特種結(jié)構(gòu)水池PPT

1、2022-6-5分類(lèi) 水池的荷載及荷載組合圓形水池的計(jì)算矩形水池的計(jì)算水池的設(shè)計(jì)與構(gòu)造計(jì)算例題3 3 水水池池3.1分類(lèi)矩形水池：施工方便，占地少，平面布置緊湊，適用于小型水池和深度較淺的大型水池圓形水池：受力合理，可采用預(yù)應(yīng)力混凝土。適用于200立方米的中型水池。3 3 水池水池3.1分類(lèi)3 3 水池水池3.2 水池的荷載與荷載組合水池主要荷載水池主要荷載3.2.1結(jié)構(gòu)上的作用3 3 水池水池3.2 水池的荷載與荷載組合3.2.1結(jié)構(gòu)上的作用3 3 水池水池3.2 水池的荷載與荷載組合3.2.1結(jié)構(gòu)上的作用3 3 水池水池3.2 水池的荷載與荷載組合3.2.1結(jié)構(gòu)上的作用3 3 水池水池3.

2、2 水池的荷載與荷載組合3.2.1結(jié)構(gòu)上的作用3 3 水池水池3.2 水池的荷載與荷載組合3.2.1結(jié)構(gòu)上的作用3 3 水池水池3.2 水池的荷載與荷載組合3.2.1結(jié)構(gòu)上的作用3 3 水池水池3.2 水池的荷載與荷載組合3.2.2池頂荷載永久荷載：頂板自重、防水層重、覆土層重等，均按實(shí)際計(jì)算可變荷載：活荷載和雪荷載，不同時(shí)考慮，取大者。活載是考慮池頂走人、行車(chē)、堆放物品等引起的重力，應(yīng)按實(shí)際考慮，一般可取1.5kN/m2。3 3 水池水池3.2 水池的荷載與荷載組合3.2.3池壁荷載水平方向的水壓力和土壓力水壓力（按三角形分布）3 3 水池水池3.2 水池的荷載與荷載組合wwwkHp設(shè)計(jì)水深

3、，池頂下設(shè)計(jì)水深，池頂下200200300mm300mm，簡(jiǎn)化起見(jiàn)取凈高，簡(jiǎn)化起見(jiàn)取凈高3.2.3池壁荷載水平方向的水壓力和土壓力土壓力池頂：池底：（按主動(dòng)土壓力算）無(wú)地下水時(shí)有地下水時(shí)3 3 水池水池3.2 水池的荷載與荷載組合245tan211hhpssk245tan212nsskHhhp245tan212wwnsskHHHhhp覆土厚度覆土厚度頂板厚度頂板厚度池壁凈高池壁凈高地下水位高地下水位高地下水位以地下水位以下填土重度下填土重度3.2.3池壁荷載地面活荷載引起的附加側(cè)壓力地下水壓力在池壁底部標(biāo)準(zhǔn)值3 3 水池水池3.2 水池的荷載與荷載組合245tan2kqkqpwwwHp3.2.

4、3池壁荷載各種側(cè)壓力的組合當(dāng)池底處于地下水位以上， 頂端外側(cè)壓力組合標(biāo)準(zhǔn)值為： 底端側(cè)壓力組合標(biāo)準(zhǔn)值為當(dāng)池底處于地下水位以下，底端側(cè)壓力組合標(biāo)準(zhǔn)值為3 3 水池水池3.2 水池的荷載與荷載組合11skqkkppp22skqkkpppwkskqkkpppp223.2.4池底荷載與地基土反力地基反力的組成（1）由池頂活荷載引起，?。?）由池頂覆土引起，?。?）由頂板自重 、池壁自重 及支柱自重 引起，取單位面積自重和。3 3 水池水池3.2 水池的荷載與荷載組合2kN/m5 . 1kq)kN/m(2sq)kN(rG)kN(wG)kN(cGAGGGqqpcwrskn3.2.5荷載組合地下式水池的荷載

