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1、第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计1合肥工业大学土木与水利工程学院道路桥梁工程系方诗圣汪权朱亚林Water and Waste WaterWater and Waste Water Engineering Structure Engineering Structure 第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计2第九章 钢筋混凝土水池设计水池的结构形式 水池上的作用水池上的作用 地基承载力及抗浮稳定性计算地基承载力及抗浮稳定性计算 钢筋混凝土圆形水池设计钢筋混凝土圆形水池设计 钢筋混凝土矩形水池设计钢筋混凝土矩形水池设计本章主要内容：本章主要内容：第九章第九章 钢筋混凝

2、土水池设计钢筋混凝土水池设计3第一节 水池的结构形式1.水水处处理理用用池池，如沉淀池、滤池、曝气池等；该类型水池的容量、形式和空间尺寸主要由工艺设计决定。2.贮贮水水池池，如清水池，高位水池，调节池；该类型水池的容量、标高和水深由工艺确定，而池型及尺寸则主要由结构的经济性和场地、施工条件等因素来确定。给排水工程中的水池分类：给排水工程中的水池分类：第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计4 水池常用的平面形状为圆形或矩形，其池体结构一般由池壁、顶盖和底板三部分组成。按照工艺上需不需要封闭，又可分为有顶盖（封闭水池）和无顶盖（开敞水池）两 类。给水工程中的贮水池多数有顶盖（如图9-1

3、），而其他池子则多不设顶盖。第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计5预处理底板配筋预处理底板配筋第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计6周进周出二沉池底部周进周出二沉池底部第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计7二沉池布筋二沉池布筋第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计8清水池布筋清水池布筋第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计9水解池底布筋水解池底布筋第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计10河南开封辅仁制药有限公司污水处理厂河南开封辅仁制药有限公司污水处理厂改造工程二沉池（改造工程二沉池（5000/m3d）第九章第九章

4、 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计11集水坑施工图集水坑施工图第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计12清水池施工图清水池施工图第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计13圆形水池施工图圆形水池施工图第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计14第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计15第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计169.1.1 贮水池容量、形状、水深等技术经济指标贮水池容量、形状、水深等技术经济指标贮贮水水池池容容量量在在3000m3以以内内时时，相相同同容容量量的的圆圆形形水水池池比矩形水池具有更好的技术经济指标比矩形水池

5、具有更好的技术经济指标。圆圆形形水水池池在在池池内内水水压压力力或或池池外外土土压压力力作作用用下下，池池壁壁在在环环向向处处于于轴轴心心受受拉拉或或轴轴心心受受压压状状态态，在在竖竖向向则则处处于于受受弯弯状状态态，受受力力均均匀匀明明确确；而而矩矩形形水水池池的的池池壁壁则则为为受受弯弯为为主主的的拉拉弯弯或或压压弯弯构构件件，当当容容量量在在200m3以以上上时时，池池壁壁的的长长高高比比将将超超过过2而而主主要要靠靠竖竖向向受受弯弯来来传传递递侧侧压压力力，因因此此池池壁壁厚厚度度常比圆形水池的大。常比圆形水池的大。第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计18 经济分析还表明

6、，就每立方米容量的造价、水泥用量经济分析还表明，就每立方米容量的造价、水泥用量和钢材等经济指标来说，当水池容量大约在和钢材等经济指标来说，当水池容量大约在3000m3以内时，以内时，不论圆形或矩形池，上述各项经济指标都随容量增大而降不论圆形或矩形池，上述各项经济指标都随容量增大而降低，当容量超过约低，当容量超过约3000m3时，矩形池的各项经济指标基本时，矩形池的各项经济指标基本趋于稳定。趋于稳定。第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计199.1.2 贮水池场地布置贮水池场地布置 矩形水池对场地地形的适应性较强，便于节约用地及减少场地开挖的土方量，在山区狭长地带建造水池以及在城市大

7、型给水工程中，矩形水池的这一优越性具有重要意义。自上世纪80年代以来，随着水池容量向大型发展，用地矛盾加剧，矩形水池更加受到重视。北京市水源九厂一期工程的调节水池，采用平面尺寸255.9m90.9m、池高5m的矩形水池，容量达10.7万m3。如果与采用多个万吨级预应力圆形水池达到相同容量的方案相比，其节约用地和造价的效果都是肯定的。第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计20 水池池壁根据内力大小及其分布情况，可以做成等厚的或变厚的9.1.3 水池池壁厚度水池池壁厚度 变厚池壁的厚度按直线变化，变化率以2%5%（每米高增厚20 50mm）为宜。无顶盖水池壁厚的变化率可以适当加大，现浇

