矩形水池設(shè)計計算書

矩形水池設(shè)計計算書執(zhí)行規(guī)范:《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2002),本文簡稱《混凝土規(guī)范》《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007-2002),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:有頂蓋全地下長度L=21.000m,寬度B=5.000m,高度H=3.800m,底板底標(biāo)高=-4.200m池底厚h3=400mm,池壁厚t1=250mm,池頂板厚h1=200mm,底板外挑長度t2=500mm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18.00kN/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=100.0kPa,寬度修正系數(shù)ηb=0.00,埋深修正系數(shù)ηd=1.00地下水位標(biāo)高-0.500m,池內(nèi)水深2.000m,池內(nèi)水重度10.00kN/m3,浮托力折減系數(shù)1.00,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(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C25,重度25.00kN/m3,泊松比0.20保護層厚度(mm):頂板(上35,下35),池壁(內(nèi)35,外35),底板(上35,下35)鋼筋級別:HRB335,裂縫寬度限值:0.20mm,配筋調(diào)整系數(shù):1.002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(yīng)的準(zhǔn)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計算頂板自重G1=L×B×h1×γc=21.000×5.000×0.200×25.00=525.00kN池壁自重G2=[2×(L+B)-4×t1]×[H-h1-h3]×t1×γc=[2×(21.000+5.000)-4×0.250]×[3.800-0.200-0.400]×0.250×25.00=1020.00kN底板自重G3=(L+2×t2)×(B+2×t2)×h3×γc=(21.000+2×0.500)×(5.000+2×0.500)×0.400×25.00=1320.00kN水池結(jié)構(gòu)自重Gc=G1+G2+G3=525.00+1020.00+1320.00=2865.00kN(2)池內(nèi)水重Gw計算池內(nèi)水重Gw=(L-2×t1)×(B-2×t1)×Hw×rw=(21.000-2×0.250)×(5.000-2×0.250)×2.000×10.00=1845.00kN(3)覆土重量計算池頂覆土重量Gt1=21.000×5.000×0.400×18.00=756.00kN池頂?shù)叵滤亓縂s1=0kN底板外挑覆土重量Gt2=27.000×0.500×18.00+27.000×3.300(20.00-10.0)=1134.00kN底板外挑地下水重量Gs2=27.000×3.300×10.0=891.00kN基底以上的覆蓋土總重量Gt=Gt1+Gt2=1890.00kN基底以上的地下水總重量Gs=Gs1+Gs2=891.00kN(4)活荷載作用Gh池頂活荷載Gh=22.000×6.000×10.00=1320.00kN(5)基底壓力Pk基底面積:A=(L+2×t2)×(B+2×t2)=22.000×6.000=132.00m基底壓強:Pk=(Gc+Gw+Gt+Gs+Gh)/A=(2865.00+1845.00+1890.00+891.00+1320.00)/132.000=66.75kN/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rmrm=[3.700×(20.00-10)+0.500×18.00]/4.200=10.95kN/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+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)=100.00+0.00×10.00×(6.000-3)+1.00×10.95×(4.200-0.5)=140.52kPa3.1.3結(jié)論:Pk=66.75<fa=140.52kPa,地基承載力滿足要求。3.2抗浮驗算抗浮力Gk=Gc+Gt+Gs=2865.00+1890.00+891.00=5646.00kN浮力F=(21.000+2×0.500)×(5.000+2×0.500)×3.700×10.0×1.00=4884.00kNGk/F=5646.00/4884.00=1.16>Kf=1.05,抗浮滿足要求。3.3荷載計算3.3.1頂板荷載計算:池頂?shù)母餐翂毫?biāo)準(zhǔn)值:Pt=0.400×18.00=7.20kN/m2池頂板自重荷載標(biāo)準(zhǔn)值:P1=25.00×0.200=5.00kN/m2池頂活荷載標(biāo)準(zhǔn)值:Ph=10.00kN/m2池頂均布荷載基本組合:Qt=1.20×P1+1.27×Pt+1.27×Ph=27.84kN/m2池頂均布荷載準(zhǔn)永久組合:Qte=P1+Pt+0.40×Ph=16.20kN/m23.3.2池壁荷載計算:(1)池外荷載:主動土壓力系數(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)永久組合地面(0.000)0.000.003.333.811.33地下水位處(-0.500)3.000.003.337.624.33池壁頂端(-0.600)3.331.003.339.315.67底板頂面(-3.800)14.0033.003.3363.5048.33(2)池內(nèi)底部水壓力:標(biāo)準(zhǔn)值=20.00kN/m2,基本組合設(shè)計值=25.40kN/m23.3.3底板荷載計算(池內(nèi)無水，池外填土):水池結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值Gc=2865.00kN基礎(chǔ)底面以上土重標(biāo)準(zhǔn)值Gt=1890.00kN基礎(chǔ)底面以上水重標(biāo)準(zhǔn)值Gs=891.00kN基礎(chǔ)底面以上活載標(biāo)準(zhǔn)值Gh=1320.00kN水池底板以上全部豎向壓力基本組合:Qb=(2865.00×1.20+1890.00×1.27+891.00×1.27+1320.00×1.27×0.90)/132.000=64.23kN/m2水池底板以上全部豎向壓力準(zhǔn)永久組合:Qbe=(2865.00+1890.00+891.00×1.00+10.00×132.000×0.40)/132.000=46.77kN/m2板底均布凈反力基本組合:Q=64.23-0.400×25.00×1.20=52.23kN/m2板底均布凈反力準(zhǔn)永久組合:Qe=46.77-0.400×25.00=36.77kN/m23.4內(nèi)力,配筋及裂縫計算彎矩正負號規(guī)則:頂板:下側(cè)受拉為正,上側(cè)受拉為負池壁: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)(1)頂板內(nèi)力:計算跨度:Lx=20.700m,Ly=4.700m,四邊簡支按單向板計算.