5、組合（1）池內(nèi)滿水，池外無(wú)土（回填前的試水階段）（2）池內(nèi)無(wú)水，池外有土（使用階段放空）（3）池內(nèi)有水，池外有土（使用階段滿池）地面式水池（1）池內(nèi)滿水（2）池內(nèi)滿水及溫（濕）差作用（無(wú)保溫措施）3 3 水池水池3.2 水池的荷載與荷載組合3.3.1池壁計(jì)算基本假定（1）材料是均質(zhì)的、彈性的、各向同性的；（2）池壁厚度h遠(yuǎn)小于池壁半徑；（3）結(jié)構(gòu)各點(diǎn)的位移遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于池壁厚度；（4）垂直于池壁中曲面方向的法向應(yīng)力可忽略。3 3 水池水池3.3 圓形水池的計(jì)算基本原理圓柱殼理論3 3 水池水池3.3 圓形水池的計(jì)算基本原理圓柱殼理論底端固結(jié)，頂端自由環(huán)向拉力豎向彎矩剪力3 3 水池水池3.3 圓形水

6、池的計(jì)算prkNN2pHkMxMxpHkVxVx內(nèi)力系數(shù)查表，內(nèi)力系數(shù)查表，與與h, ,d和豎向位和豎向位置置x xH H有關(guān)有關(guān)基本原理內(nèi)力分析3 3 水池水池3.3 圓形水池的計(jì)算表明：表明： 大到一大到一定程度，底部固定程度，底部固端約束的影響擴(kuò)端約束的影響擴(kuò)展不到另一端展不到另一端dhH/2環(huán)向內(nèi)力環(huán)向內(nèi)力3 3 水池水池3.3 圓形水池的計(jì)算基本原理內(nèi)力分析表明：表明： 越大，越大，環(huán)向力抵抗的荷環(huán)向力抵抗的荷載也越多，壁底載也越多，壁底彎矩隨彎矩隨 的增的增大而迅速減小。大而迅速減小。dhH/2豎向彎矩豎向彎矩dhH /2基本原理內(nèi)力分析3 3 水池水池3.3 圓形水池的計(jì)算表明：

7、表明： 時(shí)，時(shí)，上端邊界彎矩幾上端邊界彎矩幾乎傳不到下端。乎傳不到下端。池壁高度相對(duì)較池壁高度相對(duì)較小時(shí)才可能傳到小時(shí)才可能傳到下端不可忽略。下端不可忽略。8/2dhH上端邊界彎矩的影響上端邊界彎矩的影響基本原理分類(lèi)與簡(jiǎn)化3 3 水池水池3.3 圓形水池的計(jì)算)4 . 2(88. 22rhdhH即長(zhǎng)壁池長(zhǎng)壁池88. 22dhH短壁池短壁池簡(jiǎn)化：簡(jiǎn)化：2 . 02dhH按豎向懸臂構(gòu)件計(jì)算，環(huán)筋按構(gòu)造配置，有蓋池，頂蓋可作為壁頂側(cè)向支撐時(shí)，池壁為上下端都有支撐的豎向受力構(gòu)件。652dhH忽略兩端約束，按兩端自由的薄壁圓筒分析652 . 02dhH不能忽略環(huán)向力和壁端約束作用，按圓柱形薄殼分析3.3

8、.2頂蓋與底板的計(jì)算頂蓋計(jì)算（1）現(xiàn)澆圓形平板或圓心加柱的圓形平板頂蓋在荷載作用下一般按彈性理論計(jì)算。（2）現(xiàn)澆整體式無(wú)梁樓蓋頂板，一般可采用彈性理論計(jì)算方法中“經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法”，僅考慮均布荷載滿布的情況。3 3 水池水池3.3 圓形水池的計(jì)算3.3.2頂蓋與底板的計(jì)算底板計(jì)算（1）整體式：有支柱底板，假定地基反力均勻分布，計(jì)算同頂板；無(wú)支柱的圓板，直徑不大，按均勻分布計(jì)算；直徑較大，根據(jù)有無(wú)地下水確定計(jì)算方法。無(wú)地下水，按彈性地基上的圓板來(lái)確定池底地基土反力分布規(guī)律；有地下水，按均勻分布荷載計(jì)算；池底處于地下水位變化幅度內(nèi)，按兩種情況分別計(jì)算，取不利。（2）分離式：由構(gòu)造確定。3 3 水池水池3

