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1、第 29 页 共 29 页序 言不知不觉，参加工作就将近2年了。大学一毕业，就来到建筑分院从事火电项目的水工结构设计。刚一踏进建筑分院，就听领导说我分院水工结构这一块很是缺人。当时既感高兴，又感压力。心里就暗暗鼓励自己，一定要好好把握这个难得的机会，努力提高自己的业务设计水平，争取早日成为一位优秀的设计师，早日成为院里骨干。我知道这个目标对于一个刚毕业的我来说是高了一点。但我并不因此而退缩，而且我是真的一直在为这个目标而努力奋斗！再加上有这么多有能力又无私的同事，还有关心我的领导，我对自己很有信心！ 由于我是刚参加工作，所以我做的大多数是水池、水沟之类。我想因为这些是水工结构里最简单的一些设计
2、，做任何事情都应该从易到难。可以说前一年的时间里，我基本上都是做水池。记得参加工作的第一项任务就是合山电厂的煤水沉淀池。当时我只是按着我的指导老师张声达高工已写好的计算式进行了一些简单的验算而已，可以说当时张工怎么说，我就怎么做，根本就不懂得每一步的来龙去脉，再加上图又催的紧，所以就这样糊里糊涂的把图出了。出完图后，就反过来整理计算书，在整理的过程中不懂的地方就问张工，最后，总算是把整个计算过程大概了解了。当我做第二个水池时，就懂得该从那里起着手计算了，但对于一些细部的结构计算和构造规定仍然不清楚，于是又一次一次地向张工和覃工等老同志请教。就这样，做过的水池越来越多。而每做完一个水池，我都会做
3、一个小结，总结该注意的一些结构设计和构造规定等，当然还包括制图方面应注意的一些常见问题。久而久之，对水池结构设计和构造规定也略知一二，为了及时对自己所学的知识进行总结，也是为了今后自己能进步的更快一些，因此特写下这篇心得，希望各位领导和老师能提出宝贵意见，写的不对的地方，恳请大家批评指正。谢谢！第一章 水池的结构选型给水排水工程中的水池，从用途上可以分为两大类：一类是水处理用池，如沉淀池、滤池、曝气池等；另一类是贮水池，如清水池、高位水池、调节池等。前一类池的容量、型式和空间尺寸主要由工艺设计决定；后一类池的容量、标高和水深由工艺确定，而池型及尺寸则主要由结构的经济性和场地、施工条件等因素来确
4、定。已做工程分类水处理用池：合山电厂（煤水沉淀池）、北海电厂一期（含煤废水雨水澄清池、煤场雨水澄清池）、来宾电厂（斜管沉淀池）贮水池：合山电厂（回收水池）、长洲水利枢纽右岸施工水厂（清水池、清水池）、贵港电厂五通一平（生活用水水池、施工用水水池）、田东电厂（回用水池、调节池与隔油池）、北海电厂一期（煤水处理清水池、污水调节池、中间及清水池）水池常用的平面形状为圆形或矩形（工程中以矩形居多），其池体结构一般是由池壁、顶盖和底板三部分组成的。按照工艺上需不需要封闭，又可分为有顶盖（封闭水池）和无顶盖（开敞水池）两类。给水工程中的贮水池多数是有顶盖，而其他池子则多不设顶盖。已做工程分类封闭水池：合山
5、电厂（回收水池）、长洲水利枢纽右岸施工水厂（清水池、清水池）、贵港电厂五通一平（生活用水水池、施工用水水池）、田东电厂（回用水池）、北海电厂一期（煤水处理清水池、污水调节池、中间及清水池）开敞水池：合山电厂（煤水沉淀池）、田东电厂（调节池与隔油池）、北海电厂一期（含煤废水雨水澄清池、煤场雨水澄清池）、来宾电厂（斜管沉淀池）就池体结构的混凝土和钢材用量来说，容量在200m3以内的小型贮水池，圆形和矩形的经济指标不相上下；当容量在2003000m 3以内时，则一般圆形水池比容量相同的矩形具有更好的技术经济指标。圆形水池的池壁沿环向和竖向两个方向承受荷载，在池内水压力或池外土压力作用下，池壁在环向处
