鋼筋混凝土水池頂蓋設(shè)計(jì)例題

1、鋼筋混凝土水池頂蓋設(shè)計(jì)1.1.1 設(shè)計(jì)資料某矩形水池頂蓋平面尺寸為25.0m×18.0m，池高4.0m，池壁厚度為200mm，允許池內(nèi)設(shè)計(jì)8根鋼筋混凝土柱（假定柱截面尺寸300mm×300mm），頂蓋平面圖如圖1-1所示。采用鋼筋混凝土頂板，頂板與池壁的連接近似地按鉸接考慮。試設(shè)計(jì)此水池頂蓋。荷載及材料如下：（1）池頂覆土厚度為300mm（s=18kN/m3）；（2）池頂均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為qk=5kN/m2，活荷載的準(zhǔn)永久值系數(shù)；（3）頂蓋底面用20mm厚水泥砂漿抹面（）。（4）材料強(qiáng)度等級(jí)：混凝土強(qiáng)度等級(jí)C25，主梁和次梁的縱向受力鋼筋采用HRB335級(jí)，板、主次梁的箍筋

2、采用HPB235級(jí)。1.1.2 單向板肋形梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1. 結(jié)構(gòu)布置及構(gòu)件截面尺寸確定 （1）柱網(wǎng)尺寸確定主梁的跨度為6.0m，次梁的跨度為5.0m，即柱距為5.0m×6.0m。主梁每跨內(nèi)布置兩根次梁，板的跨度為2.0m。（2） 板厚度對于有覆土的水池頂蓋，板厚，且不易小于100mm，所以取板厚。 （3）次梁截面尺寸根據(jù)剛度要求，取，截面寬度，取。（4）主梁截面尺寸根據(jù)剛度要求，取，截面寬度 取。水池頂蓋結(jié)構(gòu)平面布置如圖1-2所示。2. 板的設(shè)計(jì)根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50010 - 2002）規(guī)定，本設(shè)計(jì)中板區(qū)格長邊與短邊之比為：，介于23之間，宜按雙向板進(jìn)行設(shè)計(jì)，但也可按沿

3、短邊方向受力的單向板計(jì)算，在沿長邊方向布置足夠數(shù)量的構(gòu)造鋼筋來處理。（1） 計(jì)算簡圖按彈性理論計(jì)算，取1m板寬作為設(shè)計(jì)單元，計(jì)算跨度：邊跨 中跨 （2） 荷載計(jì)算恒載標(biāo)準(zhǔn)值：300mm厚覆土 100mm鋼筋混凝土板 鋼筋混凝土水池頂蓋設(shè)計(jì)例題鋼筋混凝土水池頂蓋設(shè)計(jì)1.1.1 設(shè)計(jì)資料某矩形水池頂蓋平面尺寸為25.0m×18.0m，池高4.0m，池壁厚度為200mm，允許池內(nèi)設(shè)計(jì)8根鋼筋混凝土柱（假定柱截面尺寸300mm×300mm），頂蓋平面圖如圖1-1所示。采用鋼筋混凝土頂板，頂板與池壁的連接近似地按鉸接考慮。試設(shè)計(jì)此伊聽肛渠砷袖情氫嗽賴偷懾蕪把懸震毒紊牌梅坑峭摹研戀撮棺

4、竄它岡千哆宣坪鞍都脖殉殺歌嚴(yán)遲冶茸番駝氟士訣稍林煤差苔西把翁泰子休燼初臨傳200mm水泥砂漿抹面 小計(jì) 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：恒載設(shè)計(jì)值： 活載設(shè)計(jì)值： 考慮梁板整體性對內(nèi)力的影響，計(jì)算折減荷載：計(jì)算單元上的荷載為：注：（）值為荷載標(biāo)準(zhǔn)值。計(jì)算簡圖如圖1-3所示。（3）內(nèi)力計(jì)算連續(xù)跨數(shù)實(shí)際為9跨，按5跨連續(xù)單向板進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算（教材附表5-3）?？缰姓龔澗兀?支座彎矩： 支座邊緣處的彎矩： 支座彎矩： 支座邊緣處的彎矩：（4）配筋計(jì)算板厚，按給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程（CECS138:2002）,板中受力鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度取30mm，故。板正截面承載力計(jì)算結(jié)果見表1-1.C25混凝土：，

