结构优化设计-- 水池

《结构优化设计-- 水池》由会员分享，可在线阅读，更多相关《结构优化设计-- 水池（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、6 水池 前言： 闲的时候自己总结了一些东西， 看的东西越多， 越发现结构设计很多领域都是相通， 也就是事物之间具有共性。 这些总结的东西， 没有太多实战的具体细节， 所以想真正把 结构设计学好的的新手， 需要找个师傅好好的带一带， 找一些实际项目练手。 毕业 3 年，经历了不少，遇到了不少，无论是管理，还是斗争，还是学技术，无非就 是孤立+联合+借外物+秩序， 而做人最好的状态， 就是让别人欠自己点，尽量有德。 除了已经写好的钢结构实战书籍外（ 轻钢、 网架、 钢框架、 桁架实战） ，以后再也 不想也不会写任何书了。 安安心心搞点技术，好好的享受生活，养家糊口。毕业 3 年，感 觉很多的不易

2、，因为不懂，才走了很多弯路，因为走了很多弯路,很多东西才慢慢懂。谨以 此纪念逝去的毕业 3 年。 中南大学 土木工程学院庄伟 2016 年 5 月 6.1 水池侧壁、底板厚度如何估算？- 答：1侧壁厚度可参考表 6-1 拟定 侧壁厚度估算 表 6-1 埋置情埋置情 况况平面形状平面形状 壁顶部边壁顶部边 界条件界条件 埋深范围埋深范围 内有内有、 无地无地 下水下水 水平长度水平长度/ 高度高度 LB/HB 深度平方深度平方 /直直径径 H2/D 壁厚壁厚 地下水 池 地下水 池 圆形 有20H/20 无H/25 有20H/25 无H/30 矩形 矩形 有板或梁有2HB/12 无HB/15 自

3、由有2HB/10 无HB/12 有板或梁有2HB/15 无HB/18 自由有2HB/12 无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2HB/12 注1） 壁厚按 50 mm 的倍数取值，水池较深时应采用变厚度形式，壁厚在任何情 况下一般不小于 250 mm。 2） 按假定厚度试算，按强度或裂缝宽度确定的配筋率应在 0.30.8%之间，最 好在 0.40.6%之间。若配筋率0.3%，应减小厚度；若配筋率0.8%，应 加大厚度。 3） 控制裂缝宽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 （1）底板厚度按壁厚的 1.21.5

4、 倍，以 1.2 倍起算，与壁板类似，以配筋率控制。采用桩基 时，为使桩与池壁中心线一致，应将底板外挑，外挑宽度不宜小于 250mm。 3 其它 现浇钢筋混凝土水池的壁板、中间隔板及底板的厚度不宜小于 200mm（防水时应 250mm） ；顶板厚度不宜小于 150mm；当底板采用条基时，中间部位底板厚度不宜小于 150mm；当壁板或顶板采用梁（柱）板式结构时，板的厚度不宜小于 100mm。 在设计时应对水池进行截面初估，可参考图集： “05S804 矩形钢筋混凝土蓄水池”与 “0901 矩形钢筋混凝土清水池国标图集” 。 6.2 水池计算时有哪些内力？ 答：1水压力 按季节最高水位计算水压力，

5、勘察报告中一般提出勘察期间地下 水位，可根据勘察的季节及水位变化幅度确定计算水位，准永久值系数为 1.0。 2土压力 主动土压力系数 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，可按 10 kN/m3，准永久值系数为 1.0。 3地面堆积荷载（作用于水池侧面） 无特殊情况时，地面堆积荷载取 10 kN/m2，准永久值系数为 0.5。 4汽车荷载（作用于水池侧面） 等代均布荷载见表 6-2，准永久值系数为 0。 汽车荷载表 6-2 荷载等级荷载等级等代均布荷载等代均布荷载 汽车10 级10 kN/m2 汽车15 级12 kN/m2 汽车20 级15 k

6、N/m2 6.3 水池混凝土强度等级如何确定？ 答：砼强度等级不低于 C25，严寒和寒冷地区不低于 C30，一般取 C30 居多。 6.4 水池的抗渗等级如何确定？ 答：抗渗等级，根据最大作用水头与砼厚度的比值确定,可参考表 6-3。 水池抗渗等级表 6-3 一般情况下采用 S6 即可满足要求。 6.5 水池裂缝宽度如何取值？ 答：裂缝宽度验算采用准永久组合值弯矩，水、土压力按标准值，地面堆积荷载按标准值的 0.5，汽车、列车荷载不考虑。裂缝宽度限值轧钢、炼钢、炼铁等水处理设施：0.25mm；污 水处理设施：0.20mm。在实际工程中，可参考表 6-4。 钢筋混凝土构筑物构件的最大裂缝宽度限度

