建筑施工中钢筋混凝土矩形水池设计研究

刘江

摘 要：在工业建筑和民用建筑中，给水、污水以及消防设计中经常会采用钢筋混凝土矩形水池这种非常特殊的结构类型。在进行这种特殊的结构类型施工时，要保证施工的工艺达到要求，同时，要把保证其在施工完成以后能够进行正常的使用，在施工成本方面也是要进行控制，对设计中出现的一些问题一定要进行很好的分析和解决，这样能够更好的促进这项施工工艺获得更好的发展。

关键词：矩形水池；设计要点；解决措施

在建筑工程施工中，钢筋混凝土矩形水池施工工艺的应用并不十分多，在施工过程中，这种施工工艺面临的问题非常多，而且，在施工中设计方面也会出现很多的问题，因此，对出现的问题进行很好的解决，能够促进这种施工工艺获得广泛的应用，同时也能促进建筑行业获得更好的发展。

1 关于荷载取值的问题分析

1.1 池内的水压力问题

水池构筑物出现的主要荷载来自于池内的水压，因此，在进行设计时可以按照安全的水高来对水压进行计算，但是，在实际的工作中经常会出现很多的问题。在很多的时候，工作人员经常会导致出现满池的问题，这样就会导致液位计出现失灵的情况。同时，在以后的发展过程中也会出现技术方面的改造，导致出现超过原来设计水位的情况。因此，池内的水压荷载情况，在进行取值的时候对整个下端的矩形也有很大影响。

1.2 池外水浮力的问题

在池体进行修筑的时候，会遇到有地下水的情况，在这种情况下，池壁外侧要对地下水的压力进行考虑，同时，也要对地下水位以下的土体情况进行考虑，水出现浮力会导致土压力的有效重度出现降低的情况，因此，地下水对池体的浮拖力也要进行重视。对地下水位的情况没有进行很好的掌握，这样会导致施工中出现结构选型方面的错误，同时，也会导致工程事故出现。在对施工现场进行地质勘查时，通常地下水的情况只能够反映一段时间的情况。在进行勘查时在枯水期进行，这样就会导致提供的地下水位情况无法在设计中进行使用，导致结构设计中出现计算失误的情况。在实际工作中，要对地方的水文资料进行了解，这样能够对地下水的水位情况进行掌握，同时，也能在进行设计的时候对其进行重视。对地下水水位情况进行掌握，能够在进行设计的时候保证结构的安全性，同时也能对出现的不利情况进行更正，这样也能实现降低工程造价的目的。在对水厂的清水池进行设计时，可能会遇到不同的地下水水位情况，在水位比较浅的情况下，对水池采用无梁盖设计，在对水池的抗浮情况进行计算时，要对存在着的局部抗浮问题进行重视，在进行设计时可以将覆土的厚度进行增加。在设计时也要考虑到每年进行检修时可能会遇到的问题，这样解决能够保证在地下水水位比较高的情况下也能进行正常的生产和检修，同时也能对出现的水池抗浮问题进行更好的。

1.3 温度和湿度的影响作用

在混凝土浇筑以后，混凝土在硬化的过程中会出现水化热的情况，同时，在施工中工艺方面比较特殊，对施工的季节也要进行考虑，这些因素的影响是会导致水池的池壁出现膨胀或者收缩问题。在变形受到一定的约束时是会导致池体中的相对温度和湿度出现很大的变化，这样非常容易出现裂缝。在进行设计时，在夏季施工的时候，要对湿度差的情况进行考虑，在冬季进行施工要对温度差的问题进行考虑。湿度的变化会导致出现低温收缩的情况，在冬季进行施工的时候，由于外界的温度会出现过低的情况，因此，会导致水池内的水分向外进行移动，这样也会导致内侧的湿度出现增加的问题。在施工中，混凝土出现内外温差和湿差的变化都会导致很多的问题出现，因此，也会出现更大的问题。

