁厚度底板内力计算1.长条水池(净长/净宽〉2)(1)池壁顶以上无荷载(如无冷却塔等)或荷载较小设计值计算配筋和裂缝宽度。底板顶面按构造配筋，即满足最小配筋率。按最小配筋率确定的钢筋面积：s min Ap Xbh,p 0.20%(C25)、0.21%(C30s min s 也可依据厚度查表，选取较小配筋，表中配筋率 P=A/bhs min o s min o 肯定》p Xh/h,A/bh>p ，等同于Ajbh》p X h/h。min o s min o 〔2〕池壁顶以上有荷载〔如冷却塔等〕到支座处，以降低底板跨中弯矩,

Mz=q2/8-M。基底净反力包括壁底板以基底净反力按1m宽简支板计算，但要将壁板底部弯矩加承受桩基时以桩的净反力承受桩基时以桩的净反力留意此处的负弯矩用作强度计算时，荷载分项系数为 1.0。.一般矩形水池〔净长/净宽w 2〕池壁顶以上无荷载〔如无冷却塔等〕或荷载较小设计值计算配筋和裂缝宽度。底板顶面按构造配筋，即最小配筋率和考虑超长时的构造纵筋。池壁顶以上有荷载〔如冷却塔等〕支座处，以降低底板跨中弯矩。基底净反力包括壁板、顶板及上部冷水重及底板自重。跨中弯矩的计算承受水重及底板自重。跨中弯矩的计算承受下述方法：先依据静力计算手册按双向板计算跨中短向、

长向弯矩My、My,=M 假定底板的长边与短边由壁板所传弯矩为=M

Mx°、My0，则考虑支座负Mxx

Mx-mxx

x°-mxyy°yy y yx yy M =M-mM^-myy y yx yy 0mxx——长边负弯矩在短向跨中的弯矩系数mxy——短边负弯矩在短向跨中的弯矩系数myx――长边负弯矩在长向跨中的弯矩系数myy——短边负弯矩在长向跨中的弯矩系数上述系数见下表:0.3060.2510.2300.1750.1580.1420.2880.2120.3060.3160.3200..3240.3240.3180.3140.3080.3000.294LWmxx1.0LWmxx1.01.11.21.31.41.51.61.71.81.92.00.1600.2140.2660.3180.3660.4120.4540.4940.5280.5620.592mxy0.2700.1940.126myx0.2880.1600.1060.0740.0470.0220.01800000myy5.圆形底板周边支座形式周边支座形式半径r处的径向弯矩半径r处的切向弯矩铰接M=聖(1P2)qR2Mrt96=」(19_92)q296固接M=丄(7-19P2)qR21r96Mt(7_9P)qR2c22962q1m—宽的板基底净反力〔kN/mmx〕只—圆板半径配筋计算1.土压力乘以荷载分项系数及车辆荷载产生的侧压力乘以荷载分项系数1.4。弯矩计算中，水、1.27，地面积存取1.0；计算底板跨中弯矩时，假设考虑侧壁弯矩的有力影响，则侧壁弯矩荷载1.0。2.以根本组合的设计值弯矩计算配筋面积，可人工计算，也可钢筋摆放挨次as(mm钢筋摆放挨次as(mm)竖向钢筋a$(mm)水平钢筋在外3550(40)水平钢筋在内5540截面有效咼度ho二h-氏(括号内数子用于水平筋为构造筋时)裂缝宽度验算1. 2.准永久组合值弯矩，水、0.5：汽车、列车荷载不考虑。裂缝宽度限值0.25mm

