矩形水池設(shè)計與池壁計算[古柏文書]

1、矩形水池設(shè)計項目名稱構(gòu)件編號日期設(shè)計校對審核執(zhí)行規(guī)范:混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB 50010-2002), 本文簡稱混凝土規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GB 50007-2002), 本文簡稱地基規(guī)范給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB50069-2002), 本文簡稱給排水結(jié)構(gòu)規(guī)范給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程(CECS138-2002), 本文簡稱水池結(jié)構(gòu)規(guī)程-1 基本資料1.1 幾何信息 水池類型: 無頂蓋 半地上 長度L=3.500m, 寬度B=3.500m, 高度H=3.900m, 底板底標高=-3.400m 池底厚h3=400mm, 池壁厚t1=250mm,底板外挑長度t2=40

2、0mm 注：地面標高為0.000。 (平面圖) (剖面圖)1.2 土水信息 土天然重度18.00 kN/m3 , 土飽和重度20.00kN/m3, 土內(nèi)摩擦角30度 地基承載力特征值fak=120.0kPa, 寬度修正系數(shù)b=0.00, 埋深修正系數(shù)d=1.00 地下水位標高-3.100m,池內(nèi)水深3.000m, 池內(nèi)水重度10.00kN/m3, 浮托力折減系數(shù)1.00, 抗浮安全系數(shù)Kf=1.051.3 荷載信息 活荷載: 地面10.00kN/m2, 組合值系數(shù)0.90 恒荷載分項系數(shù): 水池自重1.20, 其它1.27 活荷載分項系數(shù): 地下水壓1.27, 其它1.27 活荷載準永久值系數(shù)

3、: 頂板0.40, 地面0.40, 地下水1.00, 溫濕度1.00 考慮溫濕度作用: 池內(nèi)外溫差10.0度, 彎矩折減系數(shù)0.65, 砼線膨脹系數(shù)1.00(10-5/C)1.4 鋼筋砼信息 混凝土: 等級C25, 重度25.00kN/m3, 泊松比0.20 保護層厚度(mm): 池壁(內(nèi)35,外35), 底板(上40,下40) 鋼筋級別: HRB335, 裂縫寬度限值: 0.20mm, 配筋調(diào)整系數(shù): 1.00 按裂縫控制配筋計算2 計算內(nèi)容(1) 地基承載力驗算(2) 抗浮驗算(3) 荷載計算(4) 內(nèi)力(考慮溫度作用)計算(5) 配筋計算(6) 裂縫驗算(7) 混凝土工程量計算3 計算過

4、程及結(jié)果 單位說明: 彎矩:kN.m/m 鋼筋面積:mm2 裂縫寬度:mm 計算說明：雙向板計算按查表 恒荷載:水池結(jié)構(gòu)自重,土的豎向及側(cè)向壓力,內(nèi)部盛水壓力. 活荷載:頂板活荷載,地面活荷載,地下水壓力,溫濕度變化作用. 裂縫寬度計算按長期效應的準永久組合.3.1 地基承載力驗算3.1.1 基底壓力計算 (1)水池自重Gc計算 池壁自重G2=2(L+B)-4t1H-h1-h3t1c =2(3.500+3.500)-40.2503.900-0.200-0.4000.25025.00=268.13kN 底板自重G3=(L+2t2)(B+2t2)h3c =(3.500+20.400)(3.500+

5、20.400)0.40025.00= 184.90kN 水池結(jié)構(gòu)自重Gc=G2+G3=453.03 kN (2)池內(nèi)水重Gw計算 池內(nèi)水重Gw=(L-2t1)(B-2t1)Hwrw =(3.500-20.250)(3.500-20.250)3.00010.00= 270.00 kN (3)覆土重量計算 池頂覆土重量Gt1= 0 kN 池頂?shù)叵滤亓縂s1= 0 kN 底板外挑覆土重量Gt2= 6.240(3.400-0.400) = 18.72 kN 基底以上的覆蓋土總重量Gt = Gt1 + Gt2 = 18.72 kN 基底以上的地下水總重量Gs = Gs1 + Gs2 = 0.00 kN

6、 (4)活荷載作用Gh 頂板活荷載作用力Gh1= 3.5003.5001.50= 18.38 kN 地面活荷載作用力Gh2= 6.24010.00= 62.40 kN 活荷載作用力總和Gh=Gh1+Gh2=18.38+62.40= 80.78 kN (5)基底壓力Pk 基底面積: A=(L+2t2)(B+2t2)=4.3004.300 = 18.49 m2 基底壓強: Pk=(Gc+Gw+Gt+Gs+Gh)/A =(453.03+270.00+18.72+0.00+80.78)/18.490= 44.48 kN/m23.1.2 修正地基承載力 (1)計算基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度rm rm=

