反洗水池及清水池

1、矩形水池設(shè)計(jì)(甘肅金昌)項(xiàng)目名稱構(gòu)件編號(hào)日期設(shè)計(jì)校對(duì)審核執(zhí)行規(guī)范:混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50010-2010), 本文簡(jiǎn)稱混凝土規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50007-2011), 本文簡(jiǎn)稱地基規(guī)范給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50069-2002), 本文簡(jiǎn)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(jì)規(guī)程(CECS 138-2002), 本文簡(jiǎn)稱水池結(jié)構(gòu)規(guī)程鋼筋：d - HPB300; D - HRB335; E - HRB400; F - RRB400; G - HRB500; P - HRBF335; Q - HRBF400; R - HRBF500-1 基本資料1

2、.1 幾何信息 水池類型: 無(wú)頂蓋 半地上 長(zhǎng)度L=22.400m, 寬度B=19.000m, 高度H=3.800m, 底板底標(biāo)高=-3.500m 池底厚h3=500mm, 池壁厚t1=400mm,底板外挑長(zhǎng)度t2=400mm 注：地面標(biāo)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=150.0kPa, 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(biāo)高-10.000m,池內(nèi)水深2.000m, 池內(nèi)水重度10.00kN/m3, 浮托力折減系數(shù)1

3、.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(xiàng)系數(shù): 水池自重1.20, 其它1.27 活荷載分項(xiàng)系數(shù): 地下水壓1.27, 其它1.27 活荷載準(zhǔn)永久值系數(shù): 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(jí)C30, 重度25.00kN/m3, 泊松比0.20 縱筋保護(hù)層厚度(mm): 池壁(內(nèi)40,外35), 底板(上40,下50) 鋼筋級(jí)別: HRB

4、400, 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(jì)算 構(gòu)造配筋采用 混凝土規(guī)范GB50010-20102 計(jì)算內(nèi)容(1) 地基承載力驗(yàn)算(2) 抗浮驗(yàn)算(3) 荷載計(jì)算(4) 內(nèi)力(考慮溫度作用)計(jì)算(5) 配筋計(jì)算(6) 裂縫驗(yàn)算(7) 混凝土工程量計(jì)算3 計(jì)算過程及結(jié)果 單位說明: 彎矩:kN.m/m 鋼筋面積:mm2 裂縫寬度:mm 計(jì)算說明：雙向板計(jì)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(jì)算按長(zhǎng)期效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合.3.1 地基承載力驗(yàn)算3.1.1 基底壓

5、力計(jì)算 (1)水池自重Gc計(jì)算 池壁自重G2=2×(L+B)-4×t1×H-h3×t1×c =2×(22.400+19.000)-4×0.400×3.800-0.500×0.400×25.00=2679.60kN 底板自重G3=(L+2×t2)×(B+2×t2)×h3×c =(22.400+2×0.400)×(19.000+2×0.400)×0.500×25.00= 5742.00kN 水池結(jié)構(gòu)自

6、重Gc=G2+G3=8421.60 kN (2)池內(nèi)水重Gw計(jì)算 池內(nèi)水重Gw=(L-2×t1)×(B-2×t1)×Hw×rw =(22.400-2×0.400)×(19.000-2×0.400)×2.000×10.00= 7862.40 kN (3)覆土重量計(jì)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= 33.760×(3.500-0.500)×18.000 = 1823.04 kN 基底以上的覆蓋土總重量Gt = Gt1

7、+ Gt2 = 1823.04 kN 基底以上的地下水總重量Gs = Gs1 + Gs2 = 0.00 kN (4)活荷載作用Gh 地面活荷載作用力Gh2= 33.760×10.00= 337.60 kN 活荷載作用力總和Gh=Gh2=337.60= 337.60 kN (5)基底壓力Pk 基底面積: A=(L+2×t2)×(B+2×t2)=23.200×19.800 = 459.36 m2 基底壓強(qiáng): Pk=(Gc+Gw+Gt+Gs+Gh)/A =(8421.60+7862.40+1823.04+0.00+337.60)/459.360= 4

8、0.15 kN/m23.1.2 修正地基承載力 (1)計(jì)算基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度rm rm=18.00kN/m3 (2)計(jì)算基礎(chǔ)底面以下土的重度r 地下水位于底板下1m以下，不考慮地下水作用，r=18.00kN/m3 (3)根據(jù)地基規(guī)范的要求，修正地基承載力: fa = fak + b (b - 3) + dm(d - 0.5) = 150.00+0.00×18.00×(6.000-3)+1.00×18.00×(3.500-0.5) = 204.00 kPa3.1.3 結(jié)論: Pk=40.15 < fa=204.00 kPa, 地基承載力滿足