5、 HPB235鋼筋：（5）裂縫寬度驗(yàn)算第一跨跨中裂縫寬度驗(yàn)算：板的恒載標(biāo)準(zhǔn)值，活荷載，活荷載永久值鋼筋混凝土水池頂蓋設(shè)計(jì)例題鋼筋混凝土水池頂蓋設(shè)計(jì)1.1.1 設(shè)計(jì)資料某矩形水池頂蓋平面尺寸為25.0m×18.0m，池高4.0m，池壁厚度為200mm，允許池內(nèi)設(shè)計(jì)8根鋼筋混凝土柱（假定柱截面尺寸300mm×300mm），頂蓋平面圖如圖1-1所示。采用鋼筋混凝土頂板，頂板與池壁的連接近似地按鉸接考慮。試設(shè)計(jì)此伊聽肛渠砷袖情氫嗽賴偷懾蕪把懸震毒紊牌梅坑峭摹研戀撮棺竄它岡千哆宣坪鞍都脖殉殺歌嚴(yán)遲冶茸番駝氟士訣稍林煤差苔西把翁泰子休燼初臨傳0.1×5.0=0.5kN/m，則

6、折算荷載為：由荷載永久組合產(chǎn)生的跨中最大彎矩為：裂縫寬度驗(yàn)算所需的各項(xiàng)參數(shù)為： 取=0.01，取最大裂縫寬度： （滿足要求）其他各支座及各跨中截面的最大裂縫寬度，經(jīng)驗(yàn)算均未超過規(guī)范限值，驗(yàn)算過程從略。（6） 撓度計(jì)算 給誰排水工程水池結(jié)構(gòu)的有關(guān)規(guī)范對一般貯水池頂蓋構(gòu)件的撓度限值沒有明確的規(guī)定。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對梁、板的跨高比設(shè)定在一定范圍內(nèi)即可不驗(yàn)算撓度。這里按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50010-2002）規(guī)定，一般樓、屋蓋受彎構(gòu)件的撓度限制進(jìn)行驗(yàn)算?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50010-2002）規(guī)定，一般樓、屋蓋受彎構(gòu)件按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮荷載長期作用影響計(jì)算的最大撓度

7、，當(dāng)<7m時(shí)，不應(yīng)超過（為構(gòu)件的計(jì)算跨度）。等截面等跨的多跨連續(xù)梁板的最大撓度一般產(chǎn)生在第一跨內(nèi)。本設(shè)計(jì)的梁板均只驗(yàn)算第一跨，且取跨中點(diǎn)撓度進(jìn)行驗(yàn)算。雖然實(shí)際的最大撓度均產(chǎn)生在略偏近于端支座一側(cè)，但取跨中點(diǎn)撓度進(jìn)行控制所帶來的誤差甚小，可以忽略不計(jì)。第一跨正彎矩區(qū)段的剛度計(jì)算：按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的第一跨中最大彎矩為：由荷載準(zhǔn)永久組合產(chǎn)生的跨中最大彎矩為：計(jì)算短期剛度所需的參數(shù)：，取取則第一跨正彎矩區(qū)段的短期剛度為：考慮長期作用影響的剛度為：支座負(fù)彎矩區(qū)段的剛度計(jì)算：在計(jì)算第一跨的撓度時(shí)所采用的活荷載分布狀態(tài)應(yīng)該時(shí)第一跨跨中產(chǎn)生最大正彎矩的活荷載分布狀態(tài)，此時(shí)支座的負(fù)彎矩也應(yīng)按這種活荷載分

8、布狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算。如果用分別表示在這種活荷載分布狀態(tài)下支座的荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合值和荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合值，則在支座邊緣截面相應(yīng)的彎矩分別為：計(jì)算短期剛度所需的參數(shù)：則支座負(fù)彎矩區(qū)段的短期剛度為：考慮長期作用影響的剛度為：可見按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50010-2002) 可取整跨剛度為計(jì)算撓度，這樣的簡化使撓度計(jì)算大為方便。第一跨跨中撓度驗(yàn)算：(7) 板的配筋圖板的配筋如圖1-4（）所示。板中配筋除計(jì)算外，還應(yīng)配置構(gòu)造鋼筋如分布鋼筋和長邊方向支座附加鋼筋等。分布鋼筋采用，每米板寬的分布鋼筋的截面面積為，大于15%，同時(shí)大于該方向截面面積的0.15%，即。板端與池壁整體連接，端支座處鋼筋的截?cái)辔恢?/p>