7、0.300(20.00-10)+3.10018.00/3.400 = 17.29 kN/m3 (2)計算基礎(chǔ)底面以下土的重度r 考慮地下水作用，取浮重度，r=20.00-10=10.00kN/m3 (3)根據(jù)基礎(chǔ)規(guī)范的要求，修正地基承載力: fa = fak + b (b - 3) + dm(d - 0.5) = 120.00+0.0010.00(4.300-3)+1.0017.29(3.400-0.5) = 170.15 kPa3.1.3 結(jié)論: Pk=44.48 Kf=1.05, 抗浮滿足要求。3.3 荷載計算3.3.1 池壁荷載計算: (1)池外荷載: 主動土壓力系數(shù)Ka= 0.33 側(cè)

8、向土壓力荷載組合(kN/m2):部位(標高)土壓力標準值水壓力標準值活載標準值基本組合準永久組合池壁頂端(0.500)0.000.000.000.000.00地面(0.000)0.000.003.334.231.33底板頂面(-3.000)18.000.003.3327.0919.33 (2)池內(nèi)底部水壓力: 標準值= 30.00 kN/m2, 基本組合設(shè)計值= 38.10 kN/m23.3.2 底板荷載計算(池內(nèi)無水，池外填土): 水池結(jié)構(gòu)自重標準值Gc= 453.03kN 基礎(chǔ)底面以上土重標準值Gt= 18.72kN 基礎(chǔ)底面以上水重標準值Gs= 0.00kN 基礎(chǔ)底面以上活載標準值Gh=

9、 80.78kN 水池底板以上全部豎向壓力基本組合: Qb = (453.031.20+18.721.27+0.001.27+80.781.27)/18.490 = 36.24kN/m2 水池底板以上全部豎向壓力準永久組合: Qbe = (453.03+18.72+0.001.00+1.5012.2500.40+10.006.2400.40)/18.490 = 27.26kN/m2 板底均布凈反力基本組合: Q = 36.24-0.40025.001.20 = 24.24 kN/m2 板底均布凈反力準永久組合: Qe = 27.26-0.40025.00 = 17.26 kN/m23.4 內(nèi)力

10、,配筋及裂縫計算 彎矩正負號規(guī)則: 池壁:內(nèi)側(cè)受拉為正,外側(cè)受拉為負 底板:上側(cè)受拉為正,下側(cè)受拉為負 荷載組合方式: 1.池外土壓力作用(池內(nèi)無水，池外填土) 2.池內(nèi)水壓力作用(池內(nèi)有水，池外無土) 3.池壁溫濕度作用(池內(nèi)外溫差=池內(nèi)溫度-池外溫度) (3)L側(cè)池壁內(nèi)力: 計算跨度: Lx= 3.250 m, Ly= 3.500 m , 三邊固定,頂邊自由 池壁類型: 普通池壁,按雙向板計算 基本組合作用彎矩表(kN.m/m) 部位池外土壓力池內(nèi)水壓力溫濕度作用基本組合內(nèi)側(cè)-水平跨中4.16 - -4.16 水平邊緣 -12.76 -12.76 豎直跨中2.67 - -2.67 豎直上邊

11、緣 -0.00 -0.00 豎直下邊緣 -14.64 -14.64外側(cè)-水平跨中 -5.74-11.97-17.71 水平邊緣-9.24 -14.00-23.24 豎直跨中 -3.72-11.29-15.01 豎直上邊緣0.00 -0.00-0.00 豎直下邊緣-10.50 -13.48-23.98 準永久組合作用彎矩表(kN.m/m) 部位池外土壓力池內(nèi)水壓力溫濕度作用準永久組合內(nèi)側(cè)-水平跨中2.91 - -2.91 水平邊緣 -10.04 -10.04 豎直跨中1.89 - -1.89 豎直上邊緣 -0.00 -0.00 豎直下邊緣 -11.53 -11.53外側(cè)-水平跨中 -4.52-1

12、0.47-14.99 水平邊緣-6.47 -12.25-18.72 豎直跨中 -2.93-9.88-12.81 豎直上邊緣0.00 -0.00-0.00 豎直下邊緣-7.43 -11.79-19.22 (4)B側(cè)池壁內(nèi)力: 計算跨度: Lx= 3.250 m, Ly= 3.500 m , 三邊固定,頂邊自由 池壁類型: 普通池壁,按雙向板計算 基本組合作用彎矩表(kN.m/m) 部位池外土壓力池內(nèi)水壓力溫濕度作用基本組合內(nèi)側(cè)-水平跨中4.16 - -4.16 水平邊緣 -12.76 -12.76 豎直跨中2.67 - -2.67 豎直上邊緣 -0.00 -0.00 豎直下邊緣 -14.64 -

13、14.64外側(cè)-水平跨中 -5.74-11.97-17.71 水平邊緣-9.24 -14.00-23.24 豎直跨中 -3.72-11.29-15.01 豎直上邊緣0.00 -0.00-0.00 豎直下邊緣-10.50 -13.48-23.98 準永久組合作用彎矩表(kN.m/m) 部位池外土壓力池內(nèi)水壓力溫濕度作用準永久組合內(nèi)側(cè)-水平跨中2.91 - -2.91 水平邊緣 -10.04 -10.04 豎直跨中1.89 - -1.89 豎直上邊緣 -0.00 -0.00 豎直下邊緣 -11.53 -11.53外側(cè)-水平跨中 -4.52-10.47-14.99 水平邊緣-6.47 -12.25-