6、于轴心受拉或轴心受压状态，在竖向则处于受弯状态，受力比较均匀明确。而容量在200m3以上的矩形贮水池，池壁往往单靠竖向受弯来传递荷载，因此池壁厚度常比圆形水池大。容量在3000 m3以上的圆形水池应采用预应力池壁。否则由于直径较大，水压力引起的环拉力很大，为了保证池壁的抗裂度，池壁可能相当厚，其经济性就可能不及矩形水池。如果采用预应力池壁，抗裂度就会大大提高，壁厚可以减小。而且预应力混凝土可以有效地利用高强度钢筋，有利于节约钢材。单纯沿竖向传力的矩形贮水池池壁，壁厚取决于水深，当水深一定时，水池平面尺寸的扩大不会影响池壁厚度。容积特别大的水池采用矩形可能是经济的。水池池壁根据其内力大小及其分布
7、情况，可以做成等厚的或变厚的。变厚池壁的厚度按直线变化，变化率以25%（每米高增厚25cm）为宜。无顶盖水池壁厚的变化率可以适当加大。现浇整体钢筋混凝土圆水池容量在1000m3以下的，可采用等厚池壁；容量在1000m3及1000m3以上的，用变厚池壁较经济。按照建造在地面上下位置的不同，水池又可分为地下式、半地下式及地上式。为了尽量缩小水池的温度变化幅度，降低温度变形的影响，水池应优先采用地下式或半地下式。对于有顶盖的水池，顶盖以上应覆土保温。另一方面，水池的底面标高应尽可能高于地下水位，以避免地下水对水池的浮托作用。当必须建造在地下水位以下时，池顶覆土又是一种最简便有效的抗浮措施。地震区的水
8、池最好采用地下式或半地下式。已做工程分类地下式：合山电厂（煤水沉淀池）、田东电厂（回用水池、调节池与隔油池）、北海电厂一期（含煤废水雨水澄清池、煤场雨水澄清池、煤水处理清水池、污水调节池、中间及清水池）半地下式：合山电厂（回收水池）、长洲水利枢纽右岸施工水厂（清水池、清水池）、贵港电厂五通一平（生活用水水池、施工用水水池）地上式：来宾电厂（斜管沉淀池）当水池底板位于地下水位以下或地基较弱时，贮水池的底板通常作成整体式反无梁底板。当底板位于地下水位以上，且基土坚实时，底板和支柱基础则可以分开考虑。此时底板的厚度和配筋均由构造确定，这种底板称为分离式（或铺砌式）底板。分离式底板可设置分离缝，也可不
9、设分离缝。后者在外观上与整体式反无梁底板无异，但计算时不考虑底板的作用，柱下基础及池壁基础均单独计算。有分离缝时，分离缝处应有止水措施。第二章 水池的荷载计算 作用在水池上的主要荷载如附图1所示。池顶、池底及池壁的各种荷载必须分别进行计算。必要时还应考虑温度、湿度变化和地震力等因素对水池结构的作用。永久作用的分项系数，当作用效应对结构不利时，对结构和设备自重应取1.2，其他永久作用取1.27；当作用效应对结构有利时，均应取1.0；但当对水池进行抗浮、抗滑和抗倾覆稳定性验算时，对结构和设备自重应取。可变作用的分项系数，对地表水或地下水的作用应作为第一可变作用取1.27，对其他可变作用应取1.40
10、。一、 池顶荷载作用在水池顶板上的竖向荷载，包括顶板自重、防水层重、覆土重、雪荷载和活荷载。顶板自重及防水层重按实际计算；池顶覆土的作用主要是保温与抗浮，一般取，如果必须利用覆土抗浮，则在抗浮验算时取。活荷载是考虑上人、临时堆放少量材料等的重量，一般取；地面堆载一般取；雪荷载、活荷载及地面堆载不同时考虑，应选择较大值进行结构计算，故一般取地面堆载进行计算。二、 地基土壤应力、水池抗浮、抗滑、抗倾稳定性及池底荷载 地基土壤应力1. 当水池底板为整体式时，一般可假设地基反力为均匀分布。此时底板下的土壤应力（即单位面积上的地基反力）为： 取来进行池底地基承载力验算，应满足。 2. 当水池底板为分离式
