水池结构设计

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1、 1 YJK 钢筋砼水池设计钢筋砼水池设计 北京盈建科软件北京盈建科软件股份股份有限公司有限公司 2016.05 YJK 钢筋砼水池设计 3 目 录 一、水池结构的特点一、水池结构的特点 5 二、二、YJK 完成的各种水池实例完成的各种水池实例 . 5 三、水池的主要荷载三、水池的主要荷载 9 四、四、YJK 水池的建模和荷载输入水池的建模和荷载输入 10 1、建模要点 10 2、水池中的蓄水荷载 14 3、池外水土压力和浮力 15 4、池顶荷载等其它荷载 17 5、池壁的温度荷载 18 6、计算前处理对楼板的弹性板定义和计算参数 18 五、多个水池的盛水不利布置五、多个水池的盛水不利布置 .

2、20 1用自定义荷载工况方式输入水池荷载 21 2计算前处理的自定义工况组合方式设置 23 六、抗震计算中池水的动水压力和动土压力六、抗震计算中池水的动水压力和动土压力 .26 七、可对水池筏板进行加腋七、可对水池筏板进行加腋 .28 八、计算前处理八、计算前处理 .29 1、计算参数 29 2、对楼板设置为弹性板 6 .30 3、显示仓体墙面外荷载 31 九、水池结构的计算结果九、水池结构的计算结果 .32 1墙的水平和竖向分布钢筋的计算结果 32 2水池主要荷载工况的结果 33 3等值线菜单的应用 34 4、等值线菜单中“切割线”功能可得到水池任意剖面的弯矩剪力图 36 十、水池主体结构的

3、施工图设计十、水池主体结构的施工图设计 .40 1、墙身施工图 40 2、水池竖向剖面图 40 十一、在基础软件中对水十一、在基础软件中对水池基础的补充设计池基础的补充设计 .42 YJK 钢筋砼水池设计 4 十二、水池实例十二、水池实例 .43 1、环保水池 43 2、地下污水池-32514 53 3、中间泵池-31913 56 4、综合水泵房 59 5、市政地下 3 层水池-36468 71 6、大型市政地下水池 76 7、圆形水池 81 8、垃圾处理南宫主厂房 84 9、垃圾发电（34116） 87 10、垃圾场（44708） 90 十三、小结十三、小结 .94 YJK 钢筋砼水池设计

4、5 一、水池结构的特点一、水池结构的特点 目前，我国的水池绝大多数都是采用钢筋混凝土建造的，它的主要优点是便于就地 取材、节省钢材、耐久性能好，防腐蚀、防水方面性能也较好。因此，钢筋砼水池是工 业建筑中不可缺少的重要构筑物，在石油、化工以及给排水工程等各种工业企业中得到 广泛的应用。 池体结构一般由池壁、顶盖和底板三部分组成，其按照几何形状来分，可分为圆形 和矩形；按照配筋形式可分为预应力和非预应力；按照施工方式可分为整体式和装配式； 按照水池的数量还可分为单格水池和多格式水池；按照安置方式也可分为地下式、半地 下式和地上式；按照工艺上需不需要封闭又可分为有顶盖的封闭式水池、无顶盖的开敞 式水

5、池和带走道板的半封闭式水池。 水池平面形状的选择主要取决于工艺要求、土建结构、施工条件以及经济上的合理 性等因素，除此之外还受地质水文条件、气象气温条件、防漏防腐保温处理以及技术经 济指标等因素的影响。 二、二、YJK 完成的各种水池实例完成的各种水池实例 YJK 设计水池的特点就是把水池的池壁、池顶、池底板，连同水池附属的梁柱结构 整体建模分析计算，水池底板按照基础模型输入，其余部分单层或多层建模，基础模型 随同上部结构同时输入。 YJK 钢筋砼水池设计 6 YJK 钢筋砼水池设计 7 YJK 钢筋砼水池设计 8 YJK 钢筋砼水池设计 9 三、水池的主要荷载三、水池的主要荷载 作用在水池上

6、的荷载大致可分为以下几种： 自重水池各组成构件的自重、粉刷抹面（防水层）重、垫层重等； 液压力水池中液体对底板的垂直压力以及对池壁的水平侧压力； 土压力有顶盖水池在有覆土时的土壤竖向压力以及对池壁的水平侧压力； 水压力地下水对顶盖的竖向压力、对池壁的水平侧压力以及对底板的浮力； 活荷载有顶盖水池在地面活荷载（包括人群、设备材料堆放及车辆荷载等）作用 时对池顶竖向压力以及通过池壁外侧土壤传给池壁的水平侧压力； 地基反力由不包括底板及垫层自重的水池重量 （包括覆土及活荷载）产生的土壤 应力（单位面积上的地基反力）。 池内壁水压荷载： 作用在池壁上的荷载包括池壁自重、池内水压力、池外土压力、池外地下

