摘要：矩形鋼筋混凝土水池在生活之中是一種常見的構(gòu)筑物，在工民建工程之中經(jīng)常都會有所涉及。本文筆者依據(jù)多年的施工經(jīng)驗探討了鋼筋混凝土矩形水池結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)問題以及施工之中的重點問題。
關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；矩形水池；結(jié)構(gòu)設(shè)計；施工要點
中圖分類號：TV331文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
引言
矩形鋼筋混凝土水池作為一種常用的構(gòu)筑物類型，被廣泛應(yīng)用到工業(yè)與民用建筑中的污水處理、給水裝置、消防、循環(huán)水場及事故緩沖等工程中。在矩形鋼筋混凝土水池設(shè)計過程中，不僅要滿足給排水專業(yè)的工藝要求，而且要兼顧安全、適用和經(jīng)濟(jì)的原則。在設(shè)計過程中把握每個設(shè)計細(xì)節(jié)這是滿足全部設(shè)計要求的要點。按照相關(guān)設(shè)計規(guī)定，針對矩形鋼筋混凝土水池的設(shè)計過程，以及實際經(jīng)驗，探討矩形鋼筋混凝土水池設(shè)計的要點。
1、荷載取值
1.1、池內(nèi)水壓力
池內(nèi)水壓力是水池類構(gòu)筑物的重要荷載。在設(shè)計之中，應(yīng)該依照滿水高度來計算水壓。這是因為：一方面在使用的過程之中因為值班人員疏忽或者存在液位計等部件功能的缺位而導(dǎo)致滿池，另一個方面，工藝之上則有可能因為技術(shù)改造而高出之前設(shè)計水位。池內(nèi)水壓荷載的取值大小對擋水墻式淺池的下端彎矩的影響比較大。
1.2、池外水浮力
當(dāng)有地下水之時，池壁外側(cè)除考慮到地下水的壓力之外，還需要考慮到地下水位以下水的浮力對土的有效重度。并且，地下水對于池體的浮托力也應(yīng)該重點考慮。因為地下水位沒有掌握好而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)選型錯誤以及抗浮不夠的工程事故也經(jīng)常發(fā)生。地質(zhì)勘察報告而提供的地下水位通常只是反映勘測期間的地下水位情況。如果詳勘是在當(dāng)?shù)乜菟谶M(jìn)行的，其提供的地下水位標(biāo)高則是沒有辦法被設(shè)計取用，或者結(jié)構(gòu)計算出現(xiàn)失誤。依據(jù)具體的情況，并且結(jié)合地方水文資料，制定一個較為適合的地下水位標(biāo)高進(jìn)行設(shè)計地下水位，如此則可以確保使用階段結(jié)構(gòu)安全以，并且也可以降低工程造價的目的。
1.3、溫、濕度作用
因為混凝土在硬化的過程之中出現(xiàn)的水化熱、以及工藝特殊要求和季節(jié)變化，使得池壁出現(xiàn)膨脹或者是收縮。一旦出現(xiàn)變形，池體之中出現(xiàn)相應(yīng)的溫度和濕度變形應(yīng)力，較為容易出現(xiàn)有害裂縫。在設(shè)計之時，應(yīng)該考慮到夏季濕差的作用，以及冬季的溫差。前者是因為低溫收縮以及濕漲抵消，后者則是因為外界氣溫低，池壁中水分向外移動，導(dǎo)致外側(cè)濕度逐漸增加。因為內(nèi)外側(cè)濕度相差不大，一般則可以不考慮到濕差應(yīng)力。但是內(nèi)外溫差還在，冬季則需要考慮到壁面溫差應(yīng)力。在工程設(shè)計之中應(yīng)該依照規(guī)程提供的方法進(jìn)行計算。
2、矩形水池截面設(shè)計
2.1、水池基礎(chǔ)設(shè)計
鋼筋混凝土水池基礎(chǔ)一般采用筏板基礎(chǔ)，即水池的底板作為基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底板下鋪設(shè)100厚C15素混凝土墊層。根據(jù)地勘報告在設(shè)計說明中說明地基承載力特征值fak，基礎(chǔ)底面(基礎(chǔ)墊層底面)進(jìn)入持力層不小于300mm。如果地基土不滿足設(shè)計承載力，出現(xiàn)以下劣質(zhì)地質(zhì)時要對地基進(jìn)行處理，而不是加厚水池底板。一是地基土為軟弱泥土，含水率過高，流動性較強;二是地基地下有較大的地下水;三是地基底下有軟弱夾層。
2.2、矩形鋼筋混凝土水池底板的計算原則