9、要求。3.2 抗浮驗(yàn)算 由于地下水位低于池底標(biāo)高,不需要進(jìn)行本項(xiàng)驗(yàn)算3.3 荷載計(jì)算3.3.1 池壁荷載計(jì)算: (1)池外荷載: 主動(dòng)土壓力系數(shù)Ka= 0.33 側(cè)向土壓力荷載組合(kN/m2):部位(標(biāo)高)土壓力標(biāo)準(zhǔn)值水壓力標(biāo)準(zhǔn)值活載標(biāo)準(zhǔn)值基本組合準(zhǔn)永久組合池壁頂端(0.300)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(biāo)準(zhǔn)值= 20.00 kN/m2, 基本組合設(shè)計(jì)值= 25.40 kN/m23.3.2 底板荷載計(jì)算(池內(nèi)無(wú)水，池外填土):

10、 水池結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值Gc= 8421.60kN 基礎(chǔ)底面以上土重標(biāo)準(zhǔn)值Gt= 1823.04kN 基礎(chǔ)底面以上水重標(biāo)準(zhǔn)值Gs= 0.00kN 基礎(chǔ)底面以上活載標(biāo)準(zhǔn)值Gh= 337.60kN 水池底板以上全部豎向壓力基本組合: Qb = (8421.60×1.20+1823.04×1.27+0.00×1.27+337.60×1.27)/459.360 = 27.97kN/m2 水池底板以上全部豎向壓力準(zhǔn)永久組合: Qbe = (8421.60+1823.04+0.00×1.00+1.50×425.600×0.40+10.00&

11、#215;33.760×0.40)/459.360 = 23.15kN/m2 板底均布凈反力基本組合: Q = 27.97-0.500×25.00×1.20 = 12.97 kN/m2 板底均布凈反力準(zhǔn)永久組合: Qe = 23.15-0.500×25.00 = 10.65 kN/m23.3.3 底板荷載計(jì)算(池內(nèi)有水，池外無(wú)土): 水池底板以上全部豎向壓力基本組合: Qb = 8421.60×1.20+(21.600×18.200×2.000)×10.00×1.27/459.360 = 43.74kN/

12、m2 板底均布凈反力基本組合: Q = 43.74-(0.500×25.00×1.20+2.000×10.00×1.27) = 3.34kN/m2 水池底板以上全部豎向壓力準(zhǔn)永久組合: Qbe = 8421.60+(21.600×18.200×2.000)×10.00/459.360 = 35.45kN/m2 板底均布凈反力準(zhǔn)永久組合: Qe = 35.45-(0.500×25.00+2.000×10.00) = 2.95kN/m23.4 內(nèi)力,配筋及裂縫計(jì)算 彎矩正負(fù)號(hào)規(guī)則: 池壁:內(nèi)側(cè)受拉為正,外側(cè)受

13、拉為負(fù) 底板:上側(cè)受拉為正,下側(cè)受拉為負(fù) 荷載組合方式: 1.池外土壓力作用(池內(nèi)無(wú)水，池外填土) 2.池內(nèi)水壓力作用(池內(nèi)有水，池外無(wú)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(jì)算跨度: Lx= 22.000 m, Ly= 3.300 m , 三邊固定,頂邊自由 池壁類型: 淺池壁,其它荷載作用下,按豎向單向板計(jì)算 溫濕度應(yīng)力按雙向板計(jì)算 池外土壓力作用角隅處彎矩(kN.m/m): 基本組合:-37.51, 準(zhǔn)永久組合:-21.90 池內(nèi)水壓力作用角隅處彎矩(kN.m/m): 基本組合:28.77, 準(zhǔn)永久組合:22.65 基本組合作用彎矩表(kN.m

14、/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0.00 - -0.00 水平邊緣 -28.77 -28.77 豎直跨中 - - -12.87 豎直上邊緣 -0.00 -0.00 豎直下邊緣 -46.10 -46.10外側(cè)-水平跨中 -0.00-34.41-34.41 水平邊緣-37.51 -31.45-68.97 豎直跨中-2.650.00-12.87-15.52 豎直上邊緣0.00 -0.00-0.00 豎直下邊緣-56.24 -19.65-75.89 準(zhǔn)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(zhǔn)永久組合內(nèi)側(cè)-水平跨中0.00 - -0.00

15、水平邊緣 -22.65 -22.65 豎直跨中0.00 - -0.00 豎直上邊緣 -0.00 -0.00 豎直下邊緣 -36.30 -36.30外側(cè)-水平跨中 -0.00-30.11-30.11 水平邊緣-21.90 -27.52-49.41 豎直跨中 -0.00-11.26-11.26 豎直上邊緣0.00 -0.00-0.00 豎直下邊緣-35.09 -17.19-52.28 (4)B側(cè)池壁內(nèi)力: 計(jì)算跨度: Lx= 18.600 m, Ly= 3.300 m , 三邊固定,頂邊自由 池壁類型: 淺池壁,其它荷載作用下,按豎向單向板計(jì)算 溫濕度應(yīng)力按雙向板計(jì)算 池外土壓力作用角隅處彎矩(k