荷載組合作用彎矩表(kN.m/m)部位基本組合準(zhǔn)永久組合下側(cè)-L向跨中0.000.00B向跨中76.8844.73上側(cè)-L向邊緣0.000.00B向邊緣0.000.00(4)L側(cè)池壁內(nèi)力:計算跨度:Lx=20.750m,Ly=3.200m,三邊固定,頂邊簡支池壁類型:淺池壁,按豎向單向板計算池外土壓力作用角隅處彎矩(kN.m/m):基本組合:-26.67,準(zhǔn)永久組合:-19.70池內(nèi)水壓力作用角隅處彎矩(kN.m/m):基本組合:9.10,準(zhǔn)永久組合:7.17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-9.10-9.10豎直跨中23.24--23.24豎直上邊緣-0.00-0.00豎直下邊緣-17.34-17.34外側(cè)-水平跨中-0.000.00-0.00水平邊緣-26.67--17.21-43.88豎直跨中--7.75-8.13-15.88豎直上邊緣0.00-0.00-0.00豎直下邊緣-48.91--16.25-65.16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-7.17-7.17豎直跨中17.10--17.10豎直上邊緣-0.00-0.00豎直下邊緣-13.65-13.65外側(cè)-水平跨中-0.000.00-0.00水平邊緣-19.70--15.06-34.76豎直跨中--6.10-7.11-13.21豎直上邊緣0.00-0.00-0.00豎直下邊緣-36.38--14.22-50.60(5)B側(cè)池壁內(nèi)力:計算跨度:Lx=4.750m,Ly=3.200m,三邊固定,頂邊簡支池壁類型: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9.27--9.27水平邊緣-9.08-9.08豎直跨中15.49--15.49豎直上邊緣-0.00-0.00豎直下邊緣-13.86-13.86外側(cè)-水平跨中--3.16-11.10-14.26水平邊緣-26.52--17.43-43.95豎直跨中--5.35-11.39-16.74豎直上邊緣0.00-0.00-0.00豎直下邊緣-38.56--16.63-55.19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6.85--6.85水平邊緣-7.15-7.15豎直跨中11.47--11.47豎直上邊緣-0.00-0.00豎直下邊緣-10.91-10.91外側(cè)-水平跨中--2.49-9.71-12.20水平邊緣-19.60--15.25-34.85豎直跨中--4.21-9.96-14.18豎直上邊緣0.00-0.00-0.00豎直下邊緣-28.75--14.55-43.30(6)底板內(nèi)力:計算跨度:Lx=20.750m,Ly=4.750m,四邊固定按單向板計算.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(zhǔn)永久組合下側(cè)-L向跨中0.000.00B向跨中49.1034.57上側(cè)-L向邊緣0.000.00B向邊緣-98.21-69.14(7)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(yīng)準(zhǔn)永久組合下,計算截面處的彎矩(N.mm)wmax—最大裂縫寬度(mm)ψ—裂縫間受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù),當(dāng)ψ<0.4時,取0.4;當(dāng)ψ>1.0時,取1.0σsq—按作用效應(yīng)準(zhǔn)永久組合計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層厚度(mm)d—縱向受拉鋼筋直徑(mm)ρte—以有效受拉混凝土截面面積計算的縱向受拉鋼筋配筋率υ—縱向受拉鋼筋表面特征系數(shù)α1—系數(shù),對受彎、大偏心受壓構(gòu)件取α1=0;對大偏心受拉構(gòu)件取α2—系數(shù)，對受彎構(gòu)件取α2=1.0，對大偏心受壓構(gòu)件取α2=1-0.2×h0/e0,對大偏心受拉構(gòu)件取α2=1+0.35×h0/e0。按基本組合彎矩計算配筋,按準(zhǔn)永久組合彎矩計算裂縫,結(jié)果如下:①頂板配筋及裂縫表(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下側(cè)-L向跨中0.00400D12@2504520.00B向跨中76.881880D18@13019570.12上側(cè)-L向邊緣0.00400D12@2504520.00B向邊緣0.00400D12@2504520.00②L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0.00500D12@2205140.00水平邊緣9.10500D12@2205140.07豎直跨中23.24500D12@2205140.17豎直上邊緣0.00500D12@2205140.00豎直下邊緣17.34500D12@2205140.14外側(cè)-水平跨中-0.00500D12@2205140.00水平邊緣-43.88728D14@2107330.21豎直跨中-15.88500D12@2205140.13豎直上邊緣-0.00500D12@2205140.00豎直下邊緣-65.161108D16@18011170.23③B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9.27500D12@2205140.07