矩形鋼筋混凝土水池底板主要承受地基反力、地下水浮力以及上部結(jié)構(gòu)傳下來的荷載。通常假設(shè)底板為簡支于池壁之上，池壁在側(cè)壓力作用下的底端彎矩傳遞給底板。底板根據(jù)每格水池平面尺寸的長寬比，分為單向底板(長邊/短邊>2)或雙向底板(長邊/短邊≤2)，分別沿單向或雙向截取截條，按單跨或者多跨梁計算。
2.3、矩形鋼筋混凝土水池抗浮驗算
當(dāng)池體外池底以上存在地下水時，應(yīng)考慮地下水對池體的浮力。地下水浮力的影響考慮不周的話會導(dǎo)致池體上浮并造成工程事故。在地質(zhì)勘查報告中，一般會反應(yīng)勘測期間所在場地的地下水位情況及場地地下水位變幅情況，為抗浮計算提供依據(jù)。水池的抗浮計算可按下式計算:Kf(抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)，取1.05―1.1)當(dāng)抗浮安全度不足時，必須采取抗浮措施，如增加池體自重和錨固抗浮。
3、池壁內(nèi)力計算
淺池池壁在內(nèi)外水壓及土壓力作用下，主要為豎向傳力。
淺池池壁計算模型為:頂端自由、底端固定邊界條件的懸臂構(gòu)件計算模型。構(gòu)造上保證底端有足夠的嵌固力。側(cè)壓力引起的M、V，計算公式如下:
V=1
（1）底端剪力：V=-
�。�2）底端彎矩：MO=-
淺池池壁配筋可采用14@200，在距池底1/3高度處附加14@200的鋼筋，可以控制裂縫。水池頂端宜在內(nèi)外兩側(cè)配置不少于3根的水平加強筋，間距≤10cm，直徑不小于池壁受力筋且≥16mm。
4、鋼筋混凝土矩形水池施工要點
4.1、材料要求
水池混凝土強度等級不小于C25，水池外露時，應(yīng)考慮混凝土的抗凍等級�；炷敛坏貌捎寐塞}作為防凍、早強的摻合料。池壁、底板的受力鋼筋宜采用小直徑鋼筋和較密的間距。受力鋼筋每米寬度內(nèi)不宜小于4根，且不宜超過10根。鋼筋采用HRB335和RRB400級鋼筋。水池各部位的鋼筋間距應(yīng)在100―250mm范圍內(nèi)。鋼筋混凝土水池的抗?jié)B，宜以混凝土本身的密實性滿足抗?jié)B要求。混凝土抗?jié)B等級si要滿足以下要求:一是Hi/t（最大作用水頭與混凝土壁、板厚度之比)<10，抗?jié)B等級采用S4;二是10≤Hi/t≤30，抗?jié)B等級采用S6，;三是Hi/t>30，抗?jié)B等級采用S8。相應(yīng)混凝土的骨料應(yīng)選擇良好級配;水灰比不應(yīng)大于0.50。
4.2、壁厚、底板厚度
鋼筋混凝土水池構(gòu)筑物，其壁厚不宜小于200mm，壁厚b=h/10―1/15(經(jīng)驗值);底板不宜小于300mm，底板t=1.2―1.5b選取(經(jīng)驗值)。
4.3、配筋
池壁及隔墻根據(jù)內(nèi)力計算決定單層或雙層配筋。水平鋼筋應(yīng)插入鄰壁，直線長度不少于25倍的鋼筋直徑;垂直鋼筋應(yīng)折入底板，其直線長度不少于1/3――1/4:的底板短跨長度。池壁角隅區(qū)域的里外側(cè)均應(yīng)設(shè)置水平加強筋，加強筋插入鄰壁的長度不小于1/3池壁高度，且不小于1m。
4.4、裂縫
現(xiàn)澆鋼筋混凝土水池最容易在角隅處出現(xiàn)裂縫，因此需要在池壁轉(zhuǎn)角處、池壁與底板相交處設(shè)置。暗梁。、。暗柱。。
4.5、變形縫
水池的變形縫(伸縮縫和沉降縫)應(yīng)做成貫通式，在同一剖面上連同頂板、底板一起斷開。伸縮縫寬度≥20mm，沉降縫寬度≥30mm。伸縮縫的設(shè)置:超過20米需設(shè)置伸縮縫。
4.6、混凝土水池受力鋼筋混凝土保護(hù)層最小厚度（a，單位mm）所適應(yīng)的構(gòu)建類別及工作環(huán)境規(guī)定
一是a≥30:適用于墻、板構(gòu)件與水、土接觸或處高溫時;二是t≥35:適用于墻、板與污水接觸，梁、柱與水、土接觸或處高溫時;三是t≥40:適用于梁、柱與污水接觸，有墊層的下層筋基礎(chǔ)、底板;四是t≥70:適用于無墊層的下層筋基礎(chǔ)、底板。
5、結(jié)語
以上就是對矩形鋼筋混凝土水池設(shè)計過程中關(guān)于計算和構(gòu)造等方面的一些要點的簡要闡述。在水池的實際設(shè)計過程中通過計算確定水池的板厚及配筋后，還同時應(yīng)該滿足水池的一些構(gòu)造要求，對水池的留洞處池壁的加強，人孔的留設(shè)，水池施工縫的留設(shè)等，都應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范和構(gòu)造的要求進(jìn)行設(shè)計，這樣才能設(shè)計出質(zhì)量合格，滿足使用要求的產(chǎn)品。
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