9、.3 圓形水池的計(jì)算3 3 水池水池3.4 矩形水池的計(jì)算3 3 水池水池3.4 矩形水池的計(jì)算有蓋有蓋無(wú)蓋無(wú)蓋3.4.1池壁計(jì)算淺池的計(jì)算開(kāi)敞式3 3 水池水池3.4 矩形水池的計(jì)算水壓力水壓力3.4.1池壁計(jì)算淺池的計(jì)算開(kāi)敞式3 3 水池水池3.4 矩形水池的計(jì)算土壓力土壓力3.4.1池壁計(jì)算淺池的計(jì)算有頂蓋池壁與頂板線剛度之比大于53 3 水池水池3.4 矩形水池的計(jì)算水壓力水壓力3.4.1池壁計(jì)算淺池的計(jì)算有頂蓋池壁與頂板線剛度之比大于53 3 水池水池3.4 矩形水池的計(jì)算土壓力土壓力3.4.1池壁計(jì)算淺池的計(jì)算角隅彎矩 豎向單向受力構(gòu)件或等代框架所得彎矩在池壁水平方向的中段是比較符

10、合實(shí)際的，但在兩端偏大，這是因?yàn)樵谒氐乃慕翘?，?cè)壓力是沿雙向傳遞的，且沿水平傳遞的比例較大，這些水平傳遞的側(cè)壓力在池壁兩端產(chǎn)生較大的水平彎矩，常把這些水平彎矩稱(chēng)作池壁的角隅彎矩3 3 水池水池3.4 矩形水池的計(jì)算3.4.1池壁計(jì)算淺池的計(jì)算角隅彎矩3 3 水池水池3.4 矩形水池的計(jì)算2mpHMc池壁側(cè)向池壁側(cè)向分布荷載分布荷載最大值最大值沿池壁高度的最大沿池壁高度的最大值值3.4.1池壁計(jì)算淺池的計(jì)算角隅彎矩分布規(guī)律3 3 水池水池3.4 矩形水池的計(jì)算頂邊彈性固定頂邊彈性固定頂邊鉸支頂邊鉸支頂邊自由頂邊自由3.4.1池壁計(jì)算深池的計(jì)算由彈性理論知，在側(cè)向土壓力或液體壓力作用下，池壁豎向

11、彎矩自下而上衰減很快，在H2a處已很小，可忽略上部H-2a范圍內(nèi)： 按水平框架計(jì)算水平彎矩下部2a范圍內(nèi)矩： 按雙向板水池計(jì)算3 3 水池水池3.4 矩形水池的計(jì)算3.4.1池壁計(jì)算水平框架，上部H-2a范圍節(jié)點(diǎn)彎矩：跨中彎矩：水平軸力：3 3 水池水池3.4 矩形水池的計(jì)算11222kakbpMMMMyDCBA1128222kakbpapMyya1128222kakbpbpMyybbaIIabk2bpNya2apNyb3.4.1池壁計(jì)算雙向板式水池的計(jì)算彎矩分配法 雙向板式水池的各池壁可看作三邊固定、頂端鉸支或三邊固定、頂部自由的雙向板。板上承受三角形或梯形的側(cè)向荷載。先按雙向板計(jì)算表格計(jì)算

