水池混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指南及規(guī)定

水池混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指南及規(guī)定工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指南及規(guī)定第六冊(cè)水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指南（共八冊(cè)）中冶京誠(chéng)工程技術(shù)有限公司工業(yè)建筑院二○○五年七月目錄材料………2二．水、土壓力計(jì)算…………3三．側(cè)壁內(nèi)力計(jì)算……………4四．底板內(nèi)力計(jì)算……………6五．配筋計(jì)算…………………9六．裂縫寬度驗(yàn)算……………9七．側(cè)壁、底板厚度擬定…………………10八．抗浮驗(yàn)算………………11九．工況組合………………11十．構(gòu)造要求………………11十一．按強(qiáng)度及裂縫寬度控制的最大彎矩值（附表三）…14十二．例題……………………26編制：李緒華審核：孫衍法編程：覃嘉仕鋼鐵廠的設(shè)計(jì)中會(huì)經(jīng)常遇到水池，無(wú)論是煉鐵、煉鋼，還是軋鋼，都存在水池。因沒(méi)有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)方法，導(dǎo)致設(shè)計(jì)方法較為離散。結(jié)合《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），對(duì)水池結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行一定的統(tǒng)一。一．材料1．砼強(qiáng)度等級(jí)不低于C25，嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)不低于C30。2．抗?jié)B等級(jí)，根據(jù)最大作用水頭與砼厚度的比值確定最大作用水頭與砼壁、板厚度之比iw 抗?jié)B等級(jí) ＜10 S4 10~30 S6 ＞30 S8 注：抗?jié)B等級(jí)si的定義系指齡期為28d的砼試件，施加i×0.1MPa水壓后滿(mǎn)足不滲水指標(biāo) 一般情況下采用S6即可滿(mǎn)足要求。3．抗凍等級(jí)最冷月平均氣溫低于－3℃的地區(qū)，外露的鋼筋砼構(gòu)筑物的砼應(yīng)具有良好的抗凍性能，按下表采用：大氣溫度 抗凍等級(jí) 最冷月平均氣溫低于－10℃ F200 最冷月平均氣溫在－3～－10℃ F150 砼抗凍等級(jí)Fi系指齡期為28d的砼試件，在進(jìn)行相應(yīng)要求凍融循環(huán)總次數(shù)i次作用，其強(qiáng)度降低不大于25%，重量損失不超過(guò)5%。最冷月平均氣溫在《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50176-93中查取。如：北京－4.5℃天津－4.0℃通化－16.1℃石家莊－2.9℃承德－9.4℃西安－0.9℃太原－6.5℃本溪－12.2℃蘭州－6.7℃銀川－8.9℃基本上除東北、西北和華北的大部分地區(qū)外，其他地區(qū)均不需要考慮砼抗凍要求。二．水、土壓力計(jì)算1．水壓力按季節(jié)最高水位計(jì)算水壓力，勘察報(bào)告中一般提出勘察期間地下水位，可根據(jù)勘察的季節(jié)及水位變化幅度確定計(jì)算水位，準(zhǔn)永久值系數(shù)為1.0。2．土壓力主動(dòng)土壓力系數(shù)Ka可按1/3，地下水位以上土的重度取18kN/m3，地下水位以下取土的有效重度，可按10kN/m3，準(zhǔn)永久值系數(shù)為1.0。3．地面堆積荷載（作用于水池側(cè)面）無(wú)特殊情況時(shí)，地面堆積荷載取10kN/m2，準(zhǔn)永久值系數(shù)為0.5。4．汽車(chē)荷載（作用于水池側(cè)面）等代均布荷載見(jiàn)下表，準(zhǔn)永久值系數(shù)為0。荷載等級(jí) 等代均布荷載 汽車(chē)―10級(jí) 10kN/m2 汽車(chē)―15級(jí) 12kN/m2 汽車(chē)―20級(jí) 15kN/m2 5．列車(chē)荷載（作用于水池側(cè)面）若枕木在滑裂體（與水平面夾角55°斜面形成的滑裂體）以外，則不需考慮；否則按60kN/m2等代均布荷載考慮，準(zhǔn)永久值系數(shù)為0。上述均布荷載乘以主動(dòng)土壓力系數(shù)Ka后作為矩形分布的荷載作用于池壁上。三．側(cè)壁內(nèi)力計(jì)算1．平長(zhǎng)壁板所謂平長(zhǎng)壁板，即LB/HB＞2（有頂板）或LB/HB＞3（無(wú)頂板）的側(cè)壁板。取1m寬截條按豎向單向受彎計(jì)算，下端為固接，上端為自由（無(wú)頂板時(shí)）、鉸接（有頂板或局部走道板）。