世纪旗云水池设计软件计算实例及注意事项.doc

专业软件讲座Building Structure世纪旗云水池设计软件计算实例及注意事项郭素娟 郭艳军 （北京世纪旗云软件技术有限公司 北京 100088）31We learn we go1. 世纪旗云水池设计软件总体功能世纪旗云水池设计软件用于计算钢筋混凝土多格水池和圆形水池，多格水池可以是矩形或者任意多边形。对于多格水池，允许用户在水池内设置梁、柱、扶壁、肋梁以及隔墙等构件，水池每个格子的高度和水深可以不同，如图1所示。图1基础设计有天然地基和桩基础两种基础形式供选择。天然地基可以直接输入土层后程序计算地基土的基床系数，也可以由用户直接输入基床系数在荷载和内力计算方面，根据用户提供的工程信息、土层信息以及水池几何尺寸，程序自动实现池内水压、池外土压、池外水压以及地震作用下的动水压力和动土压力等各个荷载的计算，并且可以考虑温度作用。软件采用有限元方法进行水池的内力分析和计算，基础按弹性地基考虑，可以自动计算不均匀沉降。程序自动进行网格划分和工况组合，最终给出各个组合下的水池结构的内力和变形，同时提供内力和沉降云图。在水池结构设计方面，软件主要进行以下方面的计算：水池顶板、壁板和底板的配筋计算、水池地基承载力计算、地基沉降计算、结构抗浮验算、板件抗裂度验算、板件裂缝宽度计算、梁和柱的配筋计算等。2. 水池模型实例水池平面总尺寸为38.4m15.9m，池高为H7.0m，水池共分16个区格，敞口水池，池壁顶部简支，底部整体现浇，采用C40等级混凝土，HRB400级钢筋。水池为地面水池，采用桩基础。顶部有梁，中间壁板下部有洞口， 洞口两侧的格子水流贯通。水池三维图形如图2所示。图2使用世纪旗云软件对该水池建模，首先根据每格尺寸设置轴网，轴网的布置方式通过进深和开间布置，轴网的形状即为水池的大致平面形式。由于该水池工程顶部有梁，因此布置轴网时要考虑到梁的位置也要布置上轴网。然后在轴线平面上布置壁板和梁，通过水池的主体设置，定义水池主体的壁板顶部和底部标高。水池平面模型图如图3所示。图3由于梁布置在水池顶部 ，因此在布置梁时，整个模型的状态要选择在“顶板”项，如图4所示，否则梁将会被布置在底板上。同样，如果顶板或者底板有洞口时，也要注意切换当前的显示状态。图4从平面图看，水池的第二列和第四列的竖向壁板下部，都布置有洞口，洞口两侧的格子相互贯通。水池基础采用桩基础，桩类型定义如图5所示。桩的显示方式在平面图上以紫色线条显示，该工程桩的布置可从图3上看出。图5模型完成后对水池进行计算，世纪旗云采用有限元方法计算水池内力，计算完成后，可以查看各单独荷载下的内力结果和各基本组合、标准组合以及准永久组合的结果，软件给出内力云图，也可以单独点击某一部分查看具体结果值。本文对世纪旗云的结果进行整理，并列举出各部分的内力结果。3. 注意事项（1）盛水荷载布置：多格水池在使用中有各种放空情况，程序默认考虑到各种可能发生的工况，分别进行计算，对每个板块都取最不利结果进行设计，以矩形四格水池为例，其组合类型如图6所示，阴影表示该格有水。图6但是当水池有洞口时，洞口相连的格子水流贯通，贯通的格子总是一起有水或者一起无水，但是软件默认的盛水工况组合并不考虑这种情况，因此如果用户需要考虑，则需要在菜单“荷载盛水荷载不利分布设置”中手动进行盛水荷载的布置。点开该菜单弹出图7所示对话框，如果构选“程序自动设置”则显示出程序设置的前16项盛水工况，如果要手动设置，用户选择实际的数目，并且可以在图中选择某格或者某几格盛水。如果水池所有格子都满水，则直接将“考虑池内水压最不利分布”前的构选项去掉，程序将只计算所有单元格同时满水的工况。图7（2）洞口布置：由于软件采用的有限元模型在计算时，板的边缘都是取到板的中线，因此，如果洞口是开到边的洞口，需要把洞口开到与之相交的板的中线上。否则有限元计算后，洞口所在的板则会留出一条特别细的边，这样的计算结果就会有非常大的应力集中，造成配筋结果不合理。以该工程为例，如壁板3-12上的洞口1，布置洞口时，应该把洞口的边布置到壁板2-3的轴线处，如果只是布置到壁板2-3的内边缘，则壁板3-12的内力计算结果就会如图8所示，洞口两侧由于没有开完，该部分的某点会有一个应力集中。如果此时设计人员的配筋设置中刚好选择了“按最大配筋点配筋”（见图9），则很可能会造成这块板的配筋结果非常大。图8图9（3）地基基础设置：当设计人员直接输入基床系数时，建议根据地勘资料计算所得值的基础上，建议乘以系数23后采用，因为土壤会有一些程度的压实。基床系数输入位置见图10，可以整个水池统一设置，也可以每个水池区格单独设置。如果采用桩基础，而且计算时不考虑桩与土的共同作用，在基床系数输入时要把基床系数值设为0，否则程序会考虑桩与土的共同作用。图10（4）当水池顶板为预制板时，因为预制板荷载为单向，应将水池设为敞口水池进行计算。（5）使用软件遇到错误时，请先使用帮助菜单下“软件升级”，看看软件升级后问题是否解决。如果问题依然没有解决，可与本文作者进行联系。4. 计算结果水池最终的配筋根据水池受力情况按拉弯构件或者纯弯构件计算（压弯按纯弯计算），取每种荷载组合下的最不利结果作为最终的配筋结果，如图