鋼筋混凝土矩形水池設(shè)計(jì)

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　鋼筋混凝土矩形水池作為常見的特種結(jié)構(gòu)類型，被廣范應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑的給水、污水、消防工程中。因此在滿足水工藝要求的前提下，既保證今后的正常生產(chǎn)使用，又降低工程造價(jià)，是設(shè)計(jì)人員面臨的主要任務(wù)。下面就設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的一些問題，提出幾點(diǎn)看法。

　　1 荷載取值的問題

　　1.1 池內(nèi)水壓力。池內(nèi)水壓作為水池類構(gòu)筑物的主要荷載。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)偏于安全的按滿水高度來計(jì)算水壓。這是因?yàn)椋阂环矫媸褂眠^程中很可能由于值班人員疏忽或者存在液位計(jì)等部件失靈而造成滿池；另一方面今后工藝上有可能技術(shù)改造而超過原設(shè)計(jì)水位。池內(nèi)水壓荷載的取值大小對(duì)于擋水墻式淺池的下端彎矩影響較大。

　　1.2 池外水浮力。當(dāng)有地下水時(shí)，池壁外側(cè)除考慮地下水的壓力外，還應(yīng)考慮地下水位以下的土由于水的浮力使土的有效重度降低而對(duì)土壓力的影響。同時(shí)，地下水對(duì)池體的浮托力也不容小視。由于地下水位未掌握好而引起結(jié)構(gòu)選型錯(cuò)誤及抗浮不夠等工程事故也時(shí)有發(fā)生。地質(zhì)勘察報(bào)告所提供的地下水位一般僅反映勘測(cè)期間的地下水位情況。如果詳勘在當(dāng)?shù)乜菟谶M(jìn)行，所提供的地下水位標(biāo)高將無法被設(shè)計(jì)取用，或?qū)е陆Y(jié)構(gòu)計(jì)算的失誤。根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合地方水文資料，確定一個(gè)合適的地下水位標(biāo)高做設(shè)計(jì)地下水位，做到既保證使用階段結(jié)構(gòu)安全和不利情況抗浮安全，又能降低工程造價(jià)雙贏的目的。筆者在設(shè)計(jì)黃驊港某水廠設(shè)計(jì)大型清水池時(shí)，遇到了地下水位特別淺的問題。該水池采用無梁樓蓋設(shè)計(jì)，在計(jì)算水池抗浮過程中，還存在有局部抗浮的問題。設(shè)計(jì)過程中，覆土厚度增加到1.5m還不能滿足要求。這時(shí)候，考慮到是否考慮每年檢修安排在冬季枯水位時(shí)，這樣設(shè)計(jì)所采用的低地下水位標(biāo)高就能保證正常生產(chǎn)、檢修，從而很好的解決了水池抗浮的問題。

　　1.3 溫、濕度作用。由于混凝土硬化過程中產(chǎn)生的水化熱、工藝特殊要求以及季節(jié)變化等，造成池壁產(chǎn)生膨脹或收縮。當(dāng)變形受到約束時(shí)，在池體中產(chǎn)生相應(yīng)的的溫度和濕度變形應(yīng)力，很容易產(chǎn)生有害裂縫。設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)夏季應(yīng)考慮濕差作用，對(duì)冬季應(yīng)考慮溫差作用。前者低溫收縮與濕漲抵消，后者由于外界氣溫低，池壁中水分向外移動(dòng)，致使外側(cè)濕度增加。由于內(nèi)外側(cè)濕度相差不大，通?？梢圆豢紤]此時(shí)的濕差應(yīng)力。但內(nèi)外溫差還在，冬季應(yīng)考慮壁面溫差應(yīng)力。在工程設(shè)計(jì)中按規(guī)程提供的方法計(jì)算。

　　2 水池壁板邊界條件的分析

　　池體結(jié)構(gòu)一般由池壁、底板和頂蓋（是否封閉加蓋由工藝需要決定）所組成。合理的選擇結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖和計(jì)算公式才能保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確、可靠。水池內(nèi)力分析計(jì)算時(shí)，盡量做到邊界條件的假定與實(shí)際情況相符。

　　當(dāng)水池設(shè)有頂蓋時(shí)，池壁頂端的邊界條件應(yīng)根據(jù)頂板與池壁的連接構(gòu)造來確定。當(dāng)池壁線剛度為頂板線剛度的5倍以上時(shí)，可假設(shè)池壁頂端為鉸支，否則應(yīng)按彈性固定計(jì)算。而開敞式水池的池壁邊界條件可假定為三邊支承，頂邊自由的板。

　　比較兩種邊界條件假定的內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，設(shè)置頂蓋的池壁所承受的彎矩要小很多。因此當(dāng)采用頂蓋結(jié)構(gòu)有困難時(shí)，應(yīng)盡可能從池壁挑出走道板。走道板滿足規(guī)程要求時(shí)，可以假定為不動(dòng)鉸支承，否則可按照彈性支承計(jì)算。