摘要： 本文从结构专业的角度谈谈对水池设计中所涉及裂缝验算、地下水位的确定、水池计算、伸缩缝的设置、配筋率及设计与施工配合等问题。
关键字：水池；裂缝；水位；计算；施工缝；配筋率；专业配合
随着城市经济的发展和加快，城市的不断发展扩大，人们生活、工业生产和环境保护的需要，水池类构筑物工程的建设逐年增多。下面从结构专业的角度对水池设计所涉及的一些问题，谈谈本人的看法。
一、裂缝验算
根据《钢筋砼水池建筑 + 结构设计图纸总说明（2010年版本）》中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wmax：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。
二、设计时钢筋混凝土水池的地下水位
钢筋混凝土水池的设计和地下水位的标高非常相关。由于地下水位未选择好而引起结构选型失误及抗浮能力不够等工程事故时有发生。根据现行国家设计规范，地下水位应根据地方水文资料，考虑可能出现的最高地下水位。一般设计均取用水文资料的最高地下水位。在50年设计基准期内，一般水工构筑物地下水可变作用的取用按“工程结构可靠度设计统一标准”原则确定，不考虑罕遇洪水的偶然作用[1]。但值得注意的是，有些工程地质勘察报告所提供的地下水位未能从地方水文资料分析得出，而仅反映勘测期间的地下水位情况。如果详勘在当地枯水期进行，所提供的地下水位标高将无法被设计取用，或导致结构计算的失误。所以设计人员应详细了解当地的水文情况，对未满足设计要求的地质勘察报告要求予以补充。要求考虑当地有无暴雨、台风的影响，是否会出现由于地表水不能及时排除而引起地下水位提高。土建设计人员应结合对地下水位和地质情况的了解，与水工艺设计人员一起决定水池的基底标高，综合工艺流程要求、土建造价、运营成本、投产年限等诸多因素，制定出方案。
三、钢筋混凝土水池的计算
水池计算主要是池壁和底板，底板一般是按筏板基础用倒楼盖式计算，计算底板时，荷载主要是池壁自重引起的地基反力（水压引起的地基反力和水压相平衡，不引起底板的弯距变形）。池壁计算一般根据其高长比值，确定是单向还是双向，双向板的话，一般按三边固定，上边自由（如有顶板的话根据池壁与顶板连接情况确定是简支还是固定），荷载主要是满水无土状态下，静水压力，及无水和有土的土压力及地下水压力，水池埋置较深时。面积较大、地下水位高时还要计算水池抗浮。构造主要是池壁与底板相接处，池壁相接处加腋角及腋角筋，池壁顶部及池壁底部设置两道横向通长筋。
四、钢筋混凝土水池的伸缩缝位置设置
根据设计规范，矩形构筑物最大伸缩缝间距一般为20～30m。近年来，一方面工艺所要求的水池长度已远远超过了规范间距；另一方面随着建筑材料、施工方法的改进，又为超长水池不设缝、少设缝提供了可能。设计人员在具体设计时应根据地基、气温等工程情况，考虑是否设缝及相应的施工方法[2]，认真进行计算并采取适当设计措施。
一般水池设计中，对结构强度、裂缝开展宽度、抗浮等计算，一般均能按规范要求考虑得较好，但是由于温度、变形以及不均匀沉降所引起的开裂，在工程中却常常遇到。大多数出现裂缝的工程实例表明，设计对温度、混凝土收缩变形等影响因素的考虑欠缺是问题的主要原因。
五、关于构造配筋率
水池池壁的构造配筋率，宜按矩形和圆型水池加以区分。对于地面式矩型水池池壁，因对湿差和温差的影响甚为敏感，为避免产生贯穿性裂缝，池壁水平向的最小构造配筋率每侧不小于0.15%为宜。对于无顶盖的水池往往在池壁顶部先开裂，宜在顶部每侧放置不小于2Φ16的水平向钢筋。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于圆型水池池壁的环向最小构造配筋率，当D≥30m、H≤40cm，其外侧的最小构造配筋率不宜小于0.35%，内侧不宜小于0.15%；对于池外有覆土的水池池壁，其内、外侧可对称配置，但全截面总配筋率不宜小于0.3%[3]。水池底板最小构造配筋率，对于无顶盖的敞口水池，其底板上层钢筋的最小构造配筋率不宜小于0.15%，其下层配筋及有顶盖的水池底板可取不小于0.1%。关于经济配筋率对于矩形水池，当上端自由、下端固定的竖向截条池壁时，其最大配筋率在0.8%左右尚属经济；其它矩形水池的池壁，某一截面的最大配筋率达到1.0%左右亦属经济范围。
