水池結(jié)構(gòu)設(shè)計指引

1、工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計指南及規(guī)定第六冊水池結(jié)構(gòu)設(shè)計指南（共八冊）中冶京誠工程技術(shù)有限公司工業(yè)建筑院目錄1 .材料22 .水、土壓力計算33 .側(cè)壁內(nèi)力計算44 .底板內(nèi)力計算65 .配筋計算96 .裂縫寬度驗算97 .側(cè)壁、底板厚度擬定108 .抗浮驗算119 .工況組合11十.構(gòu)造要求11十一.按強度及裂縫寬度控制的最大彎矩值（附表三）14十二.例題26編制：李緒華審核：孫衍法編程：覃嘉仕鋼鐵廠的設(shè)計中會經(jīng)常遇到水池，無論是煉鐵、煉鋼，還是軋鋼,都存在水池。因沒有統(tǒng)一的設(shè)計方法，導致設(shè)計方法較為離散。結(jié)合給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程(CECS138:2002),對水池結(jié)構(gòu)的

2、設(shè)計方法進行一定的統(tǒng)一。一.材料1 .硅強度等級不低于C25,嚴寒和寒冷地區(qū)不低于C30。2 .抗?jié)B等級，根據(jù)最大作用水頭與硅厚度的比值確定最大作用水頭與碎壁、板厚度之比iw抗?jié)B等級<10S410-30S6>30S8注：抗?jié)B等級si的定義系指齡期為28d的碎試件，施加ix0.1MPa水壓后滿足不滲水指標一般情況下采用S6即可滿足要求。3 .抗凍等級最冷月平均氣溫低于-3c的地區(qū)，外露的鋼筋硅構(gòu)筑物的硅應具有良好的抗凍性能，按下表采用:大氣溫度抗凍等級最冷月平均氣溫低于10CF200最冷月平均氣溫在310CF150硅抗凍等級Fi系指齡期為28d的硅試件，在進行相應要求凍融循環(huán)總次數(shù)i

3、次作用，具強度降低不大于25%,重量損失不超過5%最冷月平均氣溫在民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范GB50176-93中查取。如:北京-4.5C天津-4.0C通化-16.1C石家莊-2.9C承德-9.4C西安-0.9C太原-6.5C本溪-12.2C蘭州-6.7C銀川-8.9C基本上除東北、西北和華北的大部分地區(qū)外，其他地區(qū)均不需要考慮硅抗凍要求。二.水、土壓力計算1 .水壓力按季節(jié)最高水位計算水壓力，勘察報告中一般提出勘察期間地下水位，可根據(jù)勘察的季節(jié)及水位變化幅度確定計算水位，準永久值系數(shù)為1.0。2 .土壓力主動土壓力系數(shù)Ka可按1/3,地下水位以上土的重度取18kN/m3,地下水位以下取土的有效重度

4、，可按10kN/m3,準永久值系數(shù)為1.0。3 .地面堆積荷載（作用于水池側(cè)面）無特殊情況時，地面堆積荷載取10kN/m2,準永久值系數(shù)為0.5。4 .汽車荷載（作用于水池側(cè)面）等代均布荷載見下表，準永久值系數(shù)為0。荷載等級等代均布荷載汽車一10級10kN/m2汽車一15級12kN/m2汽車一20級15kN/m25 .列車荷載（作用于水池側(cè)面）若枕木在滑裂體（與水平面夾角55斜面形成的滑裂體）以外，則不需考慮；否則按60kN/m2等代均布荷載考慮，準永久值系數(shù)為0上述均布荷載乘以主動土壓力系數(shù)Ka后作為矩形分布的荷載作三.側(cè)壁內(nèi)力計算1 .平長壁板所謂平長壁板，即Lb/Hb>2（有頂板）

5、或Lb/Hb>3（無頂板）的側(cè)壁板。取1m寬截條按豎向單向受彎計算，下端為固接，上端為自由（無頂板時）、較接（有頂板或局部走道板）。此時應考慮水平角隅彎矩，即驗算構(gòu)造水平筋能否滿足水平角隅處的強度及裂縫寬度水平向角隅處彎矩:2Mcx=mcqHBq均布荷載或三角形荷載的最大值（kN/m2）mc見下表:荷載類別池壁頂端支承條件mc均布何載自由0.426較接0.218二角形荷載自由0.104較接0.0352 .深長壁板所謂深長壁板，即Hb/Lb>2的側(cè)壁板，按兩部分計算：從底板頂面算起，2Lb以上部分按水平單向受彎計算，02Lb部分按雙向板計算，從底板頂面算起2Lb處視為自由邊。3 .矩