8、整体式钢筋混凝土圆水池容量在1000m3以下，可采用等厚池壁；容量在1000m3及1000m3以上，用变厚池壁较经济，装配式预应力混凝土圆形水池的池壁通常采用等厚度。第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计21 目前，国内除预应力原水池有采用装配式池壁者外，一般钢筋混凝土水池都采用现浇整体式池壁。矩矩形形水水池池的的池池壁壁绝绝大大多多数数采采用用现现浇浇整整体体式式，有有有有少少数数工程采用装配整体式池壁。工程采用装配整体式池壁。采采用用装装配配整整体体式式池池壁壁可可以以节节约约模模板板，使使池池壁壁生生产产工工厂厂化化和和加加快快施施工工进进度度。缺缺点点是是壁壁板板接接缝缝处

9、处水水平平钢钢筋筋焊焊接接工工作作量量大大，二二次次混混凝凝土土灌灌缝缝施施工工不不便便，连连接接部部位位施施工工质质量量难难以以保证，因此，实际时应特别慎重。保证，因此，实际时应特别慎重。9.1.4 装配式和现浇整体式水池池壁装配式和现浇整体式水池池壁第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计22 按照建造在地面上下位置的不同，水池可以分为地下按照建造在地面上下位置的不同，水池可以分为地下式、半地下式及地上式。式、半地下式及地上式。9.1.5 地下式、半地下式及地上式水池地下式、半地下式及地上式水池 为了尽量缩小水池的温度变化幅度，降低温度变形的为了尽量缩小水池的温度变化幅度，降低温

10、度变形的影响，水池应优先采用地下式或半地下式。影响，水池应优先采用地下式或半地下式。对于有顶盖的水池，顶盖以上应覆土保温。对于有顶盖的水池，顶盖以上应覆土保温。水池的底面标高应尽可能高于地下水位，以避免地下水池的底面标高应尽可能高于地下水位，以避免地下水对水池的浮托作用，当必须建造在地下水位以下时，池水对水池的浮托作用，当必须建造在地下水位以下时，池顶覆土又是一种最简便有效的抗浮措施。顶覆土又是一种最简便有效的抗浮措施。第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计23贮水池的顶盖和底板大多采用平顶和平底。工程实践表明，对有覆土的水池顶盖，整体式无梁顶盖的造价和材料用量都比一般梁板体系为低

11、。装配式梁板结构的优点是能够节约模板和加快工程进度，但经济指标不如现浇整体式无梁楼盖。从20世纪80年代以来，由于工具化钢模在混凝土工程中应用越来越普遍，使现浇混凝土结构得以扬长避短，在水池设计中优先采用全现浇混凝土结构已成为主流。9.1.6 贮水池的顶盖和底板贮水池的顶盖和底板第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计24 当水池底板位于地下水位以下或地基较弱时，贮水池的底板通常作成整体式反无梁底板。当底板位于地下水位以上，且基土较坚实、持力层承载力特征值不低于100kN/m2时，底板和池壁支柱基础则可以分开考虑。此时池壁、支柱基础按独立基础设计，底板的厚度和配筋均由构造确定，这种底

12、板称为分离式（或铺砌式）底板。分离式底板可设置分离缝，也可以不设置，后者在外观上与整体式反无梁底板无异，但计算时不考虑底板的作用，柱下基础及池壁基础均单独计算。有分离缝时，分离缝处应有止水措施。第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计25圆形水池的顶盖和底板也可以采用球形或锥形薄壳结构，圆形水池的顶盖和底板也可以采用球形或锥形薄壳结构，这类结构的特点是可以跨越很大的空间而不必设置中间支柱，这类结构的特点是可以跨越很大的空间而不必设置中间支柱，由于壳体厚度可以做得很薄，在混凝土和钢材用量上往往比由于壳体厚度可以做得很薄，在混凝土和钢材用量上往往比平面结构经济。缺点是模板制作费费工费料，

13、施工要求较高，平面结构经济。缺点是模板制作费费工费料，施工要求较高，而且水池净高不必要地增大，当水池为地下式或半地下式时，而且水池净高不必要地增大，当水池为地下式或半地下式时，土方开挖和池顶覆土的工作量也因此增大，为了克服后一缺土方开挖和池顶覆土的工作量也因此增大，为了克服后一缺点，可以尽量压低池壁的高度，甚至完全不用直线形池壁而点，可以尽量压低池壁的高度，甚至完全不用直线形池壁而由池顶和池底直接相接组成蚌壳式水池。由池顶和池底直接相接组成蚌壳式水池。第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计26图9-2为某石油化工厂10000m3地下式原油罐，此油罐采用两个扁球壳正反相加而成，内径达

