1WaterandWasteWaterEngineeringStructure

給水排水工程結構鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第1頁。2第九章鋼筋混凝土水池設計

水池的結構形式水池上的作用地基承載力及抗浮穩定性計算鋼筋混凝土圓形水池設計鋼筋混凝土矩形水池設計本章主要內容：鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第2頁。3第一節水池的結構形式

1.水處理用池，如沉淀池、濾池、曝氣池等；該類型水池的容量、形式和空間尺寸主要由工藝設計決定。

2.貯水池，如清水池，高位水池，調節池；該類型水池的容量、標高和水深由工藝確定，而池型及尺寸則主要由結構的經濟性和場地、施工條件等因素來確定。給排水工程中的水池分類：鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第3頁。4

水池常用的平面形狀為圓形或矩形，其池體結構一般由池壁、頂蓋和底板三部分組成。按照工藝上需不需要封閉，又可分為有頂蓋（封閉水池）和無頂蓋（開敞水池）兩類。

給水工程中的貯水池多數有頂蓋（如圖9-1），而其他池子則多不設頂蓋。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第4頁。5預處理底板配筋鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第5頁。6周進周出二沉池底部鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第6頁。7二沉池布筋鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第7頁。8清水池布筋鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第8頁。9水解池底布筋鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第9頁。10河南開封輔仁制藥有限公司污水處理廠改造工程二沉池（5000/m3d）鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第10頁。11集水坑施工圖鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第11頁。12清水池施工圖鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第12頁。13圓形水池施工圖鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第13頁。14鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第14頁。15鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第15頁。169.1.1貯水池容量、形狀、水深等技術經濟指標

貯水池容量在3000m3以內時，相同容量的圓形水池比矩形水池具有更好的技術經濟指標。圓形水池在池內水壓力或池外土壓力作用下，池壁在環向處于軸心受拉或軸心受壓狀態，在豎向則處于受彎狀態，受力均勻明確；而矩形水池的池壁則為受彎為主的拉彎或壓彎構件，當容量在200m3以上時，池壁的長高比將超過2而主要靠豎向受彎來傳遞側壓力，因此池壁厚度常比圓形水池的大。

鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第16頁。17

貯水池的設計水深一般為3.5~5.0m，故容量的增大主要使水池平面尺寸增大。當水池容量超過3000m3時，圓形水池的直徑將超過30m，水壓力將使池壁產生過大的環拉力，此時除非對池壁施加環向預應力，否則將導致過厚的池壁而不經濟。對大容量的矩形水池來說，壁厚取決于水深，當水深一定時，水池平面尺寸的擴大不會影響池壁厚度。故容量大于3000m3的水池，矩形比圓形經濟。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第17頁。18

經濟分析還表明，就每立方米容量的造價、水泥用量和鋼材等經濟指標來說，當水池容量大約在3000m3以內時，不論圓形或矩形池，上述各項經濟指標都隨容量增大而降低，當容量超過約3000m3時，矩形池的各項經濟指標基本趨于穩定。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第18頁。199.1.2貯水池場地布置

矩形水池對場地地形的適應性較強，便于節約用地及減少場地開挖的土方量，在山區狹長地帶建造水池以及在城市大型給水工程中，矩形水池的這一優越性具有重要意義。

自上世紀80年代以來，隨著水池容量向大型發展，用地矛盾加劇，矩形水池更加受到重視。北京市水源九廠一期工程的調節水池，采用平面尺寸255.9m×90.9m、池高5m的矩形水池，容量達10.7萬m3。如果與采用多個萬噸級預應力圓形水池達到相同容量的方案相比，其節約用地和造價的效果都是肯定的。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第19頁。20

水池池壁根據內力大小及其分布情況，可以做成等厚的或變厚的9.1.3水池池壁厚度

變厚池壁的厚度按直線變化，變化率以2%～5%（每米高增厚20～50mm）為宜。無頂蓋水池壁厚的變化率可以適當加大，現澆整體式鋼筋混凝土圓水池容量在1000m3以下，可采用等厚池壁；容量在1000m3及1000m3以上，用變厚池壁較經濟，裝配式預應力混凝土圓形水池的池壁通常采用等厚度。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第20頁。21