6、形水池除上述兩種情況外，即介于平長、深長之間的壁板,按雙向受彎計算，以計算手冊或軟件進行計算。4 .圓形水池池壁根據(jù)水池高度、半徑及壁厚確定計算模型，見下表：H/S圓柱殼內(nèi)力計算模型H/S<1按豎向單向計算，類似于平板1<H/S<15按殼體計算環(huán)向和豎向內(nèi)力H/S>15頂端自由時，H/S>15部分的圓柱，按無約束的自由圓柱殼計算薄膜內(nèi)力H：圓柱殼池壁高度S：圓柱殼的彈體特征系數(shù)，S=0.76<RhR：圓柱殼計算半徑h：池壁厚度計算可用水工結(jié)構(gòu)手冊圖表人工計算，也可用SAP2000軟件進行計算。人工計算較繁瑣，最好以SAP2000進行計算。四.底板內(nèi)力計算1

7、.長條水池(凈長/凈寬>2)(1)池壁頂以上無荷載(如無冷卻塔等)或荷載較小底板底面承受由側(cè)壁傳來的彎矩，分別按基本組合設(shè)計值和準永久組合設(shè)計值計算配筋和裂縫寬度。底板頂面按構(gòu)造配筋，即滿足最小配筋率。按最小配筋率確定的鋼筋面積：As=pminXbh,pmin為0.20%(C25)、0.21%(C30)也可根據(jù)厚度查表，選取較小配筋，表中配筋率P=As/bh。，其一定APminXh/h0,As/bhApmin,等同于A/bhoApminXh/h0。（2）池壁頂以上有荷載（如冷卻塔等）底板以基底凈反力按1m寬簡支板計算，但要將壁板底部彎矩加到支座處，以降低底板跨中彎矩，Mz=ql2/8-M

8、B?；變舴戳Πū诎?、頂板及上部冷卻塔等設(shè)備自重，而不包括池內(nèi)水重及底板自重。，口、采用樁基時以樁的凈反力作為集中力計算跨中彎炬，板邊負彎矩等于壁板底部彎炬，跨中正彎矩以負彎矩抵消一部分。注意此處的負彎矩用作強度計算時、荷裁分項系數(shù)為1.0。2 .一般矩形水池（凈長/凈寬W2）（1）池壁頂以上無荷載（如無冷卻塔等）或荷載較小底板底面承受由側(cè)壁傳來的彎矩，分別按基本組合設(shè)計值和準永久組合設(shè)計值計算配筋和裂縫寬度。底板頂面按構(gòu)造配筋，即最小配筋率和考慮超長時的構(gòu)造縱筋。（2）池壁頂以上有荷載（如冷卻塔等）底板以基底凈反力按四邊簡支板計算，但要將壁板底部彎矩加到支座處，以降低底板跨中彎矩。基底凈反

9、力包括壁板、頂板及上部冷卻塔等設(shè)備自重，而不包括池內(nèi)#*¥*水重及底板自重。'I':乜跨中彎矩的計算采用-F下述方法：一M口XL先根據(jù)靜力計算手冊按雙向板計算跨中短向、長向彎矩Mx、My,假定底板的長邊與短邊由壁板所傳彎矩為Mx0、My0,則考慮支座負彎矩后的跨中彎矩按下式計算Mxx=Mx-mxxMx0-mxyMy0Myy=My-myxMxmyyMy0mxx長邊負彎矩在短向跨中的彎矩系數(shù)mxy短邊負彎矩在短向跨中的彎矩系數(shù)myx長邊負彎矩在長向跨中的彎矩系數(shù)myy短邊負彎矩在長向跨中的彎矩系數(shù)上述系數(shù)見下表:LW1.01.11.21.31.41.51.61.71.81

10、.92.0mxx0.1600.2140.2660.3180.3660.4120.4540.4940.5280.5620.592mxy0.3060.2880.2700.2510.2300.2120.1940.1750.1580.1420.126myx0.3060.3160.3200.3240.3240.3180.3140.3080.3000.2940.288myy0.1600.1060.0740.0470.0220.01800000采用樁基時，以樁的凈反力作為集中力計算跨中彎矩，板邊負彎矩等于壁板底部彎矩，跨中正彎矩以負彎矩抵消一部分5.圓形底板周邊支座形式半徑r處的徑向彎矩半徑r處的切向彎矩較

