本书是一部研究净水厂沉淀池结构设计及优化理论的学术专著，集合了针对该类特种结构的理论分析、结构设计、静动力数值模拟及优化设计等内容，较为完整地总结和阐述了大型储水式结构的受力机理、抗震特性、优化流程及工程应用等领域取得的系列研究成果。本书构建了较为系统的沉淀池结构设计与分析的理论框架，并辅以工程应用，内容严谨且完整，各章内容既有联系又相对独立，具有一定的学术价值和工程应用参考价值。
本书可作为结构工程学科相关专业技术人员的设计参考书，也可作为高等院校相关专业教师和研究生的参考用书。

第 1 章 绪论
1.1 沉淀池结构简介
1.2 研究背景
1.3 研究现状
1.4 主要研究内容及研究意义
第 2 章 沉淀池结构设计
2.1 结构设计资料
2.2 沉淀池主要板件计算
2.2.1 左池横向外端墙
2.2.2 左池横向内墙
2.2.3 左池纵向端墙
2.2.4 右池纵向端墙
2.2.5 右池横向外端墙
2.2.6 底板
2.3 沉淀池结构设计说明
2.3.1 设计依据
2.3.2 主要材料
2.3.3 地基处理
2.4 沉淀池结构施工图
第 3 章 沉淀池结构静力有限元分析
3.1 工程概况
3.2 有限元分析理论
3.2.1 有限元分析步骤
3.2.2 钢筋混凝土结构建模方法
3.2.3 单元类型
3.3 有限元数值模型
3.4 数值分析计算成果
·iv· 沉淀池结构设计实例及优化分析
3.4.1 工况 1 静力分析
3.4.2 工况 2 静力分析
3.4.3 工况 3 静力分析
3.4.4 工况 4 静力分析
3.5 多工况静力分析结果对比
3.5.1 应力分析结果
3.5.2 变形分析结果
第 4 章 沉淀池结构动力有限元分析
4.1 动力计算原理
4.1.1 地震波动场和时程波输入
4.1.2 附加质量法
4.2 动力特性分析
4.3 多遇地震下动力响应分析
4.3.1 工况 1 动力响应
4.3.2 工况 2 动力响应
4.4 多工况动力分析结果对比
4.4.1 应力分析结果
4.4.2 变形分析结果
第 5 章 结构优化设计
第 6 章 总结与展望
6.1 总结
6.1.1 多工况静力分析结果对比
6.1.2 多工况动力分析结果对比
6.1.3 优化设计结果
6.2 展望
参考文献

随着近年来城市建设步伐的加快，城市供水工程建
设需求量日增。
此类系统工程中单体量最大的是沉淀池结构，其安
全工作的性能是保障
整个供水系统正常运行的关键。沉淀池结构以各向
延展板件为主要构
件，虽然构件种类单一，但尺寸巨大，且受到多种
蓄水工况影响，易在
板件交界处及狭长板带中央形成受力及变形危险区
，会对结构的长期稳
定使用构成威胁。本书通过对结构开展静力及动力
有限元分析，精准获
取结构受力及变形性能参数，并通过与使用常规设
计软件完成的结构设
计方案进行对比，评价结构设计的合理性，进而从
材料选择、钢筋布设、
截面选择等方面提出优化方案。
本书以某净水厂沉淀池结构为研究对象，重点介绍
了该结构的设计
流程及施工图设计方案，并就蓄水和无水工况下池
体的静、动力性能进
行了系统研究。研究发现，在现有配筋情况下，满
水工况时结构部分板
面应力超限，易发生混凝土开裂，本书结合结构受
力和变形的相关结论
提出了调整材料性能、配筋量及构件截面造型等优
化设计方案。本书分
析论证可靠，体系严密完整，获取的结论可供设计
者和科研工作者参考
采纳，并可促进针对储水式特种结构抗震防灾性能
的探索和认知。
本书主要研究成果包括：
（1）确立了针对大型储水池等特种结构的设计与
优化方法。采用
3D 有限元分析方法对结构中钢筋布设、构件截面
选型等进行合理性分
析，总结了极端工况下结构受力性能和变形规律，
并提出了结构优化设
计方案。
（2）总结了对大型钢筋混凝土储水池结构的动力
特性及在地震作
用下的动力响应进行评价分析的方法。自主研发了
与有限元通用软件
·ii· 沉淀池结构设计实例及优化分析
配套的动水附加质量自动化加载程序及地震时程波
加载程序，形成了
针对储水池结构动力性能分析的基本方法，可为同
类工程的抗震设计
提供参考。
本书执笔者为华北水利水电大学王慧副教授和王廷
彦副教授。中
国市政工程中南设计研究总院有限公司程正江高级
工程师对本书的撰
写工作给予了大力支持，审阅了书稿并提出了许多
建设性的意见，在
此表示衷心的感谢！
由于水平所限，本书定存在不妥和需要改进之处，
尚祈业界同仁不
吝赐教指正。
作 者
2018 年 6 月