目前，國內除預應力原水池有采用裝配式池壁者外，一般鋼筋混凝土水池都采用現澆整體式池壁。

矩形水池的池壁絕大多數采用現澆整體式，有有少數工程采用裝配整體式池壁。采用裝配整體式池壁可以節約模板，使池壁生產工廠化和加快施工進度。缺點是壁板接縫處水平鋼筋焊接工作量大，二次混凝土灌縫施工不便，連接部位施工質量難以保證，因此，實際時應特別慎重。

9.1.4裝配式和現澆整體式水池池壁鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第21頁。22

按照建造在地面上下位置的不同，水池可以分為地下式、半地下式及地上式。

9.1.5地下式、半地下式及地上式水池

為了盡量縮小水池的溫度變化幅度，降低溫度變形的影響，水池應優先采用地下式或半地下式。對于有頂蓋的水池，頂蓋以上應覆土保溫。水池的底面標高應盡可能高于地下水位，以避免地下水對水池的浮托作用，當必須建造在地下水位以下時，池頂覆土又是一種最簡便有效的抗浮措施。

鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第22頁。23

貯水池的頂蓋和底板大多采用平頂和平底。

工程實踐表明，對有覆土的水池頂蓋，整體式無梁頂蓋的造價和材料用量都比一般梁板體系為低。裝配式梁板結構的優點是能夠節約模板和加快工程進度，但經濟指標不如現澆整體式無梁樓蓋。從20世紀80年代以來，由于工具化鋼模在混凝土工程中應用越來越普遍，使現澆混凝土結構得以揚長避短，在水池設計中優先采用全現澆混凝土結構已成為主流。

9.1.6貯水池的頂蓋和底板鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第23頁。24

當水池底板位于地下水位以下或地基較弱時，貯水池的底板通常作成整體式反無梁底板。當底板位于地下水位以上，且基土較堅實、持力層承載力特征值不低于100kN/m2時，底板和池壁支柱基礎則可以分開考慮。此時池壁、支柱基礎按獨立基礎設計，底板的厚度和配筋均由構造確定，這種底板稱為分離式（或鋪砌式）底板。分離式底板可設置分離縫，也可以不設置，后者在外觀上與整體式反無梁底板無異，但計算時不考慮底板的作用，柱下基礎及池壁基礎均單獨計算。有分離縫時，分離縫處應有止水措施。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第24頁。25

圓形水池的頂蓋和底板也可以采用球形或錐形薄殼結構，這類結構的特點是可以跨越很大的空間而不必設置中間支柱，由于殼體厚度可以做得很薄，在混凝土和鋼材用量上往往比平面結構經濟。缺點是模板制作費費工費料，施工要求較高，而且水池凈高不必要地增大，當水池為地下式或半地下式時，土方開挖和池頂覆土的工作量也因此增大，為了克服后一缺點，可以盡量壓低池壁的高度，甚至完全不用直線形池壁而由池頂和池底直接相接組成蚌殼式水池。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第25頁。26

圖9-2為某石油化工廠10000m3地下式原油罐，此油罐采用兩個扁球殼正反相加而成，內徑達39m，池中心凈高14.5m，但頂殼厚僅100mm，底殼厚僅60mm，其造價、混凝土和鋼筋用量均低于同容量的預應力混凝土圓柱形罐，但模板用量則較大。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第26頁。27

在水處理用池中，由于工藝的特殊要求，池底長作成倒錐形、倒球殼或多個旋轉殼體組成的復雜池形。圖9-3為采用倒錐形和倒球殼組合池底的加速澄清池。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第27頁。28第二節水池上的作用

水池上的作用有永久作用和可變作用。其中，永久作用包括：結構和永久設備的自重、土的豎向壓力和側向壓力、構筑物內部的盛水壓力、結構的預加應力、地基的不均勻沉降。可變作用包括：地面上的活荷載、堆積荷重、雪荷載、地表或地下水的壓力（側壓力、浮托力）、結構構件的溫度、濕度變化作用等。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第28頁。29圖9-4所示為水池最常見的荷載，池頂、池底及池壁的各種荷載必須分別進行計算

鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第29頁。309.2.1池頂荷載

作用在水池頂板上的豎向荷載，包括頂板自重、防水層重、覆土重、雪荷載和活荷載。

頂板自重及防水層重按實際計算。一般現澆整體式池頂的防水層只需用冷底子油打底再刷一道熱瀝青即可，其重量甚微，可以忽略不計。

池頂覆土的作用主要是保溫與抗浮。保溫要求的覆土厚度根據室外計算最低氣溫來確定。當計算最低氣溫在-10℃以上時，覆土厚度可取0.3m；-10～-20℃時，可取0.5m；-20～-30℃時，可取0.7m；低于-30℃時取1.0m。覆土重力密度標準值一般取18kN/m3。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第30頁。31

雪荷載標準值應根據《建筑結構荷載規范》（GB50009-2001)的全國基本雪壓分布圖及計算雪荷載的有關規定來確定。

活荷載是考慮上人、臨時堆放少量材料等的重量，活荷載標準值要按附錄3-1的規定取用。建造在靠近道路處的地下式水池，應使覆土頂面高出附近地面至少300～500mm，或采取其他措施以避免車輛開上池頂。

雪荷載和活荷載不同時考慮，即僅在這兩種荷載中選擇數值較大的一種進行結構計算。我國除新疆最北部少數地區的基本雪壓可能超過1.0kN/m2外，其他廣大地區均在0.8kN/m2以內，故一般都取活荷載進行計算。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第31頁。32

當采用整體式底板時，底板就相當于一個筏板基礎。水池的整體式底板通常采用反無梁板，其設計計算方法與一般無梁板相同。池底荷載就是指將使底板產生彎矩和剪力的那一部分地基反力或地下水浮力。水池的地基反力一般可按直線分布計算，因此直接作用于地板上的池內水重和底板自重將與其引起的部分地基反力直接抵消而不會使底板產生彎曲內力。只有由池壁和池頂支柱作用在地板上的集中力所引起的地基反力才會使底板產生彎曲內力，這部分地基反力由下列三部分組成：9.2.2池底荷載鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第32頁。331）由池頂活荷載引起的，可直接取池頂活荷載值；2）由池頂覆土引起的，可直接取池頂單位面積覆土重；3）由池頂板自重、池壁自重及支柱自重引起的，可將池壁和所有支柱的總重除以池底面積再加上單位面積頂板自重。當底板向池壁外挑出一定長度時，池底面積將大于池頂面積，上述的荷載取值方法具有近似性，但偏于安全。較精確的計算方法是對池頂活荷載、覆土重及頂板自重均應取整個池頂上的總重再除以池底面積。當池壁與底板按彈性固定設計時，為了便于進行最不利內力組合，池底荷載的上述三個分項應分別單獨計算。不論有無地下水浮力，池底荷載的計算方法相同。當有地下水浮力時，地基土的應力將減小，但作用于底板上的總的反力不變。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第33頁。34

池壁承受的荷載除池壁自重和池頂荷載引起的豎向壓力和可能的端彎矩外，主要是作用于水平方向的水壓力和土壓力。水壓力按三角形分布，池內底面處的最大水壓力標準值為：9.2.3池壁荷載（9-1）Pwk

----池底處的水壓力標準值；

----水的重度標準值，對于給水處理構筑物可取10kN/m3，對于污水處理構筑物可取10~10.8kN/m3；Hw----設計水深，以m計；

雖然設計水位一般在池內頂面以下200~300mm，但為了簡化計算，計算時常取水壓力的分布高度等于池壁的計算高度。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第34頁。35

池壁外側的側壓力包括土壓力，地面活荷載引起的附加側壓力及有地下水時的地下水壓力。

當無地下水時，池壁外側壓力按梯形分布;

當有地下水且地下水位在池頂以下時，以地下水位為界，分兩段按梯形分布。在地下水位以下，除必須考慮地下水壓力外，還應考慮地下水位以下的土由于水的浮力而使其有效重度降低對土壓力的影響。為了簡化計算，通常將有地下水時按折線分布的側壓力圖形取成直線分布圖形，如圖9-4所示。

