明溪氧化沟计算书.doc

明溪县污水处理厂工程-氧化沟结构计算书氧化沟结构计算书一、设计概况1本工程共一组两槽式氧化沟，每组氧化沟总长56.075m,总宽27.15m, 每槽有两廊，每廊净宽6.00m。设计地坪标高假定为0.000m(相当于黄海高程309.00m),氧化沟顶标高除表曝机平台面为5.2m外，其余均为4.6m,沟内底板面标高为-2.1m。具体尺寸详见施工图。工程地质资料依据明溪县污水处理厂岩土工程勘察报告（由福建省闽中地质工程勘察公司于二00九年二月提供，工程编号：2009-16）。工程重要性等级为二级，丙类建筑，地基基础设计等级为丙级；设计使用年限50年；建筑场地类别属类，特征周期值为0.35S;抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g,设计地震分组为第一组；2. 荷载：地面堆积荷载标准值取10KN/m2；回填土容重取18KN/m2；作平台、走道板活荷载标准值取2.0KN/m2；污水的重力密度取10.3kn/m3,设备荷载按工艺、设备专业提供的实际值采用。3混凝土：垫层C15,其余均为C25;抗渗等级S6. 钢筋：HPB235(，fy=210N/mm2);HRB335(，fy=300N/mm2) 钢筋混凝土保护层厚度：底板的底面为40mm;底板面层、池壁及梁、柱为35mm;其余为25mm。二、设计原则1结构尺寸外池壁为外侧垂直的变截面池壁，底端400,上端250;导流墙及内隔墙均为250;条形基础底板厚为500,外挑1.0m，构造底板为250;垫层厚100.2结构计算计算工况：沟内有水，沟外无土；沟内无水，沟外有土。外壁分别按单向悬臂板、圆弧段圆柱壳计算，同时考虑温（湿）度效应对结构配筋的影响，并按max0.2mm控制配筋。导流墙及隔墙按单向悬壁板计算，需考虑两侧存在水位差时的结构配筋。当两侧水位差相等时，采用构造配筋，主要满足扰度的要求。地基持力层为卵石，承载力特征值为fak=240Kpa.3.其它构造混凝土中掺入GYF-高效有机硅防水剂、合理地采用混凝土加强带作为增大伸缩缝间距的措施。氧化沟长宽尺寸均较大，同时考虑工艺、设备布置情况，现沿宽度方向设两条变形缝，之间间距为25m左右，沿长度方向设置一条2m宽的GYF膨胀加强带。三、抗浮计算据岩土工程勘察报告提供，场地抗浮设计的最高地下水位按黄海标高307.00m考虑。氧化沟底板面标高为-2.10m(相当于黄海高程306.90m),即地下水位高出底板面0.10m。底板的抗浮抗力系数Kf=(0.25x25)/(0.35x10)=1.431.05 满足抗浮要求。显然,池壁下条形基础满足抗浮要求。四、结构计算（一）.外壁配筋计算（壁厚变截面400250，外侧垂直）1 水平面为直线形的外壁按单向悬臂计算工况一：沟内有效水深4.0m,计算时考虑表面曝气水位超高0.4m，即满池H=4.4m;池外无土。池壁底端 Pw=1.27x4.4x10.3=57.56KN/m2MH=(1.27x4.4x10.3)x4.42/6=185.71KNm由MorGain 结构快速设计程序，按裂缝宽度0.2mm控制配筋实配钢筋 1890 （As 2827 mm）， max 0.180mm0.2mm。 池壁离顶端2H/3处，M2H/3=(1.27x2.93x10.3)x2.932/6=54.84KN.m该处池壁截面为350mm,实配钢筋 18180（As 1414 mm） 由MorGain 结构快速设计程序验算裂缝宽度 max 0.051mm。水平钢筋为 14180（As 855mm） 工况二：沟内无水;沟外有土。(取=30) 地面堆积荷载标准值取10KN/m2；最高地下水位为黄海高程307.00m 此时，池壁覆土顶部侧压力PtU=10x1.4xtg2(45-/2)=4.67KN/m2Ptb=10x1.4+(18x2.0+10x0.1)x1.27xtg2(45-/2)+10x0.1x1.27=21.4KN/m2 MH=4.67x1.22/2+(21.4-4.67)x1.22/6=4.6KNm 按构造配筋14180（As 855mm） (2). 