12、各固定板的固端彎矩，再計(jì)算出相鄰交線上的不平衡彎矩，把不平衡彎矩按相鄰池壁的線剛度分配給相鄰池壁，池壁兩端最后水平彎矩等于固端彎矩與分配彎矩的代數(shù)和，則跨中水平彎矩也能求得。3 3 水池水池3.4 矩形水池的計(jì)算3.4.1池壁計(jì)算雙向板式水池的計(jì)算彎矩分配法 若池壁與池底為彈性嵌固，側(cè)向荷載在池壁底部產(chǎn)生的固端彎矩和地基靜反力在底板邊沿產(chǎn)生的固端彎矩會(huì)形成節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩，按池壁與池底線剛度分配不平衡彎矩，則池壁與池底端部彎矩等于各自的固端彎矩與分配彎矩的代數(shù)和。池壁底端彎矩為豎向彎矩。3 3 水池水池3.4 矩形水池的計(jì)算3.4.1池壁計(jì)算雙向板式水池的計(jì)算彎矩分配法 若池壁下端為固定端，按雙

13、向板計(jì)算表格算得的池壁底邊豎向彎矩即為最后彎矩。 側(cè)向荷載在池壁內(nèi)引起水平方向軸向力，可取雙向板相鄰池壁的支座反力，按雙向板邊緣反力計(jì)算表計(jì)算。3 3 水池水池3.4 矩形水池的計(jì)算3.4.2頂蓋與底板的計(jì)算頂蓋的計(jì)算同樓蓋底板單向板或雙向板 單向受力的底板，沿短向截取池底寬m，按單跨板或多跨連續(xù)板計(jì)算。作用于板上的荷載為池蓋、池壁、上部設(shè)備及活荷載等（G）作用下的地基反力p G/A(A池底面積） 。但應(yīng)考慮池壁下端的彎矩作為力偶荷載作用于兩端。底板所受軸力等于其兩端池壁下端的剪力。3 3 水池水池3.4 矩形水池的計(jì)算3.4.2頂蓋與底板的計(jì)算頂蓋的計(jì)算同樓蓋底板單向板或雙向板 雙向受力的池

14、底沿x，y軸兩個(gè)方向截取池底各寬1m，分別按單跨板或多跨連續(xù)板計(jì)算。且作用于每隔池底上的荷載p0應(yīng)沿x，y方向按pxyp0、 py(1-y)p0分配，y由雙向板的計(jì)算系數(shù)查用，其他計(jì)算同單向受力板3 3 水池水池3.4 矩形水池的計(jì)算3.5.1圓形水池初擬尺寸高度：3.54m（容量50500方） 4.04.5m（容量6002000方）直徑：由高度和容量求得壁厚：180mm； 120mm（單層配筋的小水池）頂、底板厚： 100mm支座截面應(yīng)滿足3 3 水池水池3.5 水池的設(shè)計(jì)與構(gòu)造07 . 0bhfVt不滿足加大板厚不滿足加大板厚3.5.1圓形水池計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算直徑d：按池壁截面軸線確定計(jì)算高度

15、H：按池壁與頂蓋和底板的連接方式確定上下端均為整體連接 上端按彈性固定，下端按固定， H取凈高Hn+頂板厚度一半 兩端均彈性固定計(jì)算時(shí)， H取Hn+頂板厚度一半+底板厚度一半 3 3 水池水池3.5 水池的設(shè)計(jì)與構(gòu)造3.5.1圓形水池計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算直徑d：按池壁截面軸線確定計(jì)算高度H：按池壁與頂蓋和底板的連接方式確定上下端均為非整體連接 H取至連接面處上下端均為鉸接， H取至鉸接中心。 3 3 水池水池3.5 水池的設(shè)計(jì)與構(gòu)造3.5.1圓形水池計(jì)算簡(jiǎn)圖支承條件池壁底端作為固定支承的條件：（1）池壁底端與底板整體連接；（2）h1h;（3）a1h，且a2 a1;（4）地基良好，地基土為低壓縮性或中壓