14、39m，池中心净高14.5m，但顶壳厚仅100mm，底壳厚仅60mm，其造价、混凝土和钢筋用量均低于同容量的预应力混凝土圆柱形罐，但模板用量则较大。第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计27 在水处理用池中，由于工艺的特殊要求，池底在水处理用池中，由于工艺的特殊要求，池底长作成倒锥形、倒球壳或多个旋转壳体组成的复杂池长作成倒锥形、倒球壳或多个旋转壳体组成的复杂池形。图形。图9-39-3为采用倒锥形和倒球壳组合池底的加速澄为采用倒锥形和倒球壳组合池底的加速澄清池。清池。第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计28第二节第二节 水池上的作用水池上的作用水池上的作用有水池上的作

15、用有永久作用永久作用和和可变作用可变作用。其中，。其中，永久作用永久作用包括：结构和永久设备的自重、土的竖向压力和侧包括：结构和永久设备的自重、土的竖向压力和侧向压力、构筑物内部的盛水压力、结构的预加应力、地基的向压力、构筑物内部的盛水压力、结构的预加应力、地基的不均匀沉降。不均匀沉降。可变作用可变作用包括：地面上的活荷载、堆积荷重、雪荷载、地表包括：地面上的活荷载、堆积荷重、雪荷载、地表或地下水的压力（侧压力、浮托力）、结构构件的温度、湿或地下水的压力（侧压力、浮托力）、结构构件的温度、湿度变化作用等。度变化作用等。第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计29图9-4所示为水池最常

16、见的荷载，池顶、池底及池壁的各种荷载必须分别进行计算第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计309.2.1 池顶荷载池顶荷载 作用在水池顶板上的竖向荷载，包括顶板自重、防水层重、覆土重、雪荷载和活荷载。顶板自重及防水层重按实际计算。一般现浇整体式池顶的防水层只需用冷底子油打底再刷一道热沥青即可，其重量甚微，可以忽略不计。池顶覆土的作用主要是保温与抗浮。保温要求的覆土厚度根据室外计算最低气温来确定。当计算最低气温在-10以上时，覆土厚度可取0.3m；-10-20时，可取0.5m；-20-30时，可取0.7m；低于-30时取1.0m。覆土重力密度标准值一般取18kN/m3。第九章第九章

17、钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计31 雪荷载雪荷载标准值应根据标准值应根据建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范（GB50009-2001)的全国基本雪压分布图及计算雪荷载的有关规定来确定。的全国基本雪压分布图及计算雪荷载的有关规定来确定。活荷载活荷载是考虑上人、临时堆放少量材料等的重量，活荷载是考虑上人、临时堆放少量材料等的重量，活荷载标准值要按附录标准值要按附录3-1的规定取用。建造在靠近道路处的地下式的规定取用。建造在靠近道路处的地下式水池，应使覆土顶面高出附近地面至少水池，应使覆土顶面高出附近地面至少300 500mm，或采，或采取其他措施以避免车辆开上池顶。取其他措施以避免车辆开上池顶

18、。雪荷载和活荷载不同时考虑雪荷载和活荷载不同时考虑，即仅在这两种荷载中选择数即仅在这两种荷载中选择数值较大的一种进行结构计算。我国除新疆最北部少数地区的值较大的一种进行结构计算。我国除新疆最北部少数地区的基本雪压可能超过基本雪压可能超过1.0kN/m2外，其他广大地区均在外，其他广大地区均在0.8kN/m2以内，故一般都取活荷载进行计算。以内，故一般都取活荷载进行计算。第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计32当采用整体式底板时，底板就相当于一个筏板基础筏板基础。水池的整体式底板通常采用反无梁板，其设计计算方法与一般无梁板相同。池底荷载就是指将使底板产生弯矩和剪力的那一部分地基反力

19、或地下水浮力。水池的地基反力一般可按直线分布计算，因此直接作用于地板上的池内水重和底板自重将与其引起的部分地基反力直接抵消而不会使底板产生弯曲内力。只有由池壁和池顶支柱作用在地板上的集中力所引起的地基反力才会使底板产生弯曲内力，这部分地基反力由下列三部分组成：9.2.2 池底荷载池底荷载第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计331）由池顶活荷载引起的，可直接取池顶活荷载值；）由池顶活荷载引起的，可直接取池顶活荷载值；2）由池顶覆土引起的，可直接取池顶单位面积覆土重；）由池顶覆土引起的，可直接取池顶单位面积覆土重；3）由池顶板自重、池壁自重及支柱自重引起的，可将池壁和）由池顶板自重、

20、池壁自重及支柱自重引起的，可将池壁和所有支柱的总重除以池底面积再加上单位面积顶板自重。所有支柱的总重除以池底面积再加上单位面积顶板自重。当底板向池壁外挑出一定长度时，池底面积将大于池顶当底板向池壁外挑出一定长度时，池底面积将大于池顶面积，上述的荷载取值方法具有近似性，但偏于安全。较精面积，上述的荷载取值方法具有近似性，但偏于安全。较精确的计算方法是对池顶活荷载、覆土重及顶板自重均应取整确的计算方法是对池顶活荷载、覆土重及顶板自重均应取整个池顶上的总重再除以池底面积。个池顶上的总重再除以池底面积。当池壁与底板按弹性固定设计时，为了便于进行最不利当池壁与底板按弹性固定设计时，为了便于进行最不利内力