14、18.72 豎直跨中 -2.93-9.88-12.81 豎直上邊緣0.00 -0.00-0.00 豎直下邊緣-7.43 -11.79-19.22 (5)底板內(nèi)力: 計算跨度:Lx= 3.250m, Ly= 3.250m , 四邊固定 按雙向板計算. 1.池外填土,池內(nèi)無水時,荷載組合作用彎矩表(kN.m/m) 部位基本組合準永久組合上側(cè)-L向跨中5.413.85 B向跨中5.413.85下側(cè)-L向邊緣-13.08-9.32 B向邊緣-13.08-9.32 (6)配筋及裂縫: 配筋計算方法:按單筋受彎構(gòu)件計算板受拉鋼筋. 裂縫計算根據(jù)水池結(jié)構(gòu)規(guī)程附錄A公式計算. 式中 Mq 在作用效應準永久組合

15、下, 計算截面處的彎矩(N.mm) wmax 最大裂縫寬度(mm) 裂縫間受拉鋼筋應變不均勻系數(shù), 當1.0時, 取1.0 sq 按作用效應準永久組合計算的截面縱向受拉鋼筋應力(N/mm2) Es 鋼筋的彈性模量(N/mm2) c 最外層縱向受拉鋼筋的混凝土保護層厚度(mm) d 縱向受拉鋼筋直徑(mm) te 以有效受拉混凝土截面面積計算的縱向受拉鋼筋配筋率 縱向受拉鋼筋表面特征系數(shù) 1 系數(shù), 對受彎、大偏心受壓構(gòu)件取1=0 ; 對大偏心受拉構(gòu)件取 2 系數(shù)，對受彎構(gòu)件取2=1.0，對大偏心受壓構(gòu)件 取2=1-0.2h0/e0,對大偏心受拉構(gòu)件取2=1+0.35h0/e0。 按基本組合彎矩

16、計算配筋,按準永久組合彎矩計算裂縫,結(jié)果如下: L側(cè)池壁配筋及裂縫表(彎矩:kN.m/m, 面積:mm2/m, 裂縫:mm) 部位彎矩計算面積實配鋼筋實配面積裂縫寬度內(nèi)側(cè)-水平跨中4.16500D122005650.02 水平邊緣12.76500D122005650.08 豎直跨中2.67500D122005650.02 豎直上邊緣0.00500D122005650.00 豎直下邊緣14.64500D122005650.10外側(cè)-水平跨中-17.71500D122005650.13 水平邊緣-23.24500D122005650.16 豎直跨中-15.01500D122005650.11 豎直

17、上邊緣-0.00500D122005650.00 豎直下邊緣-23.98500D122005650.16 B側(cè)池壁配筋及裂縫表(彎矩:kN.m/m, 面積:mm2/m, 裂縫:mm) 部位彎矩計算面積實配鋼筋實配面積裂縫寬度內(nèi)側(cè)-水平跨中4.16500D122005650.02 水平邊緣12.76500D122005650.08 豎直跨中2.67500D122005650.02 豎直上邊緣0.00500D122005650.00 豎直下邊緣14.64500D122005650.10外側(cè)-水平跨中-17.71500D122005650.13 水平邊緣-23.24500D122005650.16

18、豎直跨中-15.01500D122005650.11 豎直上邊緣-0.00500D122005650.00 豎直下邊緣-23.98500D122005650.16 底板配筋及裂縫表(彎矩:kN.m/m, 面積:mm2/m, 裂縫:mm) 部位彎矩計算面積實配鋼筋實配面積裂縫寬度上側(cè)-L向跨中5.41800D141908100.02 B向跨中5.41800D141908100.02下側(cè)-L向邊緣-13.08800D141908100.04 B向邊緣-13.08800D141908100.04 裂縫驗算均滿足.3.5 混凝土工程量計算: (1)池壁: (L-t1)+(B-t1)2t1h2 = (3

19、.500-0.250)+(3.500-0.250)20.2503.500 = 11.38 m3 (2)底板: (L+2t2)(B+2t2)h3 = (3.500+20.400)(3.500+20.400)0.400 = 7.40 m3 (3)水池混凝土總方量 = 11.38+7.40 = 18.77 m31-1池壁計算：1 計算條件_計算板長= 3.500(m) ；計算板寬= 3.500(m) ；板厚= 250(mm)_板容重= 20.00(kN/m3) ；板自重荷載設(shè)計值= 6.00(kN/m2) 恒載分項系數(shù)= 1.20 ； 活載分項系數(shù)= 1.40 荷載設(shè)計值(不包括自重荷載): 三角形荷載= 60.00(kN/m2) _砼強度等級: C25, fc=11.90 N/mm2 支座縱筋級別: HRB335, fy=300.00 N/mm2 板底縱筋級別: HRB335, fy=300.00 N/mm2_混凝土保護層= 35(mm), 配筋計算as= 40(mm), 泊松比= 0.20_支撐條件= 四邊_上:自由_下:固定_左:固定_右:固定 角柱_左下:無_右下:無_右上:無_左上:無2 計算結(jié)果_