关于矩形钢筋混凝土水池计算的总结
梁永涛
摘要：水池是污水处理工程中常见的用人工材料修建、具有防渗作用的水处理设施。

结合某污水处理厂储泥池的设计工作，对矩形钢筋混凝土水池的设计计算进行总结。

关键词：矩形钢筋混凝土水池计算总结
水池是污水处理工程中常见的用人工材料修建、具有防渗作用的水处理设施。

根据其地形和土质条件可以修建在地上或地下，即分为开敝式和封闭式两大类；按形状特点又可分为圆形和矩形两种；因建筑材料不同可分为：砖池、浆砌石池、钢筋混凝土池等。

因此，在实际工程的设计中，应充分对所设计水池的环境及结构特点进行分析，完成该水池的设计工作。

本文结合某污水厂储泥池的设计过程对矩形水池的计算进行总结
一、水池结构的设计假定
1、使用材料的假定
在水工构筑物的设计工程中，应首先确定该水池的结构类型，该储泥池为半地下式敞口矩形水池，因此，建议采用钢筋混凝土材料。

根据《给排水工程构筑物结构设计规范》GB50069-2002第3节的规定：3.0.1、贮水或水处理构筑物、地下构筑物的混凝土强度等级不应低于C25；3.0.3、钢筋混凝土构筑物的抗渗，宜以混凝土本身的密实性满足抗渗要求。

构筑物混凝土的抗渗等级
要求应按表3.0.3采用；3.0.6、最冷月平均气温低于-3℃的地区，外露的钢筋混凝土构筑物的混凝土应具有良好的抗冻性能，并应按表3.0.6的要求采用。

混凝土的抗冻等级应进行试验确定。

表3.0.3 混凝土抗渗等级Si的规定
表3.0.6 混凝土抗冻等级Fi的规定
因此，该储泥池采用C30混凝土，抗渗标号S6，抗冻标号F150；钢筋采用HPB235（Ⅰ级）及HRB335（Ⅱ级）。

2、计算尺寸假定
该储泥池为半地下式敞口水池，池外地面距池內底
2700mm，储泥池净尺寸4000mm×5200mm×4800mm（长×宽×高），池顶设悬臂式走道板，走道板厚度120mm，地下水位远低于池底板。

因该池工艺设计有防水套管，结合设计经验，暂定池壁厚度300mm,底板厚度350mm。

因此，依据《给排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》中5.1.8的有关规定：
1矩形水池池壁的水平向计算长度应按两端池壁的中线距离计算。

2圆形水池池壁的计算半径，应为中心至池壁中线的距离。

3池壁竖向德计算高度应根据节点构造和结构计算简图确定：
1）池壁与顶、底板整体连接时，计算应按整体分析。

池壁
上下端为弹性固定时，池壁竖向计算高度应为顶、底板截面的中线距离；池壁上端为弹性固定，下端为固定时，池壁竖向计算高度为净高加顶板厚度的一半。

2）池壁与底板整体连接，顶板简支于池壁顶部或二者铰接，池壁与底板为弹性固定时，池壁竖向计算高度应为净高加底板厚度的一半；池壁下端固定、上端自由时，池壁竖向计算高度应为净高。

3）池壁为组合壳时，池壁竖向计算高度的一端应计算至组合壳中线的连接处。

有如下计算尺寸：池壁一，4300mm×4860mm；池壁二，5500mm×4860mm；底板，4300mm×5500mm。

二、水池结构设计
1、荷载分析
1）分析池壁所受荷载为①池內液体产生的水平压力（为三角形荷载，与池內液体高度有关）；②池外填土产生的水平压力（三角形荷载，与池外填土高度有关）；③地面堆积荷载产生的侧向压力（均布荷载）
荷载组合为一、①；二、②+③。

2）分析池底所受的荷载为地基反力，一般按均布考虑，由池壁及立柱传下的全部竖向荷载产生（作用在池底挑出部分的填土重亦应考虑）
2、内力分析
根据《给排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》表6.1.2规定，该储泥池池壁及底板均为双向受力结构，内力计算可利用双向板计算图表进行计算。

3、强度计算
1）池壁：
池壁的计算应统一进行，对于竖向钢筋的计算，应明确竖向受力型式为偏心受压构件，即同时受到弯矩及结构自重的影响，为安全起见，以受弯构件计算；对于水平向钢筋的计算，应明确，由于池壁间的固结作用而产生的边缘反力也对池壁产生影响，因此，水平向受力型式为偏心受拉构件，即同时受到弯矩及边缘反力的影响。

2）底板：
底板为完全的受弯构件，在这里，我们应注意在计算地基反力的过程中，不应把池內液体的自重加入计算，因为，池內液体的自重对于底板而言为有利条件，它的存在可以削弱地基反力对底板的影响。

4、裂缝验算
根据《给排水工程构筑物结构设计规范》GB50069-2002中5.3.4条规定钢筋混凝土水池结构构件的最大裂缝宽度不应大于下列规定的限值w max：清水池、给水水质净化处理构筑0.25mm；污水处理构筑物0.20mm。

如果裂缝验算不通过，我们可以通过对池壁、底板的厚度假
定修改，或者增加构件截面的钢筋面积，目的是使裂缝验算符合要求。

5、其他构造要求
我们还应该注意水池设计的构造要求，例如《给排水工程构筑物结构设计规范》GB50069-2002中第6小节中和《给排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》中第7小节的规定：钢筋的混凝土保护层最小厚度要求、腋角的设置及配筋伸缩缝的设置与构造、加强钢筋的设置等。

三、小结
矩形水池是污水处理工程中常见的水处理设施，它的计算也是水工结构中最基础的计算，因此对它的掌握至关重要。

我们一定要计算准确无误，确保水池的正常使用。

但是在设计过程中，有些设计人员为设计安全的目的，常常人为加大池壁、底板的厚度，或加大构件截面钢筋面积，造成不必要的浪费。

所以，我们在设计工作中要一方面确保设计的水工构筑物的安全性，另一方面要节约材料，做到实用、经济的双赢。