六、土建专业与工艺设计的配合
在水池设计过程中，土建设计人员要了解水工艺设计要求，例如较大水池壁与壁之间、壁板与底板之间的构造加腋（八字角）要求是否会对工艺造成影响，如果工艺要求不允许加腋，土建设计人员则要首先满足工艺的要求，采用其他措施来满足结构的要求。设计人员应以设计规范为依据，各专业之间互相配合，对一些构造措施应区别情况灵活掌握使用。
在钢筋混凝土水池设计中，一个方面工程设计人员应结合具体情况，以较少的工程造价建设优质工程，另一个方面设计人员对施工未按规范进行施工等施工失误所产生的渗漏裂缝处理，也应有所了解、准备，对当前常用处理裂缝及堵漏方法、所用材料应有所了解，以便更好地完成设计的后期服务。
七、避免裂缝延展的措施
1.增强池壁刚度
在观察了大量的赶紧混凝土水池池壁的裂缝问题后，大致发现裂缝都是从大到小并从上到下排列的。一般来说，池壁外侧最先发生开裂的问题，如果外侧的开裂情况过于严重，就会导致池壁内侧发生开裂，而单独表现为内壁开裂、外壁不开裂的现象极少。分析造成这一结果的原因，可能是因底板的浇筑和水池的底板相结合时，具有较大的刚性密度，因此约束力相对较强[4]；但相反的是，水池顶部的刚性密度却较小，因此约束力也同样较小。通过观察研究了众多钢筋混凝土水池后发现，在水池顶端不存在圈梁时，水池在开裂程度上就不会太严重，否则就会严重开裂。因此在设计水池的过程中，需要在其顶部增加钢筋的用量以保证上层的刚性密度。
2.将水池顶端做成走道板或操作平台
在设计水池的过程中，需要确保设计具有科学性与合理性，并且应使设计充分满足实际工艺的需求，尤其在设计敞口水池时，建议根据实际的工艺设计水池的顶端走道与操作区，这样一来就能够一定程度改善水池整体的工作环境。另外，对于水池走道的进一步设计，应考虑到其与水池壁的连接问题，从而最大限度地提升水池顶端刚度，保证水池顶端的牢固性，从而有效避免发生池壁开裂的问题。
3.有效控制水泥用量
在进行施工的过程中，控制水泥用量是非常有效且重要的工作，能够在很大程度上避免水池壁开裂。一定程度上，混凝土结构具有复杂性，因此应用时容易受到应力的影响而导致开裂。在实践过程中，很多问题都需要作更深层的研究探讨。影响混凝土收缩的因素较多、包括水泥用量、混凝土种类、环境因素等，但水泥用量是其中对混凝土影响最明显的因素，因此建议在施工过程中严格控制水泥用量。
八．结束语
设计混凝土水池的过程中，需要根据实际工艺的要求选择最为适合的设计方案，方案需具备较高科学性，保障水池的经济性与实用性，同时提升水池的美观性。
参考文献
[1]夏立立.钢筋混凝土水池设计中的裂缝控制[J].房地产导刊，2015，23（7）：86-86.
[2]魏俊，雷苏文.试论钢筋混凝土水池设计中的裂缝控制[J].建筑工程技术与设计，2017，22（5）：747.
[3]刘伟，卞永国.钢筋混凝土水池设计几个问题的思考[J].建材与装饰，2017，21（16）：96-97.
[4]司国娟.浅谈钢筋混凝土水池设计中的几个要点[J].黑龙江纺织，2015，24（1）：46-47.
论文作者:邱忠虎
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/5
标签：水池论文; 裂缝论文; 钢筋混凝土论文; 底板论文; 地下水位论文; 设计人员论文; 结构论文; 《建筑学研究前沿》2018年第10期论文;