因此，不論有無地下水，只需將池壁上、下兩端的側壓力值算出來就可以了。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第35頁。36池壁土壓力按主動土壓力計算，頂端土壓力標準值按下式計算：（9-2）池壁底端土壓力標準值，當無地下水時為：（9-3）當有地下水時為：（9-4）鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第36頁。37地面活荷載引起的附加側壓力沿池壁高度為一常數，其標準值可按下式計算：（9-5）地下水壓力按三角形分布，池壁底端處的地下水壓力標準值為：（9-6）以上公式（9-2）~（9-6）中：

----回填土重度，一般取18kN/m3；

----地下水位以下回填土的有效重度，一般取10kN/m3；

----主動土壓力系數，應根據土的抗剪強度確定，當缺乏試驗資料時，對砂類土或粉土可取1/3，對黏性土取1/3~1/4；鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第37頁。38----地面活荷載標準值，一般取2.0kN/m2；當池壁外側地面可能有堆積荷載時，應取堆積荷載標準值，一般取10kN/m2；

----分別為池頂覆土厚、頂板厚和池壁凈高；

----地下水位至池壁底部的距離（m）。池壁兩端的外部側壓力應根據實際情況取上述各種側壓力的組合值。對于大多數水池，池頂處于地下水位以上，則頂端外側壓力組合標準值為：（9-7）鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第38頁。39如果底端也處于地下水位以上，則底端側壓力組合標準值為：（9-8）當底端處于地下水位以下時，底端側壓力組合標準值為：（9-9）鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第39頁。40

除前述荷載的作用以外，溫度和濕度變化、地震作用等也將在水池結構中引起附加內力，設計時必須考慮。9.2.4其他作用對水池結構的影響

溫度和濕度的變化會使混凝土產生收縮和膨脹，當這種變形受到結構外部或內部的約束而不能自由發展時，就會在結構中引起附加應力，稱為溫度應力和濕度應力。根據成因的不同，這種應力一般分為兩種情況來進行分析。就溫度變化而言，一種情況是由于池內水溫與池外氣溫或土溫的不同而形成的壁面溫差，另一種是水池施工期間混凝土澆灌完畢時的溫度與使用期間的季節最高或最低溫度之差，這種溫差沿壁厚不便，可用池壁中面處的溫差來代表，故稱為中面季節平均溫差。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第40頁。419.2.4其他作用對水池結構的影響

就濕差而言，也可以分為壁面濕差和中面平均濕差兩種情況。

壁面濕差是指水池開始裝水或放空一段時間后再裝水時，池壁內、外側混凝土的濕度差。

中面平均濕差是指在水池尚未裝水或放空一段時間后，相對于池內有水時池壁混凝土中面平均濕度的降低值。濕差和溫差對結構的作用是類似的，故可以將濕差換算成等效溫差（或稱“當量溫差”）來進行計算。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第41頁。429.2.4其他作用對水池結構的影響

在水池結構設計中，主要采取以下措施來消除或控制溫差和濕差造成的不利影響：

1）設置伸縮縫或后澆帶，以減少對溫度或濕度變形的約束；

2）配置適量的構造鋼筋，以抵抗可能出現的溫度或濕度應力；

3）通過計算來確定溫度和濕差造成的內力，在承載力和抗裂計算中加以考慮。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第42頁。439.2.4其他作用對水池結構的影響

此外，還有其他可以減少溫度和濕度變形的不利影響：合理地選擇結構形式；采用保溫隔熱措施，如用水泥砂漿護面、用輕質保溫材料或覆土保溫，對地面式水池的外壁涂以白色反射層；注意水泥品種和集料性質，如選用水化熱低的水泥和熱膨脹系數較低的集料，避免使用收縮性集料；嚴格控制水泥用量和水灰比，保證混凝土施工質量，特別是加強養護，避免混凝土干燥失水等。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第43頁。449.2.4其他作用對水池結構的影響

通常采用的設縫方法主要是減少中面季節溫差和中面濕差對矩形水池的影響，以避免因水池平面尺寸過大而可能出現的溫度和收縮裂縫。對于壁面溫（濕）差所引起的內力則一般通過計算加以考慮。當壁面溫差（或壁面濕差的等效溫差）超過5℃時，即宜進行溫度應力計算。圓形水池不宜設置伸縮縫，其中面平均溫（濕）差和壁面溫（濕）差的作用原則上都應通過計算解決，但設計經驗表面，一般情況下中面溫（濕）差引起的內力在最不利內力組合中并不起控制作用，因此圓形水池可只考慮壁面溫（濕）差引起的內力。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第44頁。459.2.4其他作用對水池結構的影響