7、值 表 6-4 6.6 水池保护层厚度如何选取？ 答：水池保护层厚度选取可参考“石油化工钢筋混凝土水池结构设计规范” （SHT 3132-2002 ） ，如表 6-5 所示。 水池保护层厚度表 6-5 6.7 水池计算简图是什么？ 答：(1)水池计算简图如表 6-6 所示。 水池计算简图表 6-6 （2）敞口水池 水池顶端无约束时应为自由端；水池与底板、条形基础或斗槽连接时均可视池壁为固 端支承；池壁顶端以走道板、工作平台、连系梁等作为支承结构时，应根据支承结构的横向 刚度确定池壁顶端的支承条件为铰支或弹性支承。 （3）有盖水池 当顶板为预制装配板搁置在池壁顶端而无其他连接措施时， 顶板应视为

8、简支于池壁， 池 壁顶端应视为自由端。当预制顶板与池壁顶端有抗剪钢筋连接时，该节点应视为铰支承，当 顶板与池壁为整体浇筑并配置连接钢筋时，该节点应视为弹性固定；当仅配置抗剪钢筋时， 该节点应视为铰支承；池壁与底板、条形基础或斗槽连接，可视壁池为固端支承；对位于软 地基上的水池，应考虑地基变形的影响，宜接弹性固定计算；当池壁为双向受力时，相邻池 壁间的连接应视为弹性固定。 6.8 水池计算时有哪些荷载工况？ 答： 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：a 池内满水，池外无土；b 池内无水，池外有土；c 池内满水，池外有土。第一 种荷载组合出现在

9、回填土以前的试水阶段， 第二、 三种组合是使用阶段的放空和满池时的荷 载状态，在任何一种荷载组合中，结构自重总是存在的，在第二、三种组合应考虑活载和池 外地下水压力。 6.9 水池抗浮验算时应注意哪些问题？ 答： （1）当全埋式、地下式及半地下式水池承受地下水浮力时，应进行水池结构的整体抗浮 稳定验算； （2）计算抗浮力时，不应计入下列荷载：池内存水重、上部设备重、池内物料重及池壁 与土之间的摩擦力。 （3）计算抗浮力时，池顶覆土的重度宜取 16KN/m3；池底板外挑部分上部填土的重度 宜取 1816KN/m3，且不应考虑其扩散角的影响。 （4）各种工况下水池结构抗浮稳定安全性系数按表 6-7

10、 取值。 抗浮稳定安全系数表 6-7 6.10 钢筋混凝土水池抗浮方法有哪些？ 答：在处理水池上浮中通常对水池自重抗浮、配重抗浮、嵌固抗浮、锚固抗浮、设置排水系 统降低地下水位等一系列的抗浮方法。 同时对已经建好的水池， 若水池在空池的情况下出现 上浮， 为了短时间起到抗浮的效果通常采取对水池底板钻孔来达到泄浮的目的， 然后再做抗 浮设计处理，从而不会造成大的经济损失。 （1）钢筋混凝土水池自重抗浮 自重计算不包括设备重、使用荷载及安装荷载。因为自重的加大，使水池的体积增加， 浮力也相应增加， 所以自重抗浮只在不具备其他抗浮条件、 或自重加大不多可满足抗浮时采 用。自重抗浮较其他方式安全可靠。

11、对封闭式水池加大池顶覆土厚度,但将引起顶板厚度和 钢筋用量增加 ,同时注意在覆土前采取降水或排水措施。 自重抗浮即通过提高池体结构自 重 G 来达到抗浮的目的。此法一般适用于水池自重与地下水浮力相差不大的情况。自重的 增加一般通过加大水池池壁或底板来实现， 这样做虽然会增加混凝土用量， 但由于结构厚度 的增加，可以降低池壁与底板的配筋率，减小钢筋用量，所以适当地增加结构构件的截面， 对造价的增加幅度并不很大。同时，构件截面的加大，相应也提高了水池结构的刚度。采用 自重抗浮对于原设计水池截面配筋率相对较大的水池最为经济适用。 但若原水池截面配筋率 不大，增大截面后，有可能使结构构件为满足最小配筋