16、N.m/m): 基本組合:-37.51, 準(zhǔn)永久組合:-21.90 池內(nèi)水壓力作用角隅處彎矩(kN.m/m): 基本組合:28.77, 準(zhǔn)永久組合:22.65 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0.00 - -0.00 水平邊緣 -28.77 -28.77 豎直跨中 - - -12.87 豎直上邊緣 -0.00 -0.00 豎直下邊緣 -46.10 -46.10外側(cè)-水平跨中 -0.00-34.41-34.41 水平邊緣-37.51 -31.45-68.97 豎直跨中-2.650.00-12.87-15.52 豎直上邊緣0.00 -0.

17、00-0.00 豎直下邊緣-56.24 -19.65-75.89 準(zhǔn)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(zhǔn)永久組合內(nèi)側(cè)-水平跨中0.00 - -0.00 水平邊緣 -22.65 -22.65 豎直跨中0.00 - -0.00 豎直上邊緣 -0.00 -0.00 豎直下邊緣 -36.30 -36.30外側(cè)-水平跨中 -0.00-30.11-30.11 水平邊緣-21.90 -27.52-49.41 豎直跨中 -0.00-11.26-11.26 豎直上邊緣0.00 -0.00-0.00 豎直下邊緣-35.09 -17.19-52.28 (5)底板內(nèi)力: 計(jì)算跨度:

18、Lx= 22.000m, Ly= 18.600m , 四邊簡(jiǎn)支+池壁傳遞彎矩 按雙向板計(jì)算. 1.池外填土,池內(nèi)無(wú)水時(shí),荷載組合作用彎矩表(kN.m/m) 基本組合作用彎矩表 部位簡(jiǎn)支基底反力池壁傳遞彎矩彎矩疊加上側(cè)-L向跨中201.49 -169.95 B向跨中260.32 -219.13下側(cè)-L向邊緣0.00-75.89-75.89 B向邊緣0.00-75.89-75.89 L向跨中 -31.55 - B向跨中 -41.19 - 準(zhǔn)永久組合作用彎矩表 部位簡(jiǎn)支基底反力池壁傳遞彎矩彎矩疊加上側(cè)-L向跨中165.43 -143.70 B向跨中213.73 -185.36下側(cè)-L向邊緣0.00-

19、52.28-52.28 B向邊緣0.00-52.28-52.28 L向跨中 -21.73 - B向跨中 -28.37 - 2.池內(nèi)有水,池外無(wú)土?xí)r,荷載組合作用彎矩表(kN.m/m) 基本組合作用彎矩表 部位簡(jiǎn)支基底反力池壁傳遞彎矩彎矩疊加上側(cè)-L向跨中51.8319.1670.99 B向跨中66.9625.0291.98 L向邊緣0.0046.1046.10 B向邊緣0.0046.1046.10 準(zhǔn)永久組合作用彎矩表 部位簡(jiǎn)支基底反力池壁傳遞彎矩彎矩疊加上側(cè)-L向跨中45.8115.0960.89 B向跨中59.1819.7078.88 L向邊緣0.0036.3036.30 B向邊緣0.00

20、36.3036.30 (6)配筋及裂縫: 配筋計(jì)算方法:按單筋受彎構(gòu)件計(jì)算板受拉鋼筋. 裂縫計(jì)算根據(jù)水池結(jié)構(gòu)規(guī)程附錄A公式計(jì)算. 式中 Mq 在作用效應(yīng)準(zhǔn)永久組合下, 計(jì)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(yīng)變不均勻系數(shù), 當(dāng)<0.4時(shí), 取0.4; 當(dāng)>1.0時(shí), 取1.0 sq 按作用效應(yīng)準(zhǔn)永久組合計(jì)算的截面縱向受拉鋼筋應(yīng)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(hù)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(jì)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

21、數(shù), 對(duì)受彎、大偏心受壓構(gòu)件取1=0 ; 對(duì)大偏心受拉構(gòu)件取 2 系數(shù)，對(duì)受彎構(gòu)件取2=1.0，對(duì)大偏心受壓構(gòu)件 取2=1-0.2×h0/e0,對(duì)大偏心受拉構(gòu)件取2=1+0.35×h0/e0。 按基本組合彎矩計(jì)算配筋,按準(zhǔn)永久組合彎矩計(jì)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(jì)算面積實(shí)配鋼筋實(shí)配面積裂縫寬度內(nèi)側(cè)-水平跨中0.00800E141908100.00 水平邊緣28.77800E141908100.14 豎直跨中-12.87800E141908100.07 豎直上邊緣0.00800E141908100.00 豎直下邊緣46.10800E141709060.19外側(cè)-水平跨中-34.41800E141908100.18 水平邊緣-68.97800E1415010260.20