矩形钢筋混凝土水池的结构与设计

赖彦林 赵洲源 童庞

摘要：钢筋混凝土水池应用范围相对较广，其中，以生活蓄水、排水井与污水处理为主，这些结构多为矩形钢筋混凝土，随着工艺不断发展、及时变革，在生活中对水池结构与标准要求提升。即便如此，在水池长期应用后，依旧会出现裂缝问题，此类问题不仅增加后续维修费用，更不利于维护供水、排水、处理水稳定性。以矩形水池为例，对混凝土结构分析，关注设计工作。希望优化结构与设计部分，强化钢筋混凝土水池结构稳定性。

关键词：矩形；钢筋混凝土；水池结构；水池设计

前言：

在以往水池设计工作中，多将水池设计为圆形，但是圆形水池，在实际应用中存在诸多限制，无论是从应用，还是经济性出发，都应不断创新，寻找更适合水池结构。在不断研究中，矩形水池结构逐渐得到重视与应用，得到水池设计人员重视。在矩形水池不断发展与完善过程中，矩形水池应用达到全面延展，广泛应用于工业与民用建筑给排水系统中，更成为消防用水、排污用水重要环境。但是，在矩形水池应用中，当达到一定时间后，依旧会出现磨损、老化等问题，因此，要想延长矩形钢筋混凝土使用期限，降低后续维护成本，在实际工作中应给予水池结构与设计工作充分重视，并结合水池荷载、内力、结构等几方面进行分析，只有这样，才能在设计环节优化可能出现的问题，提高水池质量，维护工业与生活给排水稳定性。

1、钢筋混凝土水池结构的研究现状

1.1水池基本概述

对钢筋混凝土应用加以分析^[1]，在诸多工程中，都含有钢筋混凝土水池结构，钢筋混凝土矩形水池结构，其适应能力较强，且在应用过程中，能够最大限度节约土地资源、水资源，无论是建造工序，还是投入费用，都远低于圆形水池结构。再加上，钢筋作为矩形水池施工材料，具有极强抗老化性，能够承受酸碱腐蚀与撞击，是诸多水池结构首选材料。根据水池应用范围，可以将水池分为以下几类^[2]。其一，根据建筑材料，可以将水池分为钢制、混凝土、砖石以及橡胶水池。其二，根据形状划分，可以将水池分为多格、单格、矩形、圆形以及密闭、开口等多种水池。其三，根据水池结构使用条件，可以将其划分为两种水池，顶盖、无顶盖。其四，可以根据工艺，位置对水池进行划分，如壁厚、变壁厚以及带下、半地下水池。因此，应在实际工作中，明确水池大小，综合多种因素，做好水池结构与设计分析工作。

1.2水池发展情况

现代技术发展极为迅速，计算机逐渐得到普及应用，要想做好水池结构与设计工作，应在发展过程中，结合更多专业软件，做好有限元设计工作，进而将其应用到水池设计与分析工作中。但是，在这些软件实际应用工作中，由于软件处理相对复杂，且针对性较弱，难以将其直接应用于软件设计工作中，具有较大局限性。因此，在当前水池结构设计工作中，可以借助辅助软件，做好水池结构设计工作，进而对更多数据进行分析与处理。只有选择适合的计算软件，做好水池结构设计辅助工作，才能优化人为因素导致的问题。

2、矩形水池结构荷载计算内力组合存在的问题

2.1矩形水池荷载分类与应用

对在矩形水池荷载计算工作中，应明确此类水池设计类型。以水池荷载计算为主，此种设计类型多为顶盖水池。因此，在水池具体设计工作中，一定要充分考量顶板自重，并结合水池上部防水层与覆盖土重量。明确顶部荷载重量，才能明确水池存在的内力，进而做好水池结构设计工作。其次，以矩形水池存在的池壁荷载进行分析，在此类水池设计工作中，需要对池外压力以及地下水等多种压力组成进行分析。在池壁荷载中，池壁作为重要荷载因素^[3]，为确保压力得到合理管控，并做好矩形水池设计工作。在计算池壁荷载过程中，应结合水压，以此为计算基础，考量水池设计工艺，并在这一过程中重点关注计算工艺，最终得到精准计算结果，使池壁荷载设计得到优化。最后，在水池结构设计工作中，需要综合温度、湿度等多种情况，并对温度、湿度变化情况加以分析，以此为基础，明确湿度与温度变化，对各类工艺带来的影响。一旦出现温度、湿度变化情况较大产生应力，都可能影响水池结构稳定性，因此，在水池结构设计工作中，应充分考量这些因素，以此为基础，做好荷载的计算。