2 对水池壁板边界条件的分析

池体结构通常情况下由池壁、底板和顶盖所组成，通常情况下，顶盖是否进行封闭加盖由施工的工艺来进行决定。在进行设计的时候，对结构计算简图和计算的公式进行确定，能够更好的保证结构设计的准确性和可靠性。对水池内的压力情况进行分析和计算，要做到更好的将外界的条件和实际情况进行吻合，这样对水池进行顶盖设计的时候，池壁的顶端外界条件要和顶板以及池壁的链结构造来进行确定。

开敞式水池的池壁边界条件可假定为三边支承，顶边自由的板。比较两种边界条件假定的内力计算结果，设置顶盖的池壁所承受的弯矩要小很多。因此当采用顶盖结构有困难时，应尽可能从池壁挑出走道板。走道板满足规程要求时，可以假定为不动铰支承，否则可按照弹性支承计算。池壁与底板整体浇筑时，也应根据两者的线刚度比确定池壁底端的边界条件。规程中规定，底板的抗弯刚度10倍于池壁的抗弯刚度就可以满足作为嵌固端的要求。底板对池壁的嵌固作用效应的程度与池壁高度有关，也与底板单位截条的弹性特征有关，而底板单位截条的弹性特征又与底板的厚度、地基的基床系数有关，还与材料的弹性模量有关。规程规定，当满足嵌固要求时，底板厚度选取为池壁厚度的1.2-1.5倍。当土质较好，比如密实性土壤时采用1.2倍池壁厚度；当土质一般，比如中等密实性土壤时，采用1.5倍池壁厚度。

3 底板内力计算模式的选择

对于池体容积小，短跨尺寸在6m以内时，计算底板内力可以按地基反力直线分布计算。一般情况下，直接作用于底板上的池内水重和底板自重与它们引起的那部分地基反力直接抵消，而不产生弯曲应力。只有由池壁和池顶、支柱作用在底板上的力所引起的地基反力才会使底板产生弯曲应力。当存在多格水池分格盛水时，地基反力可按照局部均布荷载下的直线分布的原则计算。此时应分格满池最不利布置按照单向板或双向板进行静力结构计算。当池底为软土地基或板的跨度较大，根据上一种计算模式，不考虑弹性地基上的地板在荷载作用下的弹性变形，也不顾及地基土的弹性沉陷。

4 构造措施

池壁、底板的受力钢筋宜采用小直径钢筋和较密的间距，尽可能采用采用HRB335和RRB400级钢筋。水池各部位的钢筋间距应在100-250mm范围内。如果钢筋间距太密，会影响混凝土振捣，而钢筋间距太大，容易产生裂缝。“暗梁”、“暗柱”。现浇钢筋混凝土水池最容易在角隅处出现裂缝，因此必须在池壁转角处、池壁与底板相交处设置“暗梁”、“暗柱”。敞口水池顶端也宜配置水平向加强钢筋。根据规程的规定要求，敞口水池在温差或地基变形作用下池壁顶端是结构的薄弱点，宜设置暗梁，高度不得小于池壁厚度。在水池四周设散水坡，防止地面水渗入引起地基不均匀沉降。北方地区的沉淀池等应做成封闭式，以防冬季水池上部结冰，发生冻胀水池的事故。

5 结束语

在进行钢筋混凝土矩形水池设计的时候要注意的问题非常多的，这些问题的出现对这种水池的使用情况有很大影响。对水池内的压力情况进行计算，能够对水池的使用效果进行保证，避免出现压力过大的情况，导致水池出现裂缝情况。同时对水池周围的地下水水位情况也要进行很好的分析，这样能够对水池周围的土体的受力情况进行更好的分析，这样也能够起到保护的效果。

参考文献

[1]CECS 138：2002 给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[2]郭天木.贮水构筑物底板内力的合理计算[J].特种结构，2004，21（1）.