16、縮性（壓縮系數(shù)a1-20.5）池壁底端整體連接而不滿足以上條件，則應(yīng)按彈性固定計(jì)算。 3 3 水池水池3.5 水池的設(shè)計(jì)與構(gòu)造3.5.1圓形水池計(jì)算簡(jiǎn)圖支承條件池壁頂端：（1）無(wú)頂蓋或頂板擱置于池壁上，自由邊界（2）擱置如圖，則池內(nèi)水壓力下按自由端計(jì)算，池外土壓力作用下按鉸支計(jì)算。（3）池壁與頂板整體連接且配筋可承受端彎矩時(shí)，按彈性固定計(jì)算；只配抗剪鋼筋，按鉸接計(jì)算。3 3 水池水池3.5 水池的設(shè)計(jì)與構(gòu)造3.5.1圓形水池池壁截面設(shè)計(jì)（1）計(jì)算所需的環(huán)向鋼筋和豎向鋼筋（2）按環(huán)向拉力作用下不允許出現(xiàn)裂縫的要求驗(yàn)算池壁厚度（3）驗(yàn)算豎向彎矩作用下的裂縫寬度（4）按斜截面受剪承載力要求驗(yàn)算池壁厚

17、度3 3 水池水池3.5 水池的設(shè)計(jì)與構(gòu)造3.5.1圓形水池池壁截面設(shè)計(jì)（1）環(huán)向鋼筋 根據(jù)環(huán)向拉力按軸心受拉構(gòu)件的正截面承載力公式計(jì)算。豎向分段，每段取最大環(huán)向應(yīng)力確定本段配筋?？紤]溫（濕）差引起的內(nèi)力時(shí)，再加環(huán)向彎矩，按偏心受拉正截面承載力公式計(jì)算。鋼筋應(yīng)對(duì)稱(chēng)布置于池壁內(nèi)外兩側(cè)。3 3 水池水池3.5 水池的設(shè)計(jì)與構(gòu)造3.5.1圓形水池池壁截面設(shè)計(jì)（2）豎向鋼筋 按豎向彎矩計(jì)算。當(dāng)軸向壓力Nx較大，相對(duì)偏心距2時(shí)，按偏心受壓構(gòu)件計(jì)算。池壁頂、中間和底端分別按最不利正負(fù)彎矩計(jì)算內(nèi)、外側(cè)豎向鋼筋。布置在環(huán)向鋼筋外側(cè)?？汕袛唷? 3 水池水池3.5 水池的設(shè)計(jì)與構(gòu)造3.5.1圓形水池池壁截面設(shè)計(jì)

18、（3）環(huán)向抗裂 3 3 水池水池3.5 水池的設(shè)計(jì)與構(gòu)造若不滿足要求，應(yīng)增大池壁厚度或提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)。3.5.1圓形水池池壁截面設(shè)計(jì)（4）豎向裂縫驗(yàn)算 清水池、給水處理池 0.25mm 污水處理池 0.2mm3 3 水池水池3.5 水池的設(shè)計(jì)與構(gòu)造3.5.1圓形水池構(gòu)造要求（1）厚度壁厚：180mm； 120mm（單層配筋的小水池）頂板厚： 肋梁板100mm 無(wú)梁板120mm底板厚： 肋梁板120mm 無(wú)梁板150mm3 3 水池水池3.5 水池的設(shè)計(jì)與構(gòu)造3.5.1圓形水池構(gòu)造要求（2）池壁鋼筋直徑：環(huán)向鋼筋6mm； 豎向鋼筋8mm。間距：70250mm 200mm，壁厚30m）3 3 水池水池3.5 水池的設(shè)計(jì)與構(gòu)造3.5.2矩形水池抗震構(gòu)造同圓形水池。池壁拐角處的連接構(gòu)造。當(dāng)設(shè)防烈度為8、9度時(shí)，拐角處的里外層水平鋼筋配筋率0.3，伸入兩側(cè)池壁內(nèi)的長(zhǎng)度不應(yīng)小于1.0m。3 3