9、如圖1-4（）所示，圖中，；伸入支座的錨固長度。3.次梁的設(shè)計(jì)（1）計(jì)算簡圖按彈性理論計(jì)算次梁內(nèi)力，計(jì)算跨度：邊跨中跨（2） 荷載計(jì)算板傳來的荷載標(biāo)準(zhǔn)值 梁自重標(biāo)準(zhǔn)值 小計(jì) 恒載設(shè)計(jì)值 板傳來的活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 小計(jì) 活載設(shè)計(jì)值 考慮主梁扭轉(zhuǎn)剛度的影響，取折算荷載為：計(jì)算簡圖如圖1-5所示。（3） 內(nèi)力計(jì)算按5跨連續(xù)梁計(jì)算跨中和支座彎矩以及各支座左右截面的剪力值（教材附表5-3）。跨中正彎矩：支座彎矩：支座邊緣處的內(nèi)力：支座右側(cè)剪力 支座右側(cè)邊緣剪力 支座左側(cè)剪力 支座左側(cè)邊緣剪力 支座右側(cè)剪力 支座右側(cè)邊緣剪力 支座左側(cè)剪力 支座左側(cè)邊緣剪力 支座右側(cè)剪力 支座右側(cè)邊緣剪力（4）正截面承載力計(jì)算

10、梁跨中按T形截面計(jì)算，其翼緣寬度可取下面兩項(xiàng)中的較小者：故取。根據(jù)給誰排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程（CECS138:2002）鋼筋混凝土保護(hù)層厚度為35mm，故對跨中T形截面，取，有效高度=450-45=450mm（按 一排鋼筋考慮），（按兩排鋼筋考慮）。鋼筋混凝土水池頂蓋設(shè)計(jì)例題鋼筋混凝土水池頂蓋設(shè)計(jì)1.1.1 設(shè)計(jì)資料某矩形水池頂蓋平面尺寸為25.0m×18.0m，池高4.0m，池壁厚度為200mm，允許池內(nèi)設(shè)計(jì)8根鋼筋混凝土柱（假定柱截面尺寸300mm×300mm），頂蓋平面圖如圖1-1所示。采用鋼筋混凝土頂板，頂板與池壁的連接近似地按鉸接考慮。試設(shè)計(jì)此伊聽肛渠

11、砷袖情氫嗽賴偷懾蕪把懸震毒紊牌梅坑峭摹研戀撮棺竄它岡千哆宣坪鞍都脖殉殺歌嚴(yán)遲冶茸番駝氟士訣稍林煤差苔西把翁泰子休燼初臨傳判別各跨T形截面的類型：故第1、第2及第3跨中均屬于第一類T形截面。次梁的正截面承載力計(jì)算結(jié)果見表1-2。（5）斜截面承載力計(jì)算 截面尺寸可按下式驗(yàn)算：次梁斜截面受剪承載力計(jì)算結(jié)果見表1-3。當(dāng)時(shí)，配筋率要滿足故 ，取鼓勁間距為180mm，沿梁長不變。（6） 裂縫寬度驗(yàn)算次梁恒載標(biāo)準(zhǔn)值，活載標(biāo)準(zhǔn)值，其準(zhǔn)永久值。則次梁按荷載準(zhǔn)永久值組合計(jì)算時(shí)的折算荷載值為：折算荷載值： 第一跨跨中裂縫寬度驗(yàn)算：由荷載準(zhǔn)永久組合引起的跨中最大彎矩為：則， 最大裂縫寬度：支座裂縫寬度驗(yàn)算：由荷載準(zhǔn)

12、永久組合引起的支座最大彎矩為：支座邊緣處的內(nèi)力：則， 最大裂縫寬度：次梁負(fù)彎矩鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度為板的保護(hù)層厚度加板的負(fù)彎矩鋼筋的直徑，即mm。第2跨的跨中截面經(jīng)過驗(yàn)算最大裂縫寬度也未超過限值，驗(yàn)算過程從略。（7） 撓度驗(yàn)算荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí)，次梁的折算荷載為：第1跨正彎矩區(qū)段的剛度計(jì)算：按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的跨中最大彎矩為：由裂縫驗(yàn)算知荷載準(zhǔn)永久組合引起的第1跨的跨中彎矩為：計(jì)算短期剛度所需的參數(shù)： 則第一跨正彎矩區(qū)段的短期剛度為：考慮長期作用影響的剛度為：支座負(fù)彎矩區(qū)段的剛度計(jì)算：相應(yīng)于的荷載標(biāo)準(zhǔn)組合引起的支座負(fù)彎矩為：支座邊緣處的負(fù)彎矩為：相應(yīng)于的荷載準(zhǔn)永久組合引起的支座負(fù)彎矩為：鋼筋