21、组合，池底荷载的上述三个分项应分别单独计算。内力组合，池底荷载的上述三个分项应分别单独计算。不论有无地下水浮力，池底荷载的计算方法相同。当有不论有无地下水浮力，池底荷载的计算方法相同。当有地下水浮力时，地基土的应力将减小，但作用于底板上的总地下水浮力时，地基土的应力将减小，但作用于底板上的总的反力不变。的反力不变。第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计34 池壁承受的荷载除池壁自重和池顶荷载引起的竖向压池壁承受的荷载除池壁自重和池顶荷载引起的竖向压力和可能的端弯矩外，主要是作用于水平方向的水压力和力和可能的端弯矩外，主要是作用于水平方向的水压力和土压力。土压力。水压力按三角形分布，

22、池内底面处的最大水压力标准水压力按三角形分布，池内底面处的最大水压力标准值为：值为：9.2.3 池壁荷载池壁荷载（9-1）Pwk-池底处的水压力标准值；池底处的水压力标准值；-水的重度标准值，对于给水处理构筑物可取水的重度标准值，对于给水处理构筑物可取 10kN/m3，对于污水处理构筑物可取，对于污水处理构筑物可取1010.8kN/m3；Hw-设计水深，以设计水深，以m计；计；虽然设计水位一般在池内顶面以下虽然设计水位一般在池内顶面以下200300mm，但为了简，但为了简化计算，计算时常取水压力的分布高度等于池壁的计算高化计算，计算时常取水压力的分布高度等于池壁的计算高度。度。第九章第九章 钢

23、筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计35 池壁外侧的侧压力包括土压力，地面活荷载引起的池壁外侧的侧压力包括土压力，地面活荷载引起的附加侧压力及有地下水时的地下水压力。附加侧压力及有地下水时的地下水压力。当无地下水时，池壁外侧压力按梯形分布当无地下水时，池壁外侧压力按梯形分布;当有地下水且地下水位在池顶以下时，以地下水位当有地下水且地下水位在池顶以下时，以地下水位为界，分两段按梯形分布。在地下水位以下，除必须为界，分两段按梯形分布。在地下水位以下，除必须考虑地下水压力外，还应考虑地下水位以下的土由于考虑地下水压力外，还应考虑地下水位以下的土由于水的浮力而使其有效重度降低对土压力的影响。为了水的浮力

24、而使其有效重度降低对土压力的影响。为了简化计算，通常将有地下水时按折线分布的侧压力图简化计算，通常将有地下水时按折线分布的侧压力图形取成直线分布图形，如形取成直线分布图形，如图图9-4所示。所示。因此，不论有无地下水，只需将池壁上、下两端因此，不论有无地下水，只需将池壁上、下两端的侧压力值算出来就可以了。的侧压力值算出来就可以了。第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计36池壁土压力按主动土压力计算，顶端土压力标准值按池壁土压力按主动土压力计算，顶端土压力标准值按下式计算：下式计算：（9-2）池壁底端土压力标准值，当无地下水时为：池壁底端土压力标准值，当无地下水时为：（9-3）当有地

25、下水时为：当有地下水时为：（9-4）第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计37地面活荷载引起的附加侧压力沿池壁高度为一常数，地面活荷载引起的附加侧压力沿池壁高度为一常数，其标准值可按下式计算：其标准值可按下式计算：（9-5）地下水压力按三角形分布，池壁底端处的地下水压力地下水压力按三角形分布，池壁底端处的地下水压力标准值为：标准值为：（9-6）以上公式（以上公式（9-2）（9-6）中：）中：-回填土重度，一般取回填土重度，一般取18kN/m3；-地下水位以下回填土的有效重度，一般取地下水位以下回填土的有效重度，一般取10kN/m3；-主动土压力系数，应根据土的抗剪强度确定，主动土压

26、力系数，应根据土的抗剪强度确定，当缺乏试验资料时，对砂类土或粉土可取当缺乏试验资料时，对砂类土或粉土可取1/3，对黏，对黏性土取性土取1/31/4；第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计38 -地地面面活活荷荷载载标标准准值值，一一般般取取2.0kN/m2；当当池池壁壁外外侧侧地地面面可可能能有有堆堆积积荷荷载载时时，应应取取堆堆积积荷荷载载标标准准值值，一般取一般取10kN/m2；-分别为池顶覆土厚、顶板厚和池壁净高；分别为池顶覆土厚、顶板厚和池壁净高；-地下水位至池壁底部的距离（地下水位至池壁底部的距离（m）。）。池池壁壁两两端端的的外外部部侧侧压压力力应应根根据据实实际际情情

