世纪旗云工具箱矩形水池模块功能介绍

1 概述

水池是给水排水工程中重要的构筑物之一。这类结构由于经常贮水或深埋地下，一般要求承受较大的水压、土压。除了在结构的构造上需特别加强外，同时要求有较高的强度和良好的抗渗性和耐久性，以保证结构长期正常使用。因此，它属于设计与施工技术复杂、难度较大的结构物之一。

水池可以采用钢、钢筋混凝土或砖石等材料修建。钢水池的优点是轻型、构造简单、施工方便、防渗性能好；但由于耗钢量大，且不宜埋于地下，因此使用受到一定的限制。砖石结构可以节约木材和钢材，施工方法简单，适用于中、小型水池。与钢水池相比，钢筋混凝土水池便于就地取材，节省钢材；耐久性好，一般不需要特殊的维护，维修费用少；整体性好，适用于地震区。与砖石结构相比，防水性能好。因此市政工程中大多采用钢筋混凝土水池。

按形式，水池可分为矩形水池和圆形水池。矩形水池由于具有占地面积小、便于工艺设备的布置和操作、构件分类易于模数化、施工技术较为简单等优点，得到了广泛的应用。因此，针对广大设计人员的需求，世纪旗云工具箱开发了矩形水池模块。

2 世纪旗云工具箱矩形水池模块功能介绍

世纪旗云矩形水池模块用于计算钢筋混凝土单格矩形水池，程序根据国家现行《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》CECS 138：2002和《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB 50069-2002进行开发；有关抗震部分的内容则根据《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》GB 50032-2003进行计算。

矩形水池模块的数据输入界面分结构特性、荷载和地基三部分，用户通过在这三个标签之间切换来输入各部分参数，见图1。“结构特性”部分主要包括水池类型、计算模型、几何尺寸以及材料特性等参数：其中水池类型分敞口水池和有盖水池两种；计算模型是指池壁上端和下端的支撑条件，上端有自由、铰支和弹性固定三种，下端有弹性固定和固定两种。界面右边为水池平面形状的预览图，程序提供三维图形预览，点击“观看立体视图按钮”，就会弹出三位图形对话框，图形可以随意转动以及放大缩小，如图2。“荷载”部分主要用来输入地震作用、顶板荷载、温（湿）度作用以及侧向土压力等，如图3所示。“地基”部分用来输入基底标高、地面标高、地下水位标高以及地基承载力特征值修正等参数，其中地下水位标高分地下水*高水位和*低水位两个参数，效应组合时对高水位和低水位分别进行组合，找出*不利荷载组合方式。

结构的计算内容包括荷载计算、效应组合、构件内力计算、构件承载力验算、地基承载力验算、抗裂度验算、抗浮验算以及裂缝宽度验算。荷载包括：结构自重、池内水压力、竖向土压力、池外土侧压力、顶板活荷载、地面堆积荷载、池外水压力、温（湿）度作用以及地震作用。效应组合根据水池形式及工况按《水池规程》表5.2.2进行组合。构件内力按单块板计算，轴向力取相邻板对应的边缘反力；其中顶板和底板按双向板计算，壁板则根据《水池规程》表6.1.2的条件来确定为单向板或者双向板。单向受力板的水平向角隅处弯矩按《水池规程》第6.1.3条查表；边缘反力按L=2H_B的双向板计算。双向受力板的跨中、边缘处弯矩按静力手册查表方法计算，边缘反力则根据支撑条件查表求得。混合受力壁板分两部分计算：下边H=2L部分池壁按顶边自由、三边固定双向板计算；当壁顶自由时，上部按水平框架计算，在侧向荷载作用下弯矩取单位宽度的截条分段计算；当壁顶有支撑时，上边H=2L部分计算与下部相似，中间部分按水平框架计算。当用户选择“调整棱边不平衡弯矩”按钮时，程序即按线刚度法调整棱边不平衡弯矩，配筋时按拉弯或纯弯受力梁计算，不考虑压力作用。地基承载力验算即把水池底板当作基础来进行计算。对于轴心受拉或小偏心受拉构件进行抗裂度验算。抗浮验算和裂缝宽度验算都根据相应的规范和规程进行计算。

3 工程示例

下面以某工程为例， 介绍世纪旗云工具箱矩形水池模块的应用。

水池长度，宽度，水池总高度，底板外伸，顶板厚度，壁板厚度，底板厚度，池内水深，设池外设计地面标高为±0.0m，则基底标高为-2m，地下水*高水位标高为-1m，地下水*低水位标高为-1.5m，地基承载力特征值，混凝土采用C25，钢筋采用HRB335级。将各部分参数输入程序，其中结构特性界面如图3所示。

将各部分参数输入完之后，点击“计算”按钮，程序就会自动进行计算，界面中将各部分计算结果显示出来，结果在满足作用效应的同时也考虑到了构造要求，包括水池各部分的配筋情况，裂缝宽度计算结果等，如图4所示。“边缘应力”列的值用于轴心受拉或小偏心受拉构件的抗裂度验算。界面中用小横杠填写的部分表示该构件的受力情况不需进行此部分计算或计算结果为负数。如果计算结果不满足规范或规程的要求，则程序会用红色字体表示出来，以提醒用户进行修改。

点击“Word计算书”按钮，程序就可以生成Word格式的计算书，里面详细列举出每一步的计算过程以及设计依据，设计人员可以根据它来查看和校核，有很好的交互性。

4 结语

随着经济与人口的增长，社会与城市化的发展，工农业与生活用水量的急剧增加，大型水厂和污水处理厂的出现，水池的容量日趋增大，大型钢筋混凝土水池成为给水排水构筑物中常见的结构。世纪旗云工具箱水池计算模块为设计人员提供了一种方便快捷的计算软件，使繁琐复杂的计算可以轻松解决，并且保证了计算的准确度，具有很好的推广价值。

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