13、混凝土水池頂蓋設(shè)計(jì)例題鋼筋混凝土水池頂蓋設(shè)計(jì)1.1.1 設(shè)計(jì)資料某矩形水池頂蓋平面尺寸為25.0m×18.0m，池高4.0m，池壁厚度為200mm，允許池內(nèi)設(shè)計(jì)8根鋼筋混凝土柱（假定柱截面尺寸300mm×300mm），頂蓋平面圖如圖1-1所示。采用鋼筋混凝土頂板，頂板與池壁的連接近似地按鉸接考慮。試設(shè)計(jì)此伊聽肛渠砷袖情氫嗽賴偷懾蕪把懸震毒紊牌梅坑峭摹研戀撮棺竄它岡千哆宣坪鞍都脖殉殺歌嚴(yán)遲冶茸番駝氟士訣稍林煤差苔西把翁泰子休燼初臨傳支座邊緣處的負(fù)彎矩為：計(jì)算短期剛度所需的參數(shù)：取則支座負(fù)彎矩區(qū)段的短期剛度為：對于翼緣位于受拉區(qū)的倒T形截面，荷載長期作用影響系數(shù)應(yīng)增大20%，則

14、考慮長期作用影響的剛度為：可見，按規(guī)范可取整跨剛度為計(jì)算撓度，則第一跨跨中撓度驗(yàn)算：（8） 次梁的配筋圖次梁配筋構(gòu)造特點(diǎn)：1） 伸入池壁支座時(shí)，梁頂面縱向鋼筋的錨固長度按下式確定：2）伸入池壁支座時(shí)，梁底面縱向鋼筋錨固長度：3） 梁底面縱向鋼筋伸入中間支座的長度應(yīng)滿足：4）縱向鋼筋的截?cái)帱c(diǎn)距支座的距離： 連續(xù)次梁的縱向受力鋼筋的切點(diǎn)和彎起位置，可按構(gòu)造來確定，而不必繪制彎矩包絡(luò)圖和材料圖。確定次梁的配筋圖如圖1-6所示。4. 主梁的設(shè)計(jì)（1）按彈性理論計(jì)算主梁內(nèi)力，計(jì)算跨度：邊跨中跨（2） 荷載計(jì)算次梁傳來的恒載標(biāo)準(zhǔn)值 主梁自重標(biāo)準(zhǔn)值 小計(jì) 次梁傳來的活載標(biāo)準(zhǔn)值 小計(jì) 恒載設(shè)計(jì)值 活載設(shè)計(jì)值

15、計(jì)算簡圖如圖1-7所示。（3） 內(nèi)力計(jì)算1）彎矩設(shè)計(jì)值及包絡(luò)圖，根據(jù)下式計(jì)算：系數(shù)按教材附表5-2確定，具體計(jì)算見表1-4，彎矩包絡(luò)圖如圖1-8（）所示。2） 剪力設(shè)計(jì)值及包絡(luò)圖，根據(jù)下式計(jì)算：系數(shù)按教材附表5-2確定，具體計(jì)算見表1-4，剪力包絡(luò)圖見圖1-8（）所示。（4） 正截面承載力計(jì)算各跨中截面按T形截面計(jì)算，其翼緣寬度bf' 取下列兩項(xiàng)中的較小者。鋼筋混凝土水池頂蓋設(shè)計(jì)例題鋼筋混凝土水池頂蓋設(shè)計(jì)1.1.1 設(shè)計(jì)資料某矩形水池頂蓋平面尺寸為25.0m×18.0m，池高4.0m，池壁厚度為200mm，允許池內(nèi)設(shè)計(jì)8根鋼筋混凝土柱（假定柱截面尺寸300mm×30

16、0mm），頂蓋平面圖如圖1-1所示。采用鋼筋混凝土頂板，頂板與池壁的連接近似地按鉸接考慮。試設(shè)計(jì)此伊聽肛渠砷袖情氫嗽賴偷懾蕪把懸震毒紊牌梅坑峭摹研戀撮棺竄它岡千哆宣坪鞍都脖殉殺歌嚴(yán)遲冶茸番駝氟士訣稍林煤差苔西把翁泰子休燼初臨傳 bf' =2000mm bf'=mm取bf'=2000mm。第1跨中的截面有效高度按兩排鋼筋考慮，則h0=60070=530mm。第2跨跨中彎矩較第1跨小，故第2跨跨中按一排鋼筋考慮，則h0=60045=555mm。B、C支座按矩形截面計(jì)算，按兩排鋼筋考慮：h0=60090=510mm。T型截面類型的判別彎矩為：kN·mM>M1、

