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在給水排水工程構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，其大部分基本結(jié)構(gòu)類型為水池結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：水池，水池計(jì)算

1引言

在給水排水工程構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，其大部分基本結(jié)構(gòu)類型為水池結(jié)構(gòu)。本文針對(duì)單層的水池結(jié)構(gòu)進(jìn)行原理分析和計(jì)算講解。

2步驟講解

水池結(jié)構(gòu)根據(jù)基礎(chǔ)的類型不同，其受力模式也有所不同。水池基礎(chǔ)類型分為兩種，第一種為樁基礎(chǔ)，第二種為天然筏板基礎(chǔ)。

當(dāng)水池基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)時(shí)，第一步：樁根數(shù)的計(jì)算；根據(jù)此公式可求得n的最小值。

F（單樁承載力特征值）·n（樁根數(shù)）≥G，G為當(dāng)水池裝滿水時(shí)，水池池壁和頂、底板總重量、池內(nèi)滿水重、機(jī)器的總重量（即包括水池在內(nèi)所有構(gòu)件的重量）以及底板伸出水池部分上面所有的土重。

第二步：抗浮驗(yàn)算，其主要目的是驗(yàn)算地下水位所產(chǎn)生的浮力，是否能把樁拔起，確保構(gòu)筑物的安全。G/F（浮力）＞1.05(大于1.05才滿足抗浮驗(yàn)算，≤1.05表明樁會(huì)被拔起)，F(xiàn)（浮力）=ρ（水）gV，F(xiàn)（浮力）單位為kN，ρ（水）=103kg/m3,g=10N/kg,V為水池嵌入地面以下部分的體積（m3）；G為池內(nèi)無水時(shí)，水池池壁和頂、底板總重量、機(jī)器總重量和底板伸出水池部分上面所有的土重。

第三步：底板配筋計(jì)算；底板配筋計(jì)算分為板面筋和板底筋計(jì)算。1）板面筋計(jì)算：當(dāng)池內(nèi)滿水時(shí)，此時(shí)板面受到的水壓為最大的面荷載。Q面荷載=gh[Q面荷載單位為kN/m2,g污水=10～13kN/m3，h為水池滿水時(shí)水高度（m）]。根據(jù)面荷載，以及板的種類（單向或雙向板）以及支撐方式，通過計(jì)算(大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專業(yè)課本有詳細(xì)講解)可求得板面筋。2）板底筋計(jì)算：當(dāng)池內(nèi)無水時(shí)，此時(shí)板底受到面荷載為最大值。Q面荷載=F（浮力）/S（底板面積m2）-25·h(板厚m)，Q面荷載單位為kN/m2,F（浮力）計(jì)算同上。根據(jù)面荷載，以及板的種類（單向或雙向板）和支撐方式，通過計(jì)算可求得板底筋。

第四步：池壁配筋計(jì)算；池壁配筋計(jì)算分為池內(nèi)壁和池外壁配筋計(jì)算。1）池內(nèi)壁配筋計(jì)算：當(dāng)池內(nèi)滿水時(shí)，此時(shí)內(nèi)壁受到的水壓為最大值。其水壓為三角形荷載，三角形荷載底部最大值為gh[單位為kN/m2,g污水=10～13kN/m3，h為水池滿水時(shí)水高度(m）]。根據(jù)三角形面荷載，以及板的種類（單向或雙向板）和支撐方式，通過計(jì)算可求得水池內(nèi)壁配筋。2）池外壁配筋計(jì)算：當(dāng)池內(nèi)無水時(shí)，此時(shí)外壁受到的壓力為最大值。其壓力為三角形荷載，當(dāng)水池底部高于地下水位時(shí)則該壓力只為土壓力，三角形荷載底部最大值為rh[單位為kN/m2,r=18kN/m3，h為地面到水池底板面的高度(m)];當(dāng)水池底部低于地下水位時(shí),其壓力為地下水壓和浮土壓力的合力，三角形荷載底部最大值為10·h+（18-10）·h·Ka[單位為kN/m2,h為地面到水池底板面的高度(m),Ka為主動(dòng)土壓力系數(shù)]，根據(jù)三角形面荷載，以及板的種類（單向或雙向板）和支撐方式，通過計(jì)算可求得池壁外面筋。綜合池壁外、內(nèi)的配筋，取最大值，最終得出水池壁的配筋。3）水池壁頂部和底部的配筋計(jì)算：由于基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)，樁基相當(dāng)于水池壁的支座，池壁受力模式為受彎構(gòu)件，因此水池壁按深梁來考慮。計(jì)算時(shí)，只計(jì)算長(zhǎng)邊方向的水池壁，因?yàn)榭缍却螅缰袕澗卮蟆?/p>

梁200為池壁厚，2350為池壁的高度，三個(gè)支座為該池壁下面有3條樁。該梁所受到的荷載分為恒載和活載。恒載為q=q1+q2+q3;活載為q=q4+q5。q1為該池壁下懸挑出底板上面的土重；q2為沿著長(zhǎng)邊方向把水池對(duì)半分后，頂板和機(jī)器的重量；q3為沿著長(zhǎng)邊方向把水池對(duì)半分后，底板的重量；q4為頂板人群走動(dòng)的活載，查荷載規(guī)范可得；q5為沿著長(zhǎng)邊方向把水池對(duì)半分后，此時(shí)池內(nèi)水的重量。根據(jù)荷載，通過計(jì)算可求得水池壁頂部和底部的配筋。如果超筋或超出裂縫最大值，則要增加樁的根數(shù)。

當(dāng)水池基礎(chǔ)為天然筏板基礎(chǔ)時(shí)，第一步：抗浮驗(yàn)算。第二步：滿載情況下，基底壓應(yīng)力計(jì)算。計(jì)算為水池滿水時(shí)，包括構(gòu)筑物在內(nèi)所有的總重量除以底板的面積。這一步是為了驗(yàn)算底板的壓應(yīng)力有沒有超過底板下土質(zhì)的承載力。第三步：分兩種情況，最后綜合這兩種情況，得出一個(gè)配筋。第一種情況：池內(nèi)無水時(shí)，根據(jù)頂板受到活載（沒有頂板就沒有活載）和水池的恒載，計(jì)算出底板所受到的凈反力。根據(jù)凈反力，可得出底板配筋計(jì)算；第二種情況：根據(jù)靜力平衡原理，水池壁底部所受彎矩與底板所受彎矩相等，并且由于底板的厚度必須大于池壁的厚度，因此底板配筋面積為1.2倍水池壁配筋面積。最后綜合這兩個(gè)配筋結(jié)果，取最大值。第四步：池壁配筋計(jì)算，計(jì)算同上，并且不需要把池壁按深梁來考慮，只需在池壁頂部配兩根比池壁所配鋼筋大一、兩級(jí)的鋼筋，作為約束鋼筋防止池壁頂部開裂。

3總結(jié)

以上講解的是基本水池受力分析和計(jì)算步驟，其他不同、復(fù)雜的水池，都是在此基礎(chǔ)上衍生、變形而得的。