11、接Mr=19(1-P2)qR2961f22Mt=一(199P)qR96固接Mr=(7-19P2)qR2961PY22Mt-(7-9P2)qR296q1m寬的板基底凈反力（kN/mxm）R一圓板半徑P=一R五.配筋計算1 .彎矩計算中，水、土壓力乘以荷載分項系數(shù)1.27,地面堆積及車輛荷載產(chǎn)生的側(cè)壓力乘以荷載分項系數(shù)1.4。池內(nèi)有水、考慮池外土壓力時、強度計算時的池外土壓力荷載分項系數(shù)取1.0;計算底板跨中彎矩時，若考慮側(cè)壁彎矩的有力影響，則側(cè)壁彎矩荷載分項系數(shù)取1.0。2 .以基本組合的設(shè)計值彎矩計算配筋面積，可人工計算，也可以構(gòu)件計算軟件計算，應注意保護層厚度問題，即鋼筋合力點至壁邊緣距離生

12、,見下表：鋼筋擺放順序水平鋼筋as(mm)豎向鋼筋as(mm)水平鋼筋在外3550(40)水平鋼筋在內(nèi)5540截面有效高度h0=h-as(括號內(nèi)數(shù)字用于水平筋為構(gòu)造筋時)六.裂縫寬度驗算1 .先按配筋計算結(jié)果選配出鋼筋的直徑及間距，然后驗算裂縫寬度。2 .裂縫寬度驗算采用準永久組合值彎矩，水、土壓力按標準值,地面堆積荷載按標準值的0.5,汽車、列車荷載不考慮。3 .裂縫寬度限值軋鋼、煉鋼、煉鐵等水處理設(shè)施：0.25mm污水處理設(shè)施：0.20mm4 .裂縫寬度計算按給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50069-2002）附錄A進行，現(xiàn)有Excel計算表格可用5 .受力鋼筋的保護層厚度：側(cè)壁取3

13、0mm,與污水接觸取35mm,當表面有水泥砂漿或涂料時可減少10mm;底板取40mm。受力筋可能是水平筋或豎筋。七.側(cè)壁、底板厚度擬定1 .側(cè)壁厚度可參考下列表格初步擬定埋置情況平向形狀壁頂部邊界條件埋深范圍內(nèi)啟、無地下水水平長度/高度Lb/Hb深度平方/直徑h2/d壁厚地下水池地下水池圓形有<20H/20:無H/25有>20H/25:無H/30形形矩矩有板或梁有2Hb/12無Hb/15自由有2Hb/10無Hb/12有板或梁有<2Hb/15:無Hb/18自由有<2Hb/12無Hb/15地上水池矩形有板或梁2Hb/12自由2Hb/10有板或梁<2Hb/15自由<

14、;2Hb/12注1）壁厚按50mm的倍數(shù)取值，水池較深時應采用變厚度形式，壁厚在任何情況下不小于250mm。2）按假定厚度試算，按強度或裂縫寬度確定的配筋率應在0.30.8%之間，最好在0.40.6%之間。若配筋率0.3%、應減小厚度；若配筋率0.8%、應加大厚度。3）控制裂縫寬度最好用提高配筋率的方法，而不用加大厚度的方法。2 .底板厚度底板厚度按壁厚的1.21.5倍，以1.2倍起算，與壁板類似，以配筋率控制。采用樁基時，為使樁與池壁中心線一致，應將底板外挑。8 .抗浮驗算按最高地下水位計算底板底面的浮托力，不計池內(nèi)水重，以池壁、底板自重抵抗地下水浮托力，抗浮系數(shù)1.05。采用樁基時，可考慮

15、加上樁的抗拔承載力特征值來抵抗浮托力。9 .工況組合1 .地下水池在池外水、土壓力（包括地面荷載）作用下的計算,此時不考慮池內(nèi)水壓力；在池內(nèi)水壓力作用下的計算,此時不考慮地面荷載及池外地下水的作用，但應以池外土壓力抵消一部分池內(nèi)水壓力產(chǎn)生的彎矩、強度計算時，此時的土壓力荷載分項系數(shù)取1.0。2 .地上水池地上水池指埋深較小的水池，底板頂面位于地面以下w1m,這種情況可只作在池內(nèi)水壓力作用下的計算。十.構(gòu)造要求1.伸縮縫間距（m）地下水池（有覆土）40頂面外露水池30非嚴寒、非寒冷地區(qū)20嚴寒、寒冷地區(qū)注：超出上表限值時，以留后澆帶或摻膨脹劑措施解決。2 .水平構(gòu)造筋、敞口水池池頂構(gòu)造筋見附表一