7、水压力以 及温度和湿度变化在池体中产生的相应的温度和湿度应力等，其中温度和湿度应力是导 致混凝土池壁产生裂缝的主要原因，池内水压力是水池承受的主要荷载之一，按设计水 位来计算水压力。 1）池壁内侧底面处最大水压力标准值： wwwk Hp，其中 w H为设计水位深度 2）池壁外侧水土压力标准值： 无地下水时： YJK 钢筋砼水池设计 10 池壁顶端土压力标准值为： assk khp 1 ，其中 a k为主动土压力系数 池壁底部土压力标准值为： anssk kHhhp 12 有地下水时： 池壁底部土压力标准值为： awwwnssk kHHHhhp 12 池壁底部水压力标准值为： wwwk Hp 3

8、）地面活荷载引起的附加侧土压力标准值： akqk kqp 4）各种侧压力组合值： 无地下水时： 顶端： 11skqkk ppp 底端： 22skqkk ppp 有地下水时： 底端： wkskqkk pppp 22 四四、YJK 水池的建模和荷载输入水池的建模和荷载输入 1、建模要点、建模要点 对水池的池壁按照剪力墙建模，对水池池盖按照楼板建模，如下图水池，其顶盖可 采用无梁楼盖的方式建模，柱顶设置柱帽，柱间布置虚梁。 YJK 钢筋砼水池设计 11 可对结构复杂水池以及水池上的各种附属建筑按照多层的分层建模方式搭建。 对水池池底按照基础筏板建模。 为了水池的整体计算，在上部结构建模菜单就可以输入

9、筏板基础，在构件布置的菜 单中设置了基础布置菜单，可在任一标准层的层底位置输入筏板、柱墩、地基梁等基础， 布置方式与基础模块中的操作相同，这里布置的基础在基础模块将同时起作用。 筏板布置参数主要是筏板厚度、板上恒活面荷载值、基床反力系数等，由于池底水 压力在水池菜单中输入，这里对活荷载可以先填为 0。 YJK 钢筋砼水池设计 12 在每根柱底布置柱墩，柱墩尺寸 1500*1500，上柱墩高 480，端部高度 130。 将水池的池壁、池顶盖、池底都在上部建模中整体输入，可在上部结构计算中进行 完整水池的结构计算，比把池底分离、而在基础模块中处理的计算结果更加合理。 YJK 钢筋砼水池设计 13

10、如图某综合水泵房，分 2 层建模，在其 1 层底部布置筏板基础，操作间底板 400mm 厚，底标高-0.4m；水池底板 500mm 厚，底标高-3.5m，这里输入的底标高是相对于层底 的标高。 布置筏板时同时输入筏板下地基土的刚度，还输入筏板上的恒载、活荷载面荷载。 本例中，对操作间底板输入了活荷载，但是对于水池底板，由于活荷载是蓄水荷载，水 池的蓄水荷载可使用水池荷载菜单输入，是专门为水池设计的菜单，在那里软件对水池 周边池壁的荷载和池底的荷载统一生成，非常方便，因此这里对板面活荷载输入值为 0。 YJK 钢筋砼水池设计 14 2、水池中的蓄水荷载、水池中的蓄水荷载 水池内的水对水池池壁产生

11、的水平压力，对水池池底产生竖向压力，在 YJK 中可使 用“水池荷载”菜单进行布置。 该水池蓄水高度 5.5m，水池菜单中输入数值如图。 YJK 钢筋砼水池设计 15 水池荷载的参数主要是水的起始层号和水的总高度，水的高度可以是超出本层的任 意高度，当水的高度超出本层时，软件会自动找出本水池本层以上的部分施加池壁荷载。 当水的起始层号下面是筏板时，池底荷载加载到筏板上，当水的起始层号下面是楼 板时，池底荷载加载到楼面上。 用户框选某一水池后，软件自动找出水池的周边池壁和池底（对于复杂多边形水池 也可以鼠标逐个点取封闭的水池周边），并自动算出每一处池壁的水平荷载和池底压力 荷载，对于多层水池自动