對于地下式水池或采用了保溫措施的地面水池，一般可不考慮溫（濕）差作用，對于直接暴露在大氣中的水池池壁應考慮壁面或濕度當量溫差的作用。池壁壁面溫差可按下式計算：（9-10）——池壁內外側壁面溫差標準值（℃）——壁板厚度（m）——壁板導熱系數，單位：W/(m·K)，兩側表面與空氣接觸時取1.55；一側表面與空氣接觸，另一側表面與水接觸時取2.03.鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第45頁。469.2.4其他作用對水池結構的影響——壁板與空氣間的熱交換系數，單位：W/（m2·K），冬季混凝土表面與空氣之間取23.26，夏季混凝土表面與空氣之間取17.44；——池內水的計算溫度（℃），可按年最低月的平均水溫采用；——壁板外側的大氣溫度（℃），可按當地年最低月的統計平均溫度采用。

暴露在大氣中的水池池壁的壁面濕度當量溫差△t可按10℃采用。實際壁面溫差和壁面濕差引起的當量溫差不需同時考慮，應取較大值進行計算。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第46頁。479.2.4其他作用對水池結構的影響

建設在地震區的水池，應根據所在地區的抗震設防烈度進行必要的抗震設計。

對水池具有破壞性的地震作用主要是水平地震作用。

一般地說，鋼筋混凝土水池本身具有相當好的抗震能力，因此，對于設防烈度為7度的地面式及地下式水池，設防烈度為8度的地下式鋼筋混凝土圓形水池，設防烈度為8度的平面長寬比小于1.5，無變形縫的有頂蓋地下式鋼筋混凝土矩形說吃，只需采取一定的抗震構造措施，而可不作抗震計算，只有不屬于上述情況的，才應作抗震計算，水池的抗震設計可參閱有關資料及工程抗震設計規范，本書不做討論。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第47頁。489.2.5荷載分項系數及荷載組合

以上所述各類荷載的取值，均值標準值。在按荷載效應的基本組合進行承載能力極限狀態設計時，各項荷載的標準值也就是它的代表值，而荷載設計值則是荷載代表值與荷載分項系數的乘積。

水池荷載分項系數，對于在《建筑結構荷載規范》（GBJ50009-2001)中已有明確規定的荷載，可按該規范的規定取值。

例如結構自重、土壓力屬于永久荷載（恒載），當其效應對結構不利時，荷載分項系數取1.2，當其效應對結構有利時，取1.0。

在驗算上浮、傾覆和滑移時，對抗浮、抗傾覆和抗滑移有利的永久荷載，其分項系數取0.9。

鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第48頁。499.2.5荷載分項系數及荷載組合

由池頂活荷載引起的池底可變荷載與一般建筑的樓面活荷載具有相同的性質，其荷載分項系數當可變荷載標準值小于4kN/m2時取1.4；當可變荷載標準值不小于4kN/m2時取1.3。

水壓力是水池的主要使用荷載，池內水壓力根據《給水排水工程構筑物結構設計規范》（GB50069-2002)視為永久荷載，地表火地下水的壓力（側壓力、浮托力）則視為可變作用，但其分項系數取為1.27。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第49頁。509.2.5荷載分項系數及荷載組合

地下式水池在進行承載能力極限狀態設計時，一般應根據下列三種不同的荷載組合分別計算內力：

1）池內滿水，池外無土；

2）池內無水，池外有土；

3）池內滿水，池外有土。

第一種荷載組合出現在回填土以前的試水階段，第二、三兩種組合是使用階段的防空盒滿池時的荷載狀態。在任何一種荷載組合中，結構自重總是存在的。對第二、三兩種荷載組合，應考慮活荷載和池外地下水壓力。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第50頁。519.2.5荷載分項系數及荷載組合

一般而言，第一、二兩種荷載組合是引起相反的最大內力的兩種最不利狀態。但是，如果繪制池壁的最不利內力包絡圖，則在包絡圖極值點以外的某些區段內，第三種荷載組合很可能起控制作用，這對池壁的配筋會有影響。