27、况况取取上上述述各各种种侧侧压压力力的的组组合合值值。对对于于大大多多数数水水池池，池池顶顶处处于于地地下下水水位位以上，则顶端外侧压力组合标准值为：以上，则顶端外侧压力组合标准值为：（9-7）第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计39如如果果底底端端也也处处于于地地下下水水位位以以上上，则则底底端端侧侧压压力力组组合合标标准值为：准值为：（9-8）当当底底端端处处于于地地下下水水位位以以下下时时，底底端端侧侧压压力力组组合合标标准准值值为：为：（9-9）第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计40 除前述荷载的作用以外，除前述荷载的作用以外，温度和湿度变化温度和湿度变化

28、、地震作用地震作用等也将在水池结构中引起附加内力，设计时必须考虑。等也将在水池结构中引起附加内力，设计时必须考虑。9.2.4 其他作用对水池结构的影响其他作用对水池结构的影响 温度和湿度的变化会使混凝土产生收缩和膨胀，当这种变温度和湿度的变化会使混凝土产生收缩和膨胀，当这种变形受到结构外部或内部的约束而不能自由发展时，就会在形受到结构外部或内部的约束而不能自由发展时，就会在结构中引起附加应力，称为结构中引起附加应力，称为温度应力温度应力和和湿度应力湿度应力。根据成。根据成因的不同，这种应力一般分为两种情况来进行分析。因的不同，这种应力一般分为两种情况来进行分析。就就温度变化温度变化而言，一种情

29、况是由于池内水温与池外气温或而言，一种情况是由于池内水温与池外气温或土温的不同而形成的壁面温差，另一种是水池施工期间混土温的不同而形成的壁面温差，另一种是水池施工期间混凝土浇灌完毕时的温度与使用期间的季节最高或最低温度凝土浇灌完毕时的温度与使用期间的季节最高或最低温度之差，这种温差沿壁厚不便，可用池壁中面处的温差来代之差，这种温差沿壁厚不便，可用池壁中面处的温差来代表，故称为中面季节平均温差。表，故称为中面季节平均温差。第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计419.2.4 其他作用对水池结构的影响其他作用对水池结构的影响 就湿差而言，也可以分为就湿差而言，也可以分为壁面湿差壁面湿差

30、和和中面平均湿差中面平均湿差两两种情况种情况。壁面湿差壁面湿差是指水池开始装水或放空一段时间后再装水时，是指水池开始装水或放空一段时间后再装水时，池壁内、外侧混凝土的湿度差。池壁内、外侧混凝土的湿度差。中面平均湿差中面平均湿差是指在水池尚未装水或放空一段时间后，相是指在水池尚未装水或放空一段时间后，相对于池内有水时池壁混凝土中面平均湿度的降低值。对于池内有水时池壁混凝土中面平均湿度的降低值。湿差和温差对结构的作用是类似的，故可以将湿差换算成湿差和温差对结构的作用是类似的，故可以将湿差换算成等效温差等效温差（或称（或称“当量温差当量温差”）来进行计算。）来进行计算。第九章第九章 钢筋混凝土水池设

31、计钢筋混凝土水池设计429.2.4 其他作用对水池结构的影响其他作用对水池结构的影响 在水池结构设计中，主要采取以下措施来消除或控制温在水池结构设计中，主要采取以下措施来消除或控制温差和湿差造成的不利影响：差和湿差造成的不利影响：1）设置伸缩缝或后浇带，以减少对温度或湿度变形的约束；）设置伸缩缝或后浇带，以减少对温度或湿度变形的约束；2）配置适量的构造钢筋，以抵抗可能出现的温度或湿度应）配置适量的构造钢筋，以抵抗可能出现的温度或湿度应力；力；3）通过计算来确定温度和湿差造成的内力，在承载力和抗）通过计算来确定温度和湿差造成的内力，在承载力和抗裂计算中加以考虑。裂计算中加以考虑。第九章第九章 钢

32、筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计439.2.4 其他作用对水池结构的影响其他作用对水池结构的影响 此外，还有其他可以减少温度和湿度变形的不利影响：此外，还有其他可以减少温度和湿度变形的不利影响：合理地选择结构形式；合理地选择结构形式；采用保温隔热措施，如用水泥砂浆护面、用轻质保温材采用保温隔热措施，如用水泥砂浆护面、用轻质保温材料或覆土保温，对地面式水池的外壁涂以白色反射层；料或覆土保温，对地面式水池的外壁涂以白色反射层；注意水泥品种和集料性质，如选用水化热低的水泥和热注意水泥品种和集料性质，如选用水化热低的水泥和热膨胀系数较低的集料，避免使用收缩性集料；膨胀系数较低的集料，避免使用收缩性集