水平面为外径为12.525m圆弧段圆柱壳的外壁配筋计算沟内有水;沟外无土时 qw=1.27x4.4x10.3=57.56KN/m2 d=24.75m,R=12.375m,H=4.4m,h=0.40.25m 0.2H2/dh=4.42/24.75x0.4=1.9665按圆柱形薄壳计算池壁环向和竖向内力(底固定,顶悬臂):(符号规定:弯矩以外壁受拉为正,环向力受拉为正,剪力向外为正) xm02.2(0.5H)3.52(0.8H)4.4(1.0H)Mx=KMxqwH2(KNm)013.2-5.43-49.03M=Mx/6(KNm)02.2-0.91-8.18Vx= KvxqwH(KN)-75.98N=KNqwR(KN)165.5189.2669.60温（湿）度效应对结构配筋的影响:壁面温差t=(h/i)(Tm-Ta)/(1/i)+(h/i)=(0.4/2.03)x15-(-12)/(1/23.26)+(0.4/2.03) =22.17壁面湿度当量温差t=10壁面温差t=22.17MT=0.1Ech2cts=0.1x2.8x104x4002x1x10-5x22.17x0.7=0.4345 h2/103KN(符号规定:弯矩以外壁受拉为正,环向力受拉为正,剪力向外为正)X(m)02.2(0.5H)3.52(0.8H)4.4(1.0H)MTx=-(MT-KMxMT)(KNm)KMx10.3387-0.039-0.249MTx0-30.35-61.8-86.8M=-(MT-vKMxMT)M-22.63-43.27-59.86-72.41Vx= -(KVxMT/H)(KN)KVx-1.04Vx16.42N=-(KNMT/h)(KN)KN-3.3080.40310.16420N359.38-56.92-26.40计算配筋:由于池体外覆土厚度为2.1m,该圆柱壳的外壁最不利荷载组合为:池内满水+壁面温差a.以上计算可知,当X=0时, M=-22.63KNm, N=165.5+359.38=524.88KN 即池壁顶端因温差引起的环向力较大,必须单独进行壁顶环梁的结构计算,取池壁顶截面bxh=1000x250,进行小偏心轴拉计算，同时，按裂缝宽度0.2mm控制环向配筋。 即池壁顶端每侧配2x420100（As 2513mm），max 0.171mmb.以下池壁最不利组合(M, N)为 M=2.2-43.27=-41.07 KNm, N=189.26-56.92=132.34KN按池壁截面厚度h=325m进行小偏心轴拉计算，同时，按裂缝宽度0.2mm控制环向配筋。 即池壁水平配筋每侧12140（As 808mm）， max 0.116mmc.竖向配筋设计X=1.0H时,Mx+ MTx=-(49.03/1.27+86.8)=-125.4(KNm) 配钢筋 18100 （As 2545 mm）; 由MorGain 结构快速设计程序验算裂缝宽度max 0.170m X=0.8H时,Mx+ MTx=-(5.43/1.27+61.8)=-66.08(KNm) 配钢筋 18200 （As 1272 mm）; 由MorGain 结构快速设计程序验算裂缝宽度max 0.2m 由于该段圆弧较短且与直线段池壁相连，实配钢筋同单向悬臂池壁（二）.内导流墙及隔墙配筋由工艺提供,内导流墙及隔墙两侧水位差甚微,取其壁厚为250，按构造配筋即两侧竖筋为12200, 水平筋为10150,（三）.表曝机平台计算总信息 . 结构材料信息: 钢砼结构 混凝土容重 (kN/m3): Gc = 26.00 钢材容重 (kN/m3): Gs = 78.00 水平力的夹角 (Rad): ARF = 0.00 地下室层数: MBASE= 0 竖向荷载计算信息: 按一次加荷方式计算 风荷载计算信息: 计算X,Y两个方向的风荷载 地震力计算信息: 计算X,Y两个方向的地震力 特殊荷载计算信息: 不计算 结构类别: 剪力墙结构 裙房层数: MANNEX= 0 转换层所在层号： MCHANGE= 0 墙元细分最大控制长度(m) DMAX= 2.00 墙元侧向节点信息: 内部节点 是否对全楼强制采用刚性楼板假定 否 采用的楼层刚度算法 层间剪力比层间位移算法 结构所在地区 全国 风荷载信息 . 修正后的基本风压 (kN/m2): WO = 0.35 地面粗糙程度: B 类 结构基本周期（秒）: T1 = 0.05 体形变化分段数: MPART= 1 各段最高层号: NSTi = 1 各段体形系数: USi = 1.30 地震信息 . 振型组合方法(CQC耦联;SRSS非耦联) CQC 计算振型数: NMODE= 3 地震烈度: NAF = 6.00 场地类别: KD = 2 设计地震分组: 一组 特征周期 TG = 0.35 多遇地震影响系数最大值 Rmax1 = 0.04 罕遇地震影响系数最大值 Rmax2 = 0.00 框架的抗震等级: NF = 4 剪力墙的抗震等级: NW = 4 活荷质量折减系数: RMC = 0.50 周期折减系数: TC = 0.70 结构的阻尼比 (%): DAMP = 5.00 是否考虑偶然偏心: 否 是否考虑双向地震扭转效应: 否 斜交抗侧力构件方向的附加地震数 = 0 活荷载信息 . 考虑活荷不利布置的层数 从第 1 到1层 柱、墙活荷载是否折减 不折算 传到基础的活荷载是否折减 折算 -柱，墙，基础活荷载折减系数- 计算截面以上的层数-折减系数 1 1.00 2-3 0.85 4-5 0.70 6-8 0.65 9-20 0.60 20 0.55 调整信息 . 