16、、二；轉(zhuǎn)角處鋼筋構(gòu)造見構(gòu)造附圖；3 .受力筋及構(gòu)造筋盡可能采用直徑較小的鋼筋，鋼筋間距盡可能三100（轉(zhuǎn)角處因鋼筋搭接而加密除外），也三200。4 .水平筋一般置于豎筋內(nèi)側(cè)，水池長度超過伸縮縫間距時水平筋置于豎筋外側(cè),這兩種情況豎筋保護層厚度均為30mm。當水平筋為主要受力筋時，水平筋置于豎筋外側(cè)，此時水平筋保護層厚度為30mm。附表一水池水平構(gòu)造配筋：壁厚或底板厚（mm）未超過伸縮縫間距時超過伸縮縫間距時備注HRB335250350©12200012150400550©14200©12100600750616200©141008001000616150

17、6161001050125061810013001500618150。20100附表二敞口水池池壁頂面水平配筋壁厚(mm)250500550700750950>1000U型套箍高200小8200配筋HRB3353。164（|）184（|）206。20構(gòu)造附圖:側(cè)壁轉(zhuǎn)角處側(cè)壁交接處側(cè)壁、底板轉(zhuǎn)角處4悖Ki側(cè)壁、底板交接處圖中l(wèi)按下列取值：1X相鄰壁水平較小凈跨長/4或中間壁水平凈跨長/4兩者取較小值，并不小于500側(cè)壁凈高/4十一.按強度及裂縫寬度控制的最大彎矩值(附表三)1 .受力鋼筋保護層厚度按30mm,當30mm時，將強度彎矩值M乘以折減系數(shù)0.95(hW600)、0.98(h600

18、)進行折減；將裂縫寬度彎矩值Mq乘以折減系數(shù)0.90(hW700)、0.95(h700)。2 .強度控制的最大彎矩M系指按表中給定的配筋推算出的最大彎矩設(shè)計值，應與在水、土壓力及地面活荷載、車輛荷載作用下的基本組合彎矩值對應,即考慮荷載分項系數(shù)。3 .裂縫控制的最大彎矩Mq系指裂縫寬度為0.25mm時，按表中給定的配筋推算出的最大彎矩值，應與在水、土壓力及地面活荷載作用下的準永久組合彎矩值對應,不計車輛荷載，并考慮地面活荷載的準永久值系數(shù)0.5。4 .設(shè)計人計算出兩種彎矩后，先核實強度對應的彎矩值，滿足后再核實裂縫對應的彎矩值，兩項必須都滿足，即計算出的兩項彎矩值必須都小于表中數(shù)值。5 .計算

19、彎矩值應按鋼筋直徑從小到大順序與表中最接近的彎矩值對應，查看配筋率，若0.3%或0.8%,則應考慮減小或加大側(cè)壁或底板厚度。查表時，應首優(yōu)先選用直徑較小的鋼筋，這樣可在相同裂縫寬度下降低鋼筋用量。6 .未列入表中的配筋，小直徑鋼筋屬不滿足最小配筋率，大直徑鋼筋屬配筋率過大，前者不得采用，后者一般也不采用。7 .轉(zhuǎn)角處鋼筋間距可能變?yōu)?0、75,可按100、150的強度及裂縫控制的彎矩值分別乘以1.5、1.8。壁、底板厚度(mm)配筋(HRB335)強度控制的最大彎矩M(kNm)裂縫控制的最大彎矩Mq(kNm)配筋率p(%)As/bh0直徑間距C25C30C25C30250©12200

20、353531310.26150464643460.35100686864670.53014200474741440.36150616253570.48100899184880.62016200606149520.47150787966700.631001121151101140.95300©12150575855550.29100848578830.43014200585950500.29150777767720.391001121141011050.590162007576626703815098998186051100142145129134077附表三按強度及裂縫寬度控制的最大

21、彎矩值壁、底板厚度(mm)配筋(HRB335)強度控制的最大彎矩M(kNm)裂縫控制的最大彎矩Mq(kNm)配筋率p(%)As/bh0直徑間距C25C30C25C30300018200939473770.49150122124981030.651001741791641690.97350©12150696958580.24100101102951010.36014200707052520.24150929382890.331001351371181250.49016200909177770.32150118120971040.431001731751491550.6401820011

22、211388950.411501471491161220.551002132171861930.82400©1210011811911312103101415010810893930.28100158160138146_04201620010510679790.28150139140115124_037100203205170178056壁、底板厚度(mm)配筋(HRB335)強度控制的最大彎矩M(kN-m)裂縫控制的最大彎矩Mq(kNm)配筋率p(%)As/bh0直徑間距C25C30C25C304000182001311321061110.351501731741351430.47