而這種情況常發生在池壁兩端為彈性嵌固的水池中，若能判斷出第三種荷載組合在池壁的任何部位均不會引起最不利內力，則在計算中可以不考慮這種荷載組合，池壁兩端支撐條件為自由、鉸支或固定時，往往就屬于這種情況。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第51頁。529.2.5荷載分項系數及荷載組合

對于無保溫措施的地面式水池，在承載能力極限狀態設計時應考慮下列兩種荷載組合：

1）池內滿水；

2）池內滿水及溫（濕）差作用。

第二種荷載組合中的溫（濕）差作用應取壁面溫差和濕差當量溫差中的較大者進行計算。

對于有頂蓋的地面式水池，應考慮活荷載參與組合。

對于有保溫措施的地面式水池，只需考慮第一種荷載組合。

對于水池的底板，不論水池是否采取了保溫措施，都可不計溫度作用。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第52頁。539.2.5荷載分項系數及荷載組合

水池結構按正常使用極限狀態設計時應考慮哪些荷載組合可根據正常使用極限狀態的設計要求來決定。

水池結構構件正常使用極限狀態的設計要求主要是裂縫控制。

當荷載效應為軸心受拉或小偏心受拉時，其裂縫控制應按不允許開裂考慮，此時，凡承載能力極限狀態設計時必須考慮的各種荷載組合，在抗裂計算時都要考慮；

當荷載效應為受彎，大偏心受壓或大偏心受拉時，裂縫控制按限制最大裂縫寬度考慮，此時，只考慮使用階段的荷載組合，但可不計入活荷載短期作用的影響，即最大裂縫寬度應按荷載效應的準永久組合值計算。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第53頁。549.2.5荷載分項系數及荷載組合

正常使用極限狀態設計所采用的荷載組合均以各種荷載的標準值計算，即不考慮荷載分項系數。

在計算荷載效應準永久組合值時，池頂活荷載的準永久值系數取0.4；溫度、濕度變化作用的準永久值系數取1.0；地面堆積荷載的標準值取10kN/m2，其準永久值系數取0.5.

對于多格的矩形水池，還必須考慮可能某些格充水，某些格放空，類似于連續梁活荷載最不利布置的荷載組合。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第54頁。55第三節地基承載力及抗浮穩定性驗算

當采用分離式底板時，地基承載力按池壁下條形基礎及柱下單獨基礎驗算9.3.1地基承載力驗算

當采用整體式底板時，應按筏板基礎驗算。

除了比較大型的無中間支柱水池，在地基土比較軟弱的情況下宜按彈性地基上的板考慮外，一把假設地基反力為均勻分布，此時底板底面處的地基應力（即單位面積上的地基反力）應根據不同計算內容采取不同的取值。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第55頁。56第三節地基承載力及抗浮穩定性驗算

在確定基底面積時，按荷載基本組合的標準值計算，荷載基本組合所包括的荷載為水池結構自重、池頂活荷載、池內滿水重及基底面積范圍內基底以上的土重（包括池頂覆土），所算得的地基應力標準值pk≦fa，fa為地基承載力特征值，按《建筑地基基礎設計規范》（GBJ50007-2002）的規定確定。9.3.1地基承載力驗算

在進行基礎的抗沖切、抗彎、抗剪計算時，按荷載基本組合的設計值計算，其分項系數按第二節的規定取值。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第56頁。57第三節地基承載力及抗浮穩定性驗算

當水池底面標高在地下水位以下，或位于地表滯水層內又無排除上層滯水措施時，地下水或地表滯水就會對水池產生浮力。當水池處于空池狀態時就有被浮托起來或池底板和頂板被浮力頂裂的危險，此時，應對水池進行抗浮穩定性驗算。9.3.2水池的抗浮穩定性驗算

水池的抗浮穩定性驗算一般包括整體抗浮和抗浮力分布均勻性（局部抗浮）兩個方面。進行水池整體抗浮穩定性驗算是為了使水池不至于整體向上浮動。其驗算公式為：鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第57頁。589.3.2水池的抗浮穩定性驗算（9-11）——水池自重標準值；——池頂覆土重標準值；——荷載分項系數；——算至池壁外周邊的水池底面積；——水池地面單位面積上的地下水浮托力，按下式計算：（9-12）——浮托力折減系數，對非巖質地基取1.0；對巖石地基應按破碎程度確定；——由池底面算起的地下水高度，見圖9-4鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第58頁。59第三節地基承載力及抗浮穩定性驗算