中梁刚度增大系数： BK = 2.00 梁端弯矩调幅系数： BT = 0.85 梁设计弯矩增大系数： BM = 1.00 连梁刚度折减系数： BLZ = 0.70 梁扭矩折减系数： TB = 0.40 全楼地震力放大系数： RSF = 1.00 0.2Qo 调整起始层号： KQ1 = 0 0.2Qo 调整终止层号： KQ2 = 0 顶塔楼内力放大起算层号： NTL = 0 顶塔楼内力放大： RTL = 1.00 九度结构及一级框架梁柱超配筋系数 CPCOEF91 = 1.15 是否按抗震规范5.2.5调整楼层地震力IAUTO525 = 1 是否调整与框支柱相连的梁内力 IREGU_KZZB = 0 剪力墙加强区起算层号 LEV_JLQJQ = 1 强制指定的薄弱层个数 NWEAK = 0 配筋信息 . 梁主筋强度 (N/mm2): IB = 300 柱主筋强度 (N/mm2): IC = 300 墙主筋强度 (N/mm2): IW = 210 梁箍筋强度 (N/mm2): JB = 210 柱箍筋强度 (N/mm2): JC = 210 墙分布筋强度 (N/mm2): JWH = 210 梁箍筋最大间距 (mm): SB = 100.00 柱箍筋最大间距 (mm): SC = 100.00 墙水平分布筋最大间距 (mm): SWH = 200.00 墙竖向筋分布最小配筋率 (%): RWV = 0.30 单独指定墙竖向分布筋配筋率的层数: NSW = 0 单独指定的墙竖向分布筋配筋率(%): RWV1 = 0.60 设计信息 . 结构重要性系数: RWO = 1.00 柱计算长度计算原则: 有侧移 梁柱重叠部分简化: 不作为刚域 是否考虑 P-Delt 效应： 否 柱配筋计算原则: 按单偏压计算 钢构件截面净毛面积比: RN = 0.85 梁保护层厚度 (mm): BCB = 30.00 柱保护层厚度 (mm): ACA = 30.00 是否按砼规范(7.3.11-3)计算砼柱计算长度系数: 否 荷载组合信息 . 恒载分项系数: CDEAD= 1.20 活载分项系数: CLIVE= 1.40 风荷载分项系数: CWIND= 1.40 水平地震力分项系数: CEA_H= 1.30 竖向地震力分项系数: CEA_V= 0.50 特殊荷载分项系数: CSPY = 0.00 活荷载的组合系数: CD_L = 0.70 风荷载的组合系数: CD_W = 0.60 活荷载的重力荷载代表值系数: CEA_L = 0.50 剪力墙底部加强区信息. 剪力墙底部加强区层数 IWF= 1 剪力墙底部加强区高度(m) Z_STRENGTHEN= 5.20 * * 各层的质量、质心坐标信息 * * 层号 塔号 质心 X 质心 Y 质心 Z 恒载质量 活载质量 (m) (m) (t) (t) 1 1 19.596 9.680 5.200 419.6 17.2 活载产生的总质量 (t): 17.193 恒载产生的总质量 (t): 419.583 结构的总质量 (t): 436.776 恒载产生的总质量包括结构自重和外加恒载 结构的总质量包括恒载产生的质量和活载产生的质量 活载产生的总质量和结构的总质量是活载折减后的结果 (1t = 1000kg) * * 各层构件数量、构件材料和层高 * * 层号 塔号 梁数 柱数 墙数 层高 累计高度 (混凝土) (混凝土) (混凝土) (m) (m) 1 1 25(25) 0(25) 22(25) 5.200 5.200 * * 风荷载信息 * * 层号 塔号 风荷载X 剪力X 倾覆弯矩X 风荷载Y 剪力Y 倾覆弯矩Y 1 1 56.83 56.8 295.5 16.86 16.9 87.7= 各楼层等效尺寸(单位:m,m*2)= 层号 塔号 面积 形心X 形心Y 等效宽B 等效高H 最大宽BMAX 最小宽BMIN 1 1 171.14 20.29 9.52 7.13 24.02 24.02 7.13= 各楼层的单位面积质量分布(单位:kg/m*2)= 层号 塔号 单位面积质量 gi 质量比 max(gi/gi-1,gi/gi+1) 1 1 2552.12 1.00 = 各层刚心、偏心率、相邻层侧移刚度比等计算信息 Floor No : 层号 Tower No : 塔号 Xstif，Ystif : 刚心的 X，Y 坐标值 Alf : 层刚性主轴的方向 Xmass，Ymass : 质心的 X，Y 坐标值 Gmass : 总质量 Eex，Eey : X，Y 方向的偏心率 Ratx，Raty : X，Y 方向本层塔侧移刚度与下一层相应塔侧移刚度的比值 Ratx1，Raty1 : X，Y 方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70%的比值 或上三层平均侧移刚度80%的比值中之较小者 RJX，RJY，RJZ: 结构总体坐标系中塔的侧移刚度和扭转刚度 = Floor No. 1 Tower No. 1 Xstif= 16.1125(m) Ystif= 9.6023(m) Alf = -1.1685(Degree) Xmass= 19.5960(m) Ymass= 9.6802(m) Gmass= 453.9696(t) Eex = 0.4357 Eey = 0.0092 Ratx = 1.0000 Raty = 1.0000 Ratx1= 1.2500 Raty1= 1.2500 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00 RJX = 1.3354E+07(kN/m) RJY = 1.0341E+07(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m) -=抗倾覆验算结果= 抗倾覆弯矩Mr 倾覆弯矩Mov 比值Mr/Mov 零应力区(%) X风荷载 15560.2 197.0 78.98 0.00 Y风荷载 52456.8 58.4 897.50 0.00 X 地 震 15560.2 355.9 43.72 0.00 Y 地 震 52456.8 260.2 201.57 0.00= 结构整体稳定验算结果= X向刚重比 EJd/GH*2= 2413.02 Y向刚重比 EJd/GH*2= 1868.57 该结构刚重比EJd/GH*2大于1.4,能够通过高规(5.4.4)的整体稳定验算 该结构刚重比EJd/GH*2大于2.7,可以不考虑重力二阶效应 * * 楼层抗剪承载力、及承载力比值 * * Ratio_Bu: 表示本层与上一层的承载力之比 - 层号 塔号 X向承载力 Y向承载力 Ratio_Bu:X,Y - 1 1 0.1085E+05 0.8594E+04 1.00 1.00 表曝机平台梁尺寸简图表曝机平台板荷载简图(括号中为活载，恒载值不包括自重) 表曝机平台板计算配筋表曝机平台梁计算配筋(四).环板基础稳定、承载力计算及结构配筋计算 氧化沟采用分离式底板，由于圆弧段直径较大，且池壁下带形基础与构造底板连成整体，未设置分离缝，可近似地将环形基础展开为直的条基一样计算。构造底板厚为250,内配12150上下双层钢筋网。带形基础底板厚为500，取1m宽竖条的底端固定挡水墙式池壁作为计算单元，具体尺寸详施工图。 1.抗倾覆稳定验算 池内满水，池外无土时 MAG=(0.12x0.95x1.725+0.5x0.15x4.4x1.3+0.25x4.4x1.125+0.5x4.2x2.1)x25+2.8x4.4x10.3x2.8+0.5x0.15x4.4x10.3x1.35=510.45KNmMAP=0.5x10.3x4.42x1.97=196.42KNmK倾510.45/196.42=2.61.5 满足 池内无水,池外有土(覆土厚1.2m)时,满足抗倾覆要求,计算省略。 2.地基承载力验算 地基所承受的竖向荷载为:G=0.12x0.95+0.5x(0.25+0.4)x4.4+4.2x0.5x25+2.8x4.4x10.3+0.5x0.15x4.4x10.3+18x1.0x1.2+2x1.2=245.40KNG 作用点离基础外侧端点的距离为:aG= MAG/G=(6.273x25+2.8x4.4x10.3x2.8+0.5x0.15x4.4x10.3x1.35)/245.40 =516.72/245.40=2.106m则垂直荷载和水侧压力对基底中心线的总力矩为:M=196.42-245.40x(2.106-2.1)=194.95 KNmeO=M/G=194.95/245.40=0.794ma/6=0.7m 故基底土壤应力的分布宽度将小于基础宽度. PKmax=2G/3xLxa=2x245.40/3x1x(2.1-0.794=125.27KN/m2PKmax=125.27KN/m2fak=240Kpa (PKmax+ PKmin)/2=62.64 KN/m2fak=240Kpa, 地基承载力满足要求.3.基础内力及截面计算 池内侧水重及基础自重:10.5x4.4x1.27+0.5x25x1.2=73.67KN/m2 外伸部分覆土重及基础自重:18x1.2x1.27+0.5x25x1.2=42.43KN/m2 条基沿池壁内外侧截面位置的地基应力按比例可求出: M-=0.5x73.67x2.82-80.51x2.5182/6=203.71 KNm上边受拉,查表得:Ag=1580mm,由