11、时，池壁基础处于竖向压力和力矩的共同作用下，基底土壤应力不是均匀分布的。 此时计算的土壤应力应满足：式中为地基土壤的容许承载力。 水池的抗浮稳定性验算只有整体式底板的水池才会进行抗浮稳定性验算。因为分离式底板的水池大多是底板位于地下水位以上，如果是位于地下水位以下，其一定是采取了可靠有效措施来消除地下水压力，否则不可能做成分离式底板，所以对分离式底板的水池不必进行抗浮稳定性验算。当水池的底面标高在地下水位以下时，应对水池进行抗浮稳定性验算，一般包括整体抗浮和抗浮力分布均匀性（局部抗浮）。进行整体抗浮验算是为了使水池不被地下水浮托起来；而进行局部抗浮验算是为了避免底板被浮力顶裂的危险。整体抗浮（
12、标准值）：式中为抗浮安全系数，其取值目前尚无统一规定，一般可取1.11.15，而在给水排水工程构筑物结构设计规范 GB 50069-2002的P18中取为1.05；式中没有考虑池壁与土壤之间的摩擦力的抗浮作用，而一般是趋向于把这种摩擦力作为一种额外的安全储备。 局部抗浮（标准值）：式中 开敞式水池及无支柱的封闭式水池不必验算局部抗浮。 封闭式水池的抗浮稳定性不够时，可以用增加覆土厚度的办法来解决。开敞式水池的抗浮稳定性不够时，则可采取增加水池自重；将底板悬伸出池壁以外，并在上面压土或块石；或在底板下设置锚桩等办法来解决。 水池的抗滑稳定性验算只有分离式底板的水池才会进行抗滑稳定性验算。整体式底
13、板的水池一般不必进行抗滑稳定性验算。分离式底板：当基础与底板连成整体并采取了必要的拉结措施时，抗滑稳定性不必验算。或者，虽然基础与底板分离，但水池长度不大、无伸缩缝、四周基础形成水平封闭框架时，也可以不验算抗滑稳定性。另外，在第二种荷载组合（池内无水、池外有土）下也不必进行抗滑稳定性验算。在进行抗滑稳定性验算时，抵抗力只计入永久作用，即水池自重加水重与地基之间摩擦力，可变作用不应计入；抵抗力和滑动力应均采用标准值。取抗滑安全系数，见给水排水工程构筑物结构设计规范 GB 50069-2002的P18。 水池的抗倾覆稳定性验算只有分离式底板的水池才会进行抗倾覆稳定性验算。整体式底板的水池一般不必进
14、行抗倾覆稳定性验算。在第二种荷载组合（池内无水、池外有土）下的抗倾覆稳定性，一般没有问题。但当基础在池壁内外两侧的悬伸长度都不大且近乎相等时，则必须验算。另，顶端有侧向支承的池壁不会有倾覆的危险。在进行抗倾覆稳定性验算时，抵抗力只计入永久作用，可变作用不应计入；抵抗力和倾覆力应均采用标准值。取抗倾覆安全系数，见给水排水工程构筑物结构设计规范 GB 50069-2002的P18。如上所述，由于利用了基础以上的水重来抗倾覆和抗滑移，在设计时必须特别注意池底的防渗漏措施和基土的透水性。如果池底漏水而基土又不透水，则很可能在基底形成向上的渗水压力而使稳定性不可靠。必要时，可在底板下铺设砾石透水层并用盲
15、沟或排水管排水。 池底荷载池底荷载是指将使底板产生弯矩和剪力的那一部分地基反力或地下水浮力：其作用方向为垂直向上。当无地下水时，为地基反力所引起。可以看出，相当于从中扣除了底板和垫层的自重以及池内水重，这是因为这些重量所引起的土壤应力和这些重量本身直接抵消而不会使底板产生弯矩和剪力。当有地下水时也是一样，即仍按上式计算，不过此时的是由地下水浮力和地基反力所共同引起的，地下水浮力使地基反力减小，但作用于底板上的总的反力不变。三、 池壁荷载池壁直接承受的外荷载，主要是作用于水平方向的水压力和（主动）土压力。水压力按三角形分布，池内底面处的最大水压力为： 虽然设计水位一般在池内顶面以下2030cm，但为了简化计算，常取水压力的分布高度等于池壁的计算高度。当无地下水时，池外土压力一般按梯形分布；当有地下水且地下水位低于池顶时，以地下水位为界，分两段按梯形分布。在地下水位以下，除必须考虑地下水的侧向压力外，还要考虑地下水使浸于其中的土壤容重降低的作用，即地下水位以上取土的天然容重，而在地下水位以下取土的浮容重。为了简化计算，通常可将附图1所示的折线分布（即实际分布线）的侧向土压力取成直线分布（即简化分布线）。这时，附图1中地下水压力及各土压力的标准值计算如下：，其中，；有