2.2矩形水池荷载组合

在水池结构设计工作中，应充分考量不同荷载组合，并以此为基础，优化矩形水池结构设计工作，使矩形水池设计更为完善。对水池荷载组成加以分析，主要为以下几种情况。其一，为水池内部压力，加上水池自重，构成水池荷载。其二，为水池外部土压，加上水池自重，构成水池荷载。其三，为水池内部水压力，加上水池自重，加上水池温度与湿度变化导致的荷载。不同水池荷载组成，对水池结构设计具有较大影响。因此，在实际工作中，应结合不同水池结构类型，以矩形水池为主，在地上式水池设计工作中，应选择第一种荷载组合设计方式。而在半地上或是地下水池设计工作中，可以结合一、二水池设计方式。与此同时，在温度或是湿度变化情况下，应结合矩形水池设计要求，选择荷载水池设计方式，进而在水池设计工作中，掌握水池荷载，并对不同荷载组合方式加以分析，最终做好矩形水池设计工作。

3、矩形钢筋混凝土水池设计工作中应关注的问题

3.1水池边界与内力计算

在水池设计工作中，应对水池池壁进行鉴定，并以此为基础，做好三边固定工作，在顶板设计工作中，应重点关注内部自由板，对于有盖矩形水池实际工作来说，应结合池壁边界，考量这一问题，并对连接情况进行分析，进而选择适合计算方式。如果矩形水池设计工作，能够满足上述情况，可以将其作为弹性支撑，在顶盖结构设计工作中，综合多种影响因素，结合矩形水池设计要求，不断扭转水池设计存在的问题，进而做好池壁边界设计工作。最后，在池壁内力设计工作中，需要结合其矩形结构，遵循以往常用计算方式，对单向板或是双向板进行分析与计算。因此，在此项工作中，应结合荷载方向变化，计算水池壁高度，并沿着池壁与交界处进行分析，与此同时，还应结合跨中弯矩，借助有限元软件，对各类数据进行分析，最终得到最佳数据。

3.2矩形水池底板计算

在矩形水池设计工作中，要想使水池结构更为稳固，延长矩形水池使用期限。在实际工作中，应当充分考量地基反力，对地基反力进行分析。如果矩形水池，其内部池壁间距，对水池反力具有一定影响。要想避免此类影响，在水池底板内力计算工作中，相关设计人员，应充分考量静力平衡点，计算水池静力平衡点，只有这样，才能在结构设计工作中，将复杂结构或是计算方式加以简化，进而做好矩形水池底板内力计算与分析工作。在此种计算方式中，为提升计算精准度，应以各项数据为基础，构建矩形水池设计模型^[4]，进而联合计算机技术，做好矩形水池底板内力计算工作，最终提升水池质量，探寻适合水池结构设计方式。最后，在矩形水池设计中，对于水池设计和施工人员，应不断提升其水池防水与渗水能力，特别是预埋管件与池壁间的防水问题，为加强水池整体温度、应力徐变等对水池受力的影响，对于高大型水池，还可以沿高度方向增加后张法预应力钢筋混凝土梁等组合方式来解决此类问题，进而增加水池的使用寿命，以此为基础，还应重视解决沉降不均匀问题出现。

4. 结束语：

矩形水池设计方式相对常见，对矩形水池结构加以分析，在矩形水池设计工作中，多应用钢筋混凝土，并以此为水池结构主要原料。但是，在水池投入使用后，受到诸多因素影响，部分矩形水池，其结构发生变化，极易导致质量问题出现。为解决矩形水池结构存在的问题，在实际工作中，应结合诸多影响因素，选择适合矩形水池结构设计方案，最终在假定边界计算完成后，做好对比工作，判断其是否与实际情况相符，并在这一过程中优化以往水池结构设计方案，在提升矩形水池设计安全性同时，最大限度提升矩形水池经济性，使其得到广泛应用。

参考文献：

[1]林晓伟，张书涛，李明森.谈钢筋混凝土矩形水池侧壁结构设计[J].山西建筑，2018,44(20):35-36.

[2]郑中华.某矩形敞口钢筋混凝土污水池加高改造结构设计方案优选[J].特种结构，2017,30(06):125-128.

[3]汪正春.相邻布置钢筋混凝土矩形水池结构设计的问题探讨[J].中国水运（下半月）,2017,13(10):341-343.

[4]李逸之. 矩形钢筋混凝土水池结构设计及其辅助系统开发研究[D].郑州大学，2016,16(15):88-96.