23、1002512552092180.700202001601621201280.441502092121581670.581003023082572660.87450©121001351361311310.2701415012312495950.251001811831581690.3701620012012181810.241501591601351400.331002332351922030.490182001501521141140.311501982001551660.411002892932332440620202001841851401510-381502412431801

24、910511003493552842940.77壁、底板厚度(mm)配筋(HRB335)強度控制的最大彎矩M(kN-m)裂縫控制的最大彎矩Mq(kNm)配筋率p(%)As/bh0直徑間距C25C30C25C30500©121001521531341340.240141002052061811950.330161501791801431430.291002632662162290.430182001701711161160.281502232251781910.371003273312592720.550202002072091571570.341502722752032170.461

25、003964023113240.68©222002482501801930.411503243282332470.551004684783733860.835500141002282292062120.300161501992001451450.261002932962412580390182001891901181180.25150249251202204033100365369286302050壁、底板厚度(mm)配筋(HRB335)強度控制的最大彎矩M(kN-m)裂縫控制的最大彎矩Mq(kNm)配筋率p(%)As/bh0直徑間距C25C30C25C305500202002312

26、321601600.311503043062282450.411004434493403560.620222002762792042110.371503623662592760.501005255344044200.756000141002512522162160.270161003233262692890.360182002082091201200.231502742762072070.301004034073143340.452002002542561631630.281503353382552750.371004904963703900.562222003053072142140.341

27、50400404286307_0451005825924364550680552003873912652850441505115183453650J8壁、底板厚度(mm)配筋(HRB335)強度控制的最大彎矩M(kNm)裂縫控制的最大彎矩Mq(kNm)配筋率p(%)As/bh0直徑間距C25C30C25C306500141002762772202200.250161003573592993220.330181503023042102100.281004454493453690.412002002802821651650.261503693722852850.341005425484024250

28、.512222003363382172170.311504424463173400.411006456544694920.620552004284312953140.401505605673764000.531008108255926160.807000141002993012222220.230161003873893263260300181503273302132130.251004844883784050380002003043051671670.24150401404289289031100589595435463047壁、底板厚度(mm)配筋(HRB335)強度控制的最大彎矩M(kN

29、-m)裂縫控制的最大彎矩Mq(kNm)配筋率p(%)As/bh0直徑間距C25C30C25C307000222003653672202200.291504804843493760.381007027115045310.572552004644683183180.371506096164094360.491008848996306570.747500161004174193313310.280181503533552152150.241005225264124440.365201504324352922920.291006366424715020.445222003933952222220.27

30、1505185223833840.351007597685415720.532552005015053223220.341506586654444750461009579736707010598000161004444463343340.260181005565604494690.33壁、底板厚度(mm)配筋(HRB335)強度控制的最大彎矩M(kNm)裂縫控制的最大彎矩Mq(kNm)配筋率p(%)As/bh0直徑間距C25C30C25C308000201504614632952950.281006786855085440.410222004194212242240.2515055255638

31、83880.331008108195806150.502552005345383253250.321507037094815170.43100102410397107460.658500161004744773373370.250181005945984744740.312001504924952972970.262001007267325485880.392222004474502262260.231505905943923920.3110086787662066104725520057157532832803015075275852056004110010971113753794061壁、

32、底板厚度(mm)配筋(HRB335)強度控制的最大彎矩M(kNm)裂縫控制的最大彎矩Mq(kNm)配筋率p(%)As/bh0直徑間距C25C30C25C309000181006326364784780.302201505235263003000.241007737795896350.372221506286323953950.291009249336627080.442552006086123303300.291508018085615720.38100117111867978430.572882007547604594590.3615099010006406860.4810014371461

33、96410100.7210000181007097134864860.262001008678736586580.332221507047084014010.26100103810477538100402552006826863353350.2615089990658158103410013181333891948051壁、底板厚度(mm)配筋(HRB335)強度控制的最大彎矩M(kNm)裂縫控制的最大彎矩Mq(kN-m)配筋率p(%)As/bh0直徑間距C25C30C25C3010000282008478534654650.32150111311247307870.4310016221646

34、106311190.6411000181007857894924940.242201009619676686680.302221507807844064060.24100115211618528790.362552007557593383380.2315099710045885880.311001465148199310620.462882009399454714710.29150123612468178170.3910018061830116912370.581200200100105510616766760.2722210012661275890890033255150109511025955950.281001612162711031185042288200103110374764760.27150135913698268260351001991201512821364053壁、底板厚度(mm)配筋(HRB335)強度控制的最大彎矩M(kNm)裂縫控制的最大彎矩Mq(kN-m)配筋率p(%)As/bh0直徑間距C25C30C25C301200322200133013407027020.3515017461765107611570.46100253825791