裂缝宽度验算承受污水处理设施： 0.20mm裂缝宽度计算按《给水排水工程构筑物构造设计标准》〔GB50069-2023〕附录A进展，现有Excel计算表格可用。受力钢筋的保护层厚度：侧壁取30mm,与污水接触取35mm,当外表有水泥砂浆或涂料时可削减10mm40mm。受力筋可能是水平筋或竖筋。七.侧壁、底板厚度拟定埋置情况 埋置情况 平面外形壁顶部边界条件埋深范围/高度深度平方/直径壁厚池>2HB/12有板或梁自由>2HB/10地上水矩形池<2HB/15有板或梁自由 <2HB/12下水 LB/HB H2/D有<20 H/20圆形无H/25有>20 H/25无H/30地下水有板或有>2HB/12池地下水梁1无有>2HB/15HB/10矩形无HB/12矩形有板或梁有无<2HB/15HB/18自由有无<2HB/12HB/151〕50mm250mm。0.3~0.8%V最好在0.4~0.6%0.3%应加大厚度。V掌握裂缝宽度最好用提高配筋率的方法，而不用加大厚度的方法。底板厚度1.2~1.51.2倍起算，与壁板类似，以配筋率掌握。承受桩基时，为使桩与池壁中心线全都，应将底板外挑。八.抗浮验算自重抵抗地下水浮托力，抗浮系数》1.05。承受桩基时，可考虑加上桩的抗拔承载力特征值来抵抗浮托力。工况组合地下水池〕压力；在池内水压力作用下的计算，此时不考虑地面荷载及池外地下水的作用，但应以池外土压力抵消一局部池内水压力产生的弯矩， 计算时，此时的土压力荷载分项系数取1.0。地上水池地上水池指埋深较小的水池，底板顶面位于地面以下w种状况可只作在池内水压力作用下的计算。十.构造要求

1m,这1•伸缩缝间距〔m〕地下水池〔有覆土〕地下水池〔有覆土〕40壁厚(mm)壁厚(mm)250〜500550〜700750〜950>1000U200顶面外露水池30非严寒、非严寒地区严寒、严寒地区20注：超出上表限值时，以留后浇带或掺膨胀剂措施解决。见构造附图；受力筋及构造筋尽可能承受直径较小的钢筋，钢筋间距尽可能玄100(转角处因钢筋搭接而加密除外)，也〉200。水平筋一般置于竖筋内侧，水池长度超过伸缩缝间距时水平筋置于竖筋外侧，这两种状况竖筋保护层厚度均为 30mm。附表一水池水平构造配筋：壁厚或底板厚未超过伸缩缝间距备注(mm)附表一水池水平构造配筋：壁厚或底板厚未超过伸缩缝间距备注(mm)时时HRB335250~350©12@200©12@150400~550©14@200©12@100600~750©16@200©14@100800~1000©16@150©16@1001050~1250©18@1001300~1500©18@150©20@100附表二 敞口水池池壁顶面水平配筋：配筋HRB335

3©16 4©18 4©20 6©20

©8@200构造附图:=側垦/=側垦/11—J侧壁、底板转角处图中I按以下取值：相邻壁水平较小净跨长/4]”或中间壁水平净跨长/4侧壁净高/4

侧壁交接处侧壁、底板交接处＞500十^一.按强度及裂缝宽度掌握的最大弯矩值(附表三)130mm,当〉30mm时，将强度弯矩值M乘以折减系数0.95(h<600)、0.98(h>600)进展折减；将裂缝宽度弯矩值Mq乘以(h<700)、0.95(h>700)。强度掌握的最大弯矩M系指按表中给定的配筋推算出的最大弯矩设计值，应与在水、土压力及地面活荷载、车辆荷载作用下的基_值对应，即考虑荷载分项系数。q裂缝掌握的最大弯矩M0.25mm时，按表中给定q0.5。设计人计算出两种弯矩后，先核实强度对应的弯矩值，满足后再核实裂缝对应的弯矩值，两项必需都满足，即计算出的两项弯矩值必需都小于表中数值。计算弯矩值应按钢筋直径从小到大挨次与表中最接近的弯矩值对应，查看配筋率，假设V0.3%或〉0.8%查表时，应首优先选用直径较小的钢筋，这样可在相同裂缝宽度下降低钢筋用量。未列入表中的配筋，小直径钢筋属不满足最小配筋率，大直径钢筋属配筋率过大，前者不得承受，后者一般也不承受。7.转角处钢筋间距可能变为@50、75,可按@100、150的强度及裂缝控制的弯矩值分别乘以1.5、1.8。壁、底板厚度(mm)壁、底板厚度(mm)配筋(HRB335)强度掌握的最大弯矩M(kNm)裂缝掌握的最大Mq(kN•m)配筋率(%)PA/bhs0@1001121141011050.59@20075766267038©16@15098990.51直径间距C25C30C25C30