12、算出每层池壁所受的不同荷载。这里输入的水池荷载作为活荷 载处理，在活荷菜单下可查看生成的池壁荷载，在筏板菜单下可查看和修改水池底板的 荷载。 为了控制水池满水荷载与其他活荷载的不利布置，或者多个水池之间的满水不利布 置，一般在自定义荷载菜单下布置水池满水荷载。 3、池外水土压力和浮力池外水土压力和浮力 对于水池外侧的水土压力，在 YJK 中可以按墙的面外荷载输入方式直接输入，为了 控制它的不利布置组合，还可把水池外侧的水压力和土压力当作自定义荷载工况输入。 但是如果水池处于地下，可把他当做地下室处理，用户输入地下室的相关信息就可 自动生成作用在池外的水压力、土压力和底板的水浮力。 地下室信息在

13、计算前处理的计算参数中输入，主要有地下室层数、地下室标高、地 下水高度、土的容重、土的侧压力系数等。 YJK 钢筋砼水池设计 16 在生成计算数据后可同时生成 2 个新的荷载工况：水池外的土压力和水压力，其中 水压力包括对水池底板向上的水浮力。 并在前处理轴测图中可查看墙的面外荷载值，包括地下水对水池底板向上的水浮力， 如下图所示： 通过地下室信息除了自动生成地下室外的水压力和土压力外，结构计算时还可获得 室外的土的侧向约束，因此这种方式的计算更全面。 如果用户对室外水土压力已经按自定义荷载工况输入，则不应再设置地下室水土信 息。 YJK 钢筋砼水池设计 17 4、池顶荷载等其它荷载、池顶荷载

14、等其它荷载 对于有顶盖的封闭式水池，顶板作用的荷载由恒载和活载组成，其中恒载包括顶板 自重、构造层重、覆土荷载等，活载包括池顶上的人群、车辆、堆放物品、雪荷载等荷 载。 对于水池的池顶荷载，在 YJK 中可按板面恒活的方式输入，如下图所示： 并在前处理轴测图中可查看池顶荷载值，如下图所示： YJK 钢筋砼水池设计 18 5、池壁的温度荷载池壁的温度荷载 池壁还会受到有温度荷载的作用，温度荷载引起的构件变形分为两类，一类是构件 内外表面温差造成的弯曲，一类是构件均匀升温或降温造成的伸长或缩短。目前软件采 用杆件截面均匀受温、均匀伸缩的温度荷载加载方式，不考虑杆件内外表面有温差时的 弯曲。 对于梁

15、、柱等杆件，用户在其两端节点上分别定义节点温差，从而定义了一根杆件 的温度升高或降低。软件中可以输入“最高升温”和“最低降温”两组温差，分别用以 考虑结构 的膨胀和收缩两组温度荷载工况。 用户在【前处理及计算】下的【温度荷载】中通过输入节点温差来定义温度荷载。 用户首先应指定标准层号，点取【节点温差】或【全楼温差】菜单，在对话框中输入“最 高升温” 和“最低降温”两组工况，其中“最高升温”应填正值，“最低降温”应填负 值，填零表示 该节点无温度变化。输入温差后，选择对应节点来定义节点温差。 软件采用通用有限元法计算温度效应，软件将节点温差转化为“等效荷载”，结构 位移 和内力的计算与其他荷载的

16、分析的完全一致。在软件中，“最高升温”和“最低降 温”作为 两个独立的工况与恒、活、地震、风等作用一样进行计算。 温度荷载的分项系数可以在【计算参数】的【荷载组合】选项卡中设置，并且可以 设置 温度工况与风荷载、地震的组合关系。 目前软件是按照线弹性理论计算结构的温度效应。对于混凝土结构，考虑到徐变应 力松 弛特性等非线性因素，实际的温度应力并没有弹性计算的结果那么大。因此用户可 以视情况 在组合系数的基础上乘以徐变应力松弛系数 0.3。对钢构件不考虑此项折减。 6、计算前处理对计算前处理对楼板楼板的弹性板定义的弹性板定义和计算参数和计算参数 对于水池顶盖采用无梁楼盖或非无梁楼盖的建模方式，为了算出水池顶板、壁墙、 底板之间相互作用，应在前处理的板属性菜单中点取“全楼弹性板 6”菜单，将全楼的所 有楼板设置为弹性板 6（即按壳单元计算）。 YJK 钢筋砼水池设计 19 为了直接在上部结构计算中得到池顶楼板的配筋，需在计算参数的控制信息中对弹 性板荷载计