33、料；严格控制水泥用量和水灰比，保证混凝土施工质量，特严格控制水泥用量和水灰比，保证混凝土施工质量，特别是加强养护，避免混凝土干燥失水等。别是加强养护，避免混凝土干燥失水等。第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计449.2.4 其他作用对水池结构的影响其他作用对水池结构的影响 通常采用的设缝方法主要是减少中面季节温差和中面湿差通常采用的设缝方法主要是减少中面季节温差和中面湿差对矩形水池的影响，以避免因水池平面尺寸过大而可能出现的对矩形水池的影响，以避免因水池平面尺寸过大而可能出现的温度和收缩裂缝。温度和收缩裂缝。对于壁面温（湿）差所引起的内力则一般通过计算加以考对于壁面温（湿）差所引

34、起的内力则一般通过计算加以考虑。虑。当壁面温差（或壁面湿差的等效温差）超过当壁面温差（或壁面湿差的等效温差）超过5时，即宜时，即宜进行温度应力计算。进行温度应力计算。圆形水池不宜设置伸缩缝，其中面平均温（湿）差和壁面圆形水池不宜设置伸缩缝，其中面平均温（湿）差和壁面温（湿）差的作用原则上都应通过计算解决，但设计经验表面，温（湿）差的作用原则上都应通过计算解决，但设计经验表面，一般情况下中面温（湿）差引起的内力在最不利内力组合中并一般情况下中面温（湿）差引起的内力在最不利内力组合中并不起控制作用，因此圆形水池可只考虑壁面温（湿）差引起的不起控制作用，因此圆形水池可只考虑壁面温（湿）差引起的内力。

35、内力。第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计459.2.4 其他作用对水池结构的影响其他作用对水池结构的影响 对于地下式水池或采用了保温措施的地面水池，一般可不对于地下式水池或采用了保温措施的地面水池，一般可不考虑温（湿）差作用，对于直接暴露在大气中的水池池壁应考考虑温（湿）差作用，对于直接暴露在大气中的水池池壁应考虑壁面或湿度当量温差的作用。池壁壁面温差可按下式计算：虑壁面或湿度当量温差的作用。池壁壁面温差可按下式计算：（9-10）池壁内外侧壁面温差标准值（池壁内外侧壁面温差标准值（）壁板厚度（壁板厚度（m）壁板导热系数，单位：壁板导热系数，单位：W/(mK)，两侧表面与空气，两

36、侧表面与空气接触时取接触时取1.55；一侧表面与空气接触，另一侧表面与水；一侧表面与空气接触，另一侧表面与水接触时取接触时取2.03.第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计469.2.4 其他作用对水池结构的影响其他作用对水池结构的影响壁板与空气间的热交换系数，单位：壁板与空气间的热交换系数，单位：W/（m2K），），冬季混凝土表面与空气之间取冬季混凝土表面与空气之间取23.26，夏季混凝土表面与，夏季混凝土表面与空气之间取空气之间取17.44；池内水的计算温度（池内水的计算温度（），可按年最低月的平均），可按年最低月的平均水温采用；水温采用；壁板外侧的大气温度（壁板外侧的大气温度

37、（），可按当地年最低月），可按当地年最低月的统计平均温度采用。的统计平均温度采用。暴露在大气中的水池池壁的壁面湿度当量温差暴露在大气中的水池池壁的壁面湿度当量温差t可按可按10 采用。实际壁面温差和壁面湿差引起的当量采用。实际壁面温差和壁面湿差引起的当量温差不需同时考虑，应取较大值进行计算。温差不需同时考虑，应取较大值进行计算。第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计479.2.4 其他作用对水池结构的影响其他作用对水池结构的影响 建设在地震区的水池，应根据所在地区的抗震设建设在地震区的水池，应根据所在地区的抗震设防烈度进行必要的抗震设计。防烈度进行必要的抗震设计。对水池具有破坏性的

38、地震作用主要是对水池具有破坏性的地震作用主要是水平地震作水平地震作用用。一般地说，钢筋混凝土水池本身具有相当好的抗一般地说，钢筋混凝土水池本身具有相当好的抗震能力，因此，对于设防烈度为震能力，因此，对于设防烈度为7度的地面式及地下式度的地面式及地下式水池，设防烈度为水池，设防烈度为8度的地下式钢筋混凝土圆形水池，度的地下式钢筋混凝土圆形水池，设防烈度为设防烈度为8度的平面长宽比小于度的平面长宽比小于1.5，无变形缝的有顶，无变形缝的有顶盖地下式钢筋混凝土矩形说吃，只需采取一定的抗震盖地下式钢筋混凝土矩形说吃，只需采取一定的抗震构造措施，而可不作抗震计算，只有不属于上述情况构造措施，而可不作抗震