對有中間支柱的封閉式水池，如果公式（9-11）得到滿足，但抗浮力分布不夠均勻，通過池壁傳遞的抗浮力在總抗浮力中所占比例過大，每個支柱所傳遞的抗浮力過小，則均勻分布在底板下的地下水浮力有可能使中間支柱發生軸向上移而形成圖9-5所示的變形。9.3.2水池的抗浮穩定性驗算鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第59頁。60第三節地基承載力及抗浮穩定性驗算

圖9-5所示的變形相當于頂板和底板的中間支座產生了位移，必將引起計算中未曾考慮的附加內力，很可能使底板和頂板被頂裂甚至破壞。為了避免這種危險，對有中間支柱的封閉式水池，除了按公式（9-11）驗算整體抗浮穩定性以外，尚應按式（9-13）驗算抗浮力分配的均勻性。9.3.2水池的抗浮穩定性驗算鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第60頁。619.3.2水池的抗浮穩定性驗算（9-13）——池頂單位面積覆土重標準值；——分別為底板和頂板單位面積自重標準值；——單根支柱自重標準值；——單根柱所轄的計算板單元面積，對兩個方向柱距為lx和ly的正交柱網，其余符號含義同式（9-11）。

此項抗浮力分配均勻性的驗算習慣上稱為局部抗浮驗算。開敞式水池和無中間支柱的封閉式水池不必驗算局部抗浮。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第61頁。62第三節地基承載力及抗浮穩定性驗算

封閉式水池的抗浮穩定性不夠時，可以用增加池頂覆土厚度的辦法來解決。開敞式水池的抗浮穩定性不夠時，則采用增加水池自重；將底板懸伸出池壁以外，并在上面壓土或塊石；或在底板下設置錨樁等辦法解決。凡采用覆土抗浮的水池，在施工階段尚未覆土以前，應采取降低地下水位或排除地表滯水的措施；也可以將水池臨時灌滿水的辦法，以避免可能發生的空池浮起，但后一種方法只適宜在閉水試驗之后采用。9.3.2水池的抗浮穩定性驗算鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第62頁。63第四節鋼筋混凝土圓形水池設計1.圓形水池主要尺寸及計算簡圖圓形水池的主要尺寸包括直徑、高度、池壁厚度及頂蓋、底板的結構尺寸等，這些尺寸都必須在水池結構的內力計算以前初步確定。圓形貯水池的高度一般為3.5m~6.0m。高度確定后，即可由容量推算直徑。池壁厚度主要決定于環向拉力作用下的抗裂要求。混凝土受力壁板與底板厚度不宜小于200mm，預制壁板的厚度可采用150mm。頂板厚度不宜小于150mm。本節簡要介紹圓形水池的設計方法，僅限于平頂和平底水池。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第63頁。64第四節鋼筋混凝土圓形水池設計

計算池壁內力時，水池的計算直徑應按池壁截面軸線確定；池壁的計算高度則應根據池壁與頂蓋和底板的連接方式來確定。池壁與頂蓋和底板的連接方式：上下端均為整體連接，上端按彈性固定，下端按固定計算；兩端均按彈性固定計算；池壁與頂板和底板采用非整體連接；