12、率而增加钢筋用量，池体造价会因此 上升，这时宜考虑采用其他的抗浮措施。根据工程实践，自重与地下水浮力相差在 10以 内的情况下，采用增加结构自重抗浮具有较好的经济性。 （2）钢筋混凝土水池配重抗浮 a 压重抗浮 压重抗浮是通过在池内、 池顶或池底外挑墙趾上压重来抗浮。 池内压重即增加 G 抗浮， 一般需将池体落深， 在池内填筑压重混凝土或浆砌块石等其他材料来达到抗浮的目的。 此法 增加了池壁高度和基坑深度， 但一般不会增加池底所受的不均匀地基反力， 故对底板的内力 影响较小。池顶压重即增加 G，常用于埋地式或半埋地式水池，如自来水厂的清水池、吸水 井和一些污水处理构筑物等。采用此法，可充分利用

13、池顶覆土种植绿化或作为活动场地，但 池顶压重会大大增加池顶板和底板的荷载，使顶、底板的结构厚度和配筋都相应增加。外挑 墙趾上压重即增加 G，这样做不需增加基坑深度，但一般均需将底板外挑较大范围，以增 加基坑面积，并且可能对相邻的建筑物、构筑物或管线等造成一定的影响，另外会增加池底 所受的不均匀地基反力， 使池底板的内力增大。 此法可直接利用外挑墙趾上的回填土或填筑 毛石等自重较大的材料抗浮。若直接利用回填土,考虑到回填土的不均匀性及填挖的不确定 性，一般应乘 0.8，0.9 的折减系数。此法常用于一般中小型水池的抗浮，但不宜用在平面 尺寸较大的水池，对需考虑局部抗浮的水池也不适用。 b 池底配

14、重抗浮 池底配重抗浮即增加 G，是在水池底板以下设配重混凝土，通过底板与配重混凝土的可 靠连接来满足抗浮要求。 其典型例子就是在沉井结构设计中， 如果井体的自重不足以满足抗 浮要求，可在底板与封底混凝土问设置拉结短筋，利用封底混凝土的自重抗浮。此法用于一 般水池时，其受力情况近似池内压重抗浮，不需增加池壁高度，但要保证底板与配重混凝土 的可靠连接，并且其配重材料一般应采用强度等级不小于 C15 的混凝土。基底配重抗浮一 般比池内压重抗浮更为经济， 但若池内压重可在工程所在地就地取用块石等， 则池内压重抗 浮的造价可能比基底配重抗浮更低。 较常用的配重抗浮是加在水池外底板挑出部分上的填土 或砌体

15、。 当不影响底部空间时。 也可用块石混凝土或其他低强度混凝土等为填料加在水池底 板上。有的工程也采用在水池顶部配重（如顶板上堆砂、盛水） ，但此方式加大结构承载量， 且对抗震不利。 设置趾板： 将池底板外伸(如图 6-1 所示) ,利用趾板上的填土或砌体增加池体的抗浮力。 图 6-1设置趾板示意图 增加填料：在池体容积允许情况下,用砌石混凝土或低强度混凝土作填料,加在池底板内 (如图 6-1 所示） 。 设平衡层：当池体容积有限时,在池底板下设 C15 混凝土平衡层(如图 6-2 所示) ,并用锚 筋与底板相连。 图 6-2设置平衡层示意图 （c）对坐落在岩基上的水池 ,可用锚杆将池底板锚固在

16、岩石上(如图 6-3 所示) 。要求基岩 坚固完整，具有施工条件。 图 6-3锚杆与底板连接 打抗拔桩抗浮与打土层锚杆抗浮的方法相似，分别是通过桩或锚杆的抗拔力来抗浮， 即利用桩或锚杆对池体的锚固力来抗浮。 此类方法对大体积埋地水池的抗浮相当有效， 不仅 能满足池体的整体抗浮， 还能通过桩或锚杆的合理布置， 很好地解决大型水池的局部抗浮问 题。 抗拔桩的抗拔力设计按桩体与土的摩擦力和桩身抗拉承载力的较小值取用， 一般情况下 由桩体与土的摩擦力控制。桩径越小，同体积桩体的表面积越大，则摩擦力也越大。另外， 由于大部分水池为平板基础， 若单桩抗拔力过大，对底板的集中荷载作用明显，此时为承 受此抗拔力而必须采 取的底板的局部加强或改变底板的结构形式，会使造价进一步增加。 所以，抗拔桩一般宜选用桩径较小、单桩抗拔力相应较小的桩进行密布。抗拔桩的桩长宜尽 量控制在单节桩的长度范围内这样可以减少接桩费用以及避免由于接桩不牢固， 造成的抗拔 力损失。由于桩端承载力对抗拔力无帮助，所以抗拔桩一般无需打入硬土层。 锚孔直径 d1 一般取为 d1=3d