39、计算，只有不属于上述情况的，才应作抗震计算，水池的抗震设计可参阅有关资的，才应作抗震计算，水池的抗震设计可参阅有关资料及工程抗震设计规范，本书不做讨论。料及工程抗震设计规范，本书不做讨论。第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计489.2.5 荷载分项系数及荷载组合荷载分项系数及荷载组合 以上所述各类荷载的取值，均值标准值。在按荷载效应以上所述各类荷载的取值，均值标准值。在按荷载效应的基本组合进行承载能力极限状态设计时，各项荷载的标准的基本组合进行承载能力极限状态设计时，各项荷载的标准值也就是它的代表值，而荷载设计值则是荷载代表值与荷载值也就是它的代表值，而荷载设计值则是荷载代表值与

40、荷载分项系数的乘积。分项系数的乘积。水池荷载分项系数，对于在水池荷载分项系数，对于在建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范（GBJ 50009-2001)中已有明确规定的荷载，可按该规范的规中已有明确规定的荷载，可按该规范的规定取值。定取值。例如结构自重、土压力属于永久荷载（恒载），当其效例如结构自重、土压力属于永久荷载（恒载），当其效应对结构不利时，荷载分项系数取应对结构不利时，荷载分项系数取1.2，当其效应对结构有利，当其效应对结构有利时，取时，取1.0。在验算上浮、倾覆和滑移时，对抗浮、抗倾覆和抗滑移在验算上浮、倾覆和滑移时，对抗浮、抗倾覆和抗滑移有利的永久荷载，其分项系数取有利的永久荷载，其

41、分项系数取0.9。第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计499.2.5 荷载分项系数及荷载组合荷载分项系数及荷载组合 由池顶活荷载引起的池底可变荷载与一般建筑的楼面活由池顶活荷载引起的池底可变荷载与一般建筑的楼面活荷载具有相同的性质，其荷载分项系数当可变荷载标准值小荷载具有相同的性质，其荷载分项系数当可变荷载标准值小于于4kN/m2时取时取1.4；当可变荷载标准值不小于；当可变荷载标准值不小于4kN/m2时取时取1.3。水压力是水池的主要使用荷载，池内水压力根据水压力是水池的主要使用荷载，池内水压力根据给水给水排水工程构筑物结构设计规范排水工程构筑物结构设计规范（GB 50069-

42、2002)视为永久视为永久荷载，地表火地下水的压力（侧压力、浮托力）则视为可变荷载，地表火地下水的压力（侧压力、浮托力）则视为可变作用，但其分项系数取为作用，但其分项系数取为1.27。第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计509.2.5 荷载分项系数及荷载组合荷载分项系数及荷载组合 地下式水池在进行承载能力极限状态设计时，一般应根地下式水池在进行承载能力极限状态设计时，一般应根据下列三种不同的荷载组合分别计算内力：据下列三种不同的荷载组合分别计算内力：1）池内满水，池外无土；）池内满水，池外无土；2）池内无水，池外有土；）池内无水，池外有土；3）池内满水，池外有土。）池内满水，池外

43、有土。第一种荷载组合出现在回填土以前的试水阶段，第二、第一种荷载组合出现在回填土以前的试水阶段，第二、三两种组合是使用阶段的防空盒满池时的荷载状态。在任何三两种组合是使用阶段的防空盒满池时的荷载状态。在任何一种荷载组合中，结构自重总是存在的。对第二、三两种荷一种荷载组合中，结构自重总是存在的。对第二、三两种荷载组合，应考虑活荷载和池外地下水压力。载组合，应考虑活荷载和池外地下水压力。第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计519.2.5 荷载分项系数及荷载组合荷载分项系数及荷载组合 一般而言，第一、二两种荷载组合是引起相反的最大内一般而言，第一、二两种荷载组合是引起相反的最大内力的两

44、种最不利状态。但是，如果绘制池壁的最不利内力包力的两种最不利状态。但是，如果绘制池壁的最不利内力包络图，则在包络图极值点以外的某些区段内，第三种荷载组络图，则在包络图极值点以外的某些区段内，第三种荷载组合很可能起控制作用，这对池壁的配筋会有影响。合很可能起控制作用，这对池壁的配筋会有影响。而这种情况常发生在池壁两端为弹性嵌固的水池中，若而这种情况常发生在池壁两端为弹性嵌固的水池中，若能判断出第三种荷载组合在池壁的任何部位均不会引起最不能判断出第三种荷载组合在池壁的任何部位均不会引起最不利内力，则在计算中可以不考虑这种荷载组合，池壁两端支利内力，则在计算中可以不考虑这种荷载组合，池壁两端支撑条件