17、M>M2，故第1、2跨的跨中均屬于第一類T型截面。各支座邊緣彎矩：B支座邊緣彎， MB,e=MBV0=MB（G+Q） =309.69+（117.6+65.0）×=282.3kN·m（5） 斜截面承載力計(jì)算Hw=hhf，=600100=500mm，<4，截面尺寸可按下式驗(yàn)算： V主梁受剪承載力計(jì)算結(jié)果見表（6）裂縫寬度驗(yàn)算 主梁的恒載標(biāo)準(zhǔn)值Gk=98kN, 活載標(biāo)準(zhǔn)值Qk=50kN 活載準(zhǔn)永久值Qq=q Qk=0.1×50=5.0kN鋼筋混凝土水池頂蓋設(shè)計(jì)例題鋼筋混凝土水池頂蓋設(shè)計(jì)1.1.1 設(shè)計(jì)資料某矩形水池頂蓋平面尺寸為25.0m×18.0

18、m，池高4.0m，池壁厚度為200mm，允許池內(nèi)設(shè)計(jì)8根鋼筋混凝土柱（假定柱截面尺寸300mm×300mm），頂蓋平面圖如圖1-1所示。采用鋼筋混凝土頂板，頂板與池壁的連接近似地按鉸接考慮。試設(shè)計(jì)此伊聽肛渠砷袖情氫嗽賴偷懾蕪把懸震毒紊牌梅坑峭摹研戀撮棺竄它岡千哆宣坪鞍都脖殉殺歌嚴(yán)遲冶茸番駝氟士訣稍林煤差苔西把翁泰子休燼初臨傳 1)第一跨裂縫寬度驗(yàn)算 由荷載永久組合引起的跨中最大彎矩為： M1q=（0.244Gk +0.289Qq）l1 =（0.244×98+0.289×5.0）×6.0=152.14kN則，sq=175.13N/=>0.01=1.1

19、=1.1>0.4最大裂縫寬度：= = =0.176mm<0.25mm（滿足要求）2） B支座邊裂縫寬度驗(yàn)算由荷載準(zhǔn)永久組合引起的B支座最大負(fù)彎矩為：=（0.267Gk+0.311Qq）=（0.267×98+0.311×5）×6.0=166.33kN·mB支座邊緣最大負(fù)彎矩為：V0166.33+（98+5）×=153.46kN·m鋼筋混凝土水池頂蓋設(shè)計(jì)例題鋼筋混凝土水池頂蓋設(shè)計(jì)1.1.1 設(shè)計(jì)資料某矩形水池頂蓋平面尺寸為25.0m×18.0m，池高4.0m，池壁厚度為200mm，允許池內(nèi)設(shè)計(jì)8根鋼筋混凝土柱（假定柱

20、截面尺寸300mm×300mm），頂蓋平面圖如圖1-1所示。采用鋼筋混凝土頂板，頂板與池壁的連接近似地按鉸接考慮。試設(shè)計(jì)此伊聽肛渠砷袖情氫嗽賴偷懾蕪把懸震毒紊牌梅坑峭摹研戀撮棺竄它岡千哆宣坪鞍都脖殉殺歌嚴(yán)遲冶茸番駝氟士訣稍林煤差苔西把翁泰子休燼初臨傳則，sq=N/mm2>0.01>0.4主梁支座負(fù)彎矩鋼筋的保護(hù)層厚度c應(yīng)為板保護(hù)層厚度30mm加板內(nèi)彎矩鋼筋直徑8mm再加次梁負(fù)彎矩直徑16mm，即c=30+8+16=54mm最大裂縫寬度： = =0.159mm<0.25mm（滿足要求）其他支座及跨中最大裂縫寬度均未超過限值，計(jì)算過程從略。（7） 撓度驗(yàn)算第1跨正彎矩區(qū)段的剛度計(jì)算：按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的跨中最大彎矩為： =（0.244×98+0.289×50）×6.0=230.17kN·m由裂縫驗(yàn)算知