此時(shí)應(yīng)考慮水平角隅彎矩，即驗(yàn)算構(gòu)造水平筋能否滿(mǎn)足水平角隅處的強(qiáng)度及裂縫寬度。水平向角隅處彎矩：McxmcqHB2q―均布荷載或三角形荷載的最大值（kN/m2）mc見(jiàn)下表：荷載類(lèi)別 池壁頂端支承條件 mc 均布荷載 自由 0.426 鉸接 0.218 三角形荷載 自由 0.104 鉸接 0.035 2．深長(zhǎng)壁板所謂深長(zhǎng)壁板，即HB/LB＞2的側(cè)壁板，按兩部分計(jì)算：從底板頂面算起，2LB以上部分按水平單向受彎計(jì)算，0~2LB部分按雙向板計(jì)算，從底板頂面算起2LB處視為自由邊。3．矩形水池除上述兩種情況外，即介于平長(zhǎng)、深長(zhǎng)之間的壁板，按雙向受彎計(jì)算，以計(jì)算手冊(cè)或軟件進(jìn)行計(jì)算。4．圓形水池池壁根據(jù)水池高度、半徑及壁厚確定計(jì)算模型，見(jiàn)下表：H/S 圓柱殼內(nèi)力計(jì)算模型 H/S≤1 按豎向單向計(jì)算，類(lèi)似于平板 1＜H/S≤15 按殼體計(jì)算環(huán)向和豎向內(nèi)力 H/S＞15 頂端自由時(shí)，H/S＞15部分的圓柱，按無(wú)約束的自由圓柱殼計(jì)算薄膜內(nèi)力 H：圓柱殼池壁高度S：圓柱殼的彈體特征系數(shù)，R：圓柱殼計(jì)算半徑h：池壁厚度 計(jì)算可用水工結(jié)構(gòu)手冊(cè)圖表人工計(jì)算，也可用SAP2000軟件進(jìn)行計(jì)算。人工計(jì)算較繁瑣，最好以SAP2000進(jìn)行計(jì)算。四．底板內(nèi)力計(jì)算1．長(zhǎng)條水池（凈長(zhǎng)/凈寬＞2）（1）池壁頂以上無(wú)荷載（如無(wú)冷卻塔等）或荷載較小底板底面承受由側(cè)壁傳來(lái)的彎矩，分別按基本組合設(shè)計(jì)值和準(zhǔn)永久組合設(shè)計(jì)值計(jì)算配筋和裂縫寬度。底板頂面按構(gòu)造配筋，即滿(mǎn)足最小配筋率。按最小配筋率確定的鋼筋面積：Asρmin×bh，ρmin為0.20%（C25）、0.21%（C30）也可根據(jù)厚度查表，選取較小配筋，表中配筋率ρAs/bh0，其一定≥ρmin×h/h0，As/bh≥ρmin，等同于As/bh0≥ρmin×h/h0。（2）池壁頂以上有荷載（如冷卻塔等）底板以基底凈反力按1m寬簡(jiǎn)支板計(jì)算，但要將壁板底部彎矩加到支座處，以降低底板跨中彎矩，Mzql2/8-MB?；變舴戳Πū诎濉㈨敯寮吧喜坷鋮s塔等設(shè)備自重，而不包括池內(nèi)水重及底板自重。采用樁基時(shí)以樁的凈反力作為集中力計(jì)算跨中彎炬，板邊負(fù)彎矩等于壁板底部彎炬，跨中正彎矩以負(fù)彎矩抵消一部分。注意此處的負(fù)彎矩用作強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.0。2．一般矩形水池（凈長(zhǎng)/凈寬≤2）（1）池壁頂以上無(wú)荷載（如無(wú)冷卻塔等）或荷載較小底板底面承受由側(cè)壁傳來(lái)的彎矩，分別按基本組合設(shè)計(jì)值和準(zhǔn)永久組合設(shè)計(jì)值計(jì)算配筋和裂縫寬度。底板頂面按構(gòu)造配筋，即最小配筋率和考慮超長(zhǎng)時(shí)的構(gòu)造縱筋。（2）池壁頂以上有荷載（如冷卻塔等）底板以基底凈反力按四邊簡(jiǎn)支板計(jì)算，但要將壁板底部彎矩加到支座處，以降低底板跨中彎矩?；變舴戳Πū诎?、頂板及上部冷卻塔等設(shè)備自重，而不包括池內(nèi)水重及底板自重?？缰袕澗氐挠?jì)算采用下述方法：先根據(jù)靜力計(jì)算手冊(cè)按雙向板計(jì)算跨中短向、長(zhǎng)向彎矩Mx、My，假定底板的長(zhǎng)邊與短邊由壁板所傳彎矩為Mx0、My0，則考慮支座負(fù)彎矩后的跨中彎矩按下式計(jì)算MxxMx-mxxMx0-mxyMy0MyyMy-myxMx0-myyMy0mxx――長(zhǎng)邊負(fù)彎矩在短向跨中的彎矩系數(shù)mxy――短邊負(fù)彎矩在短向跨中的彎矩系數(shù)myx――長(zhǎng)邊負(fù)彎矩在長(zhǎng)向跨中的彎矩系數(shù)myy――短邊負(fù)彎矩在長(zhǎng)向跨中的彎矩系數(shù)上述系數(shù)見(jiàn)下表： 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 mxx 0.160 0.214 0.266 0.318 0.366 0.412 0.454 0.494 0.528 0.562 0.592 mxy 0.306 0.288 0.270 0.251 0.230 0.212 0.194 0.175 0.158 0.142 0.126 myx 0.306 0.316 0.320 0..324 0.324 0.318 0.314 0.308 0.300 0.294 0.288 myy 0.160 0.106 0.074 0.047 0.022 0.018 0 0 0 0 0 采用樁基時(shí)，以樁的凈反力作為集中力計(jì)算跨中彎矩