池壁兩端的支承條件，應根據實際采用的連接構造方案確定。

鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第64頁。65第四節鋼筋混凝土圓形水池設計2.池壁內力計算1）圓形水池池壁內力計算的基本原理由于池壁厚度遠小于水池的半徑，圓形水池池壁可以看成一圓柱形薄殼，在計算它的內力和變形時，忽略混凝土材料的非勻質性、塑性和裂縫的影響，假設殼體材料是各項同性的勻質連續彈性體。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第65頁。66第四節鋼筋混凝土圓形水池設計2.池壁內力計算常用的圓形水池池壁內力系數表詳見附表4-1，主要包括：底端固定、頂端自由；底鉸支、頂自由；兩端固定；兩端鉸支和底固定、頂鉸支五種邊界條件，在三角形荷載、矩形荷載和幾種常見邊緣力作用下的池壁內力系數表。池壁的特征系數——H2/dh鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第66頁。67第四節鋼筋混凝土圓形水池設計2）壁端彈性固定時的內力計算彈性固定不同于固定之處在于前者的端節點可以產生一定的彈性轉動，此時池壁的固定端邊界力不但和池壁所直接承受的側向荷載有關，而且和與之連接的頂板或底板所承受的垂直荷載以及池壁及頂板或底板的抗彎剛度有關，因此邊端為彈性固定的池壁內力計算，關鍵在于如何確定其邊界力。邊界力確定后，就可以視之為外力，分別計算邊界力和側向荷載所引起的內力，疊加后就得到了側向荷載作用下，邊端為彈性固定的池壁內力。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第67頁。68第四節鋼筋混凝土圓形水池設計3）壁面溫差作用下的池壁內力計算計算池壁由于壁面溫差作用引起的內力時，除了計算由于側壓力引起的內力所采用的基本假設外，還基于下列假設，即：池壁處于穩定溫度場，即池壁內外介質溫度為恒定而與時間無關，且內部或外部介質的溫度處處相同；溫度沿池壁厚度的分布為線性；不考慮可能同時存在的季節溫差作用所引起的變形和內力。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第68頁。69第四節鋼筋混凝土圓形水池設計3.池壁截面設計池壁截面設計包括：1）計算所需的環向鋼筋和豎向鋼筋；2）按環拉力作用下不允許出現裂縫的要求驗算池壁厚度；3）驗算豎向彎矩作用下的裂縫寬度；4）按斜截面受剪承載力要求驗算池壁厚度。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第69頁。70第四節鋼筋混凝土圓形水池設計4.底板設計概要水池的底板有整體式和分離式（鋪砌式）兩種。整體式的整個底板相當于水池的基礎，水池的全部重量和荷載都通過底板傳給基礎。對于有支柱的水池底板通常假設地基反力均勻分布，其計算與頂板無異；對于無支柱的圓板，當直徑不大時，也可按地基反力均布計算，但當直徑較大時，則應根據有無地下水來確定計算：當無地下水時，池底荷載為土壤反力，按彈性地基上的圓板確定池底土壤反力的分布規律；當有地下水且池底荷載主要是地下水的浮力時，按均勻分布荷載計算，當池底處于地下水位變化幅度內，圓板按彈性地基和均布反力兩種情況分別計算，按最不利內力設計截面。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第70頁。71第四節鋼筋混凝土圓形水池設計4.底板設計概要分離式底板不參與水池主體結構的受力工作，而是將其本身重量及直接作用在它上面的水重傳給地基，通常認為在這種底板內不會產生彎矩和剪力，其厚度和配筋均由構造確定。當采用分離式底板時，圓水池池壁的基礎為一圓環，原則上應作為支承在彈性地基上的環形基礎計算；但當水池直徑較大，地基較好且分離式底板與環形基礎之間未設置分離縫時，近似地將環形基礎展開成為直的條形基礎計算，但此時，在基礎內宜按偏心受拉構件受拉鋼筋的最小配筋率配置環向鋼筋，且這種環向鋼筋在基礎截面上部及下部均應配置。鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第71頁。72第四節鋼筋混凝土圓形水池設計5.構造1）構件最小厚度2）池壁鋼筋和保護層厚度3）池壁與頂蓋和底板的連接構造鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第72頁。73第五節鋼筋混凝土矩形水池設計1.矩形水池的計算簡圖1）不同長高比池壁的計算假定壁板的邊界條件l/h板的受力情況四邊支承l/h<0.5H>2l部分按水平單向計算；板端H<2l部分按雙向計算，H=2l處視為自由端0.5《l/h《2按雙向計算l/h>2按豎向單向計算，水平向角隅處考慮角隅效應引起的水平負彎矩三邊支承，頂端自由l/h<0.5H>2l部分按水平單向計算；底部H<2l部分按雙向計算，H=2l處視為自由端0.5《l/h《3按雙向計算l/h>3按豎向單向計算，水平向角隅處考慮角隅效應引起的水平負彎矩鋼筋混凝土水池設計全文共80頁，當前為第73