45、为自由、铰支或固定时，往往就属于这种情况。撑条件为自由、铰支或固定时，往往就属于这种情况。第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计529.2.5 荷载分项系数及荷载组合荷载分项系数及荷载组合 对于无保温措施的地面式水池，在承载能力极限状态设对于无保温措施的地面式水池，在承载能力极限状态设计时应考虑下列两种荷载组合：计时应考虑下列两种荷载组合：1）池内满水；）池内满水；2）池内满水及温（湿）差作用。）池内满水及温（湿）差作用。第二种荷载组合中的温（湿）差作用应取壁面温差和湿第二种荷载组合中的温（湿）差作用应取壁面温差和湿差当量温差中的较大者进行计算。差当量温差中的较大者进行计算。对于有

46、顶盖的地面式水池，应考虑活荷载参与组合。对于有顶盖的地面式水池，应考虑活荷载参与组合。对于有保温措施的地面式水池，只需考虑第一种荷载组对于有保温措施的地面式水池，只需考虑第一种荷载组合。合。对于水池的底板，不论水池是否采取了保温措施，都可对于水池的底板，不论水池是否采取了保温措施，都可不计温度作用。不计温度作用。第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计539.2.5 荷载分项系数及荷载组合荷载分项系数及荷载组合 水池结构按正常使用极限状态设计时应考虑哪些荷载组水池结构按正常使用极限状态设计时应考虑哪些荷载组合可根据正常使用极限状态的设计要求来决定。合可根据正常使用极限状态的设计要求来

47、决定。水池结构构件正常使用极限状态的设计要求主要是裂缝水池结构构件正常使用极限状态的设计要求主要是裂缝控制。控制。当荷载效应为轴心受拉或小偏心受拉时，其裂缝控制应当荷载效应为轴心受拉或小偏心受拉时，其裂缝控制应按不允许开裂考虑，此时，凡承载能力极限状态设计时必须按不允许开裂考虑，此时，凡承载能力极限状态设计时必须考虑的各种荷载组合，在抗裂计算时都要考虑；考虑的各种荷载组合，在抗裂计算时都要考虑；当荷载效应为受弯，大偏心受压或大偏心受拉时，裂缝当荷载效应为受弯，大偏心受压或大偏心受拉时，裂缝控制按限制最大裂缝宽度考虑，此时，只考虑使用阶段的荷控制按限制最大裂缝宽度考虑，此时，只考虑使用阶段的荷载

48、组合，但可不计入活荷载短期作用的影响，即最大裂缝宽载组合，但可不计入活荷载短期作用的影响，即最大裂缝宽度应按荷载效应的准永久组合值计算。度应按荷载效应的准永久组合值计算。第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计549.2.5 荷载分项系数及荷载组合荷载分项系数及荷载组合 正常使用极限状态设计所采用的荷载组合均以各种荷载正常使用极限状态设计所采用的荷载组合均以各种荷载的标准值计算，即不考虑荷载分项系数。的标准值计算，即不考虑荷载分项系数。在计算荷载效应准永久组合值时，池顶活荷载的准永久在计算荷载效应准永久组合值时，池顶活荷载的准永久值系数取值系数取0.4；温度、湿度变化作用的准永久值系

49、数取；温度、湿度变化作用的准永久值系数取1.0；地面堆积荷载的标准值取地面堆积荷载的标准值取10kN/m2，其准永久值系数取，其准永久值系数取0.5.对于多格的矩形水池，还必须考虑可能某些格充水，某对于多格的矩形水池，还必须考虑可能某些格充水，某些格放空，类似于连续梁活荷载最不利布置的荷载组合。些格放空，类似于连续梁活荷载最不利布置的荷载组合。第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计55第三节第三节 地基承载力及抗浮稳定性验算地基承载力及抗浮稳定性验算当采用分离式底板时，地基承载力按池壁下条形基础及当采用分离式底板时，地基承载力按池壁下条形基础及柱下单独基础验算柱下单独基础验算9.3

50、.1 地基承载力验算地基承载力验算当采用整体式底板时，应按筏板基础验算。当采用整体式底板时，应按筏板基础验算。除了比较大型的无中间支柱水池，在地基土比较软弱的除了比较大型的无中间支柱水池，在地基土比较软弱的情况下宜按弹性地基上的板考虑外，一把假设地基反力为均情况下宜按弹性地基上的板考虑外，一把假设地基反力为均匀分布，此时底板底面处的地基应力（即单位面积上的地基匀分布，此时底板底面处的地基应力（即单位面积上的地基反力）应根据不同计算内容采取不同的取值。反力）应根据不同计算内容采取不同的取值。第九章第九章 钢筋混凝土水池设计钢筋混凝土水池设计56第三节第三节 地基承载力及抗浮稳定性验算地基承载力及