矩形水池设计及池壁计算

1、矩形水池设计项目名称构件编口号日期设计校对审核执行规范：混凝土结构设计规范建筑地基基础设计规范(GB 50010-2002),(GB 50007-2002),本文简称混凝土规范本文简称地基规范给水排水工程构筑物结构设计规范(GB50069-2002),本文简称给排水结构规范给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程(CECS138-2002),本文简称水池结构规程1基本资料1.1几何信息水池类型：无顶盖半地上长度 L=3.500m,宽度 B=3.500m,高度 H=3.900m,底板底标高=-3.400m池底厚h3=400mm,池壁厚t1=250mm,底板外挑长度t2=400mm注：地面标高为土

2、0.000。2 ;-二二二二S(平面图)(剖面图)1.2 土水信息土天然重度18.00 kN/m 3 , 土饱和重度20.00kN/m3, 土内摩擦角30度地基承载力特征值fak=120.0kPa,宽度修正系数n b=0.00,埋深修正系数n d=1.00地下水位标高-3.100m,池内水深3.000m,池内水重度10.00kN/m ,浮托力折减系数1.00,抗浮安全系数Kf=1.051.3荷载信息活荷载：地面10.00kN/m2,组合值系数0.90恒荷载分项系数：水池自重1.20, 其它1.27活荷载分项系数：地下水压1.27, 其它1.27 活荷载准永久值系数：顶板0.40, 地面0.40

3、, 地下水1.00, 温湿度1.00考虑温湿度作用：池内外温差10.0度，弯矩折减系数0.65,砼线膨胀系数1.00(10 -5/ C) 1.4钢筋砼信息混凝土 ：等级C25,重度25.00kN/m3,泊松比0.20保护层厚度(mm):池壁(内35,外35), 底板(上40,下40)钢筋级别：HRB335,裂缝宽度限值：0.20mm,配筋调整系数：1.00按裂缝控制配筋计算2 计算内容(1) 地基承载力验算(2) 抗浮验算(3) 荷载计算(4) 内力(考虑温度作用 ) 计算(5) 配筋计算(6) 裂缝验算(7) 混凝土工程量计算3 计算过程及结果单位说明 : 弯矩 :kN.m/m 钢筋面积 :

4、mm2 裂缝宽度 :mm计算说明：双向板计算按查表恒荷载 : 水池结构自重 , 土的竖向及侧向压力 , 内部盛水压力 .活荷载 :顶板活荷载 ,地面活荷载 , 地下水压力 ,温湿度变化作用裂缝宽度计算按长期效应的准永久组合3.1 地基承载力验算3.1.1 基底压力计算(1)水池自重G(计算池壁自重 G2=2 X (L+B)-4 X t1 X H-h1-h3 X t1 丫 c=2X (3.500+3.500)-4 X 0.250 X 3.900-0.200-0.400X 0.250 X25.00=268.13kN(2)(3)(4)(5)底板自重 G3=(L+2X t2) X (B+2 X t2)

5、 X h3X 丫 c=(3.500+2X 0.400) X (3.500+2 X 0.400) X 0.400 X 25.00= 184.90kN水池结构自重 Gc=G2+G3=453.03 kN池内水重Gv计算池内水重 Gw=(L-2X t1) X (B-2 X t1) X HwX rw=(3.500-2X0.250) X(3.500-2 X0.250) X3.000X10.00= 270.00 kN覆土重量计算池顶覆土重量 Gt1= 0 kN池顶地下水重量 Gs1= 0 kN底板外挑覆土重量 Gt2= 6.240 X(3.400-0.400) = 18.72 kN基底以上的覆盖土总重量 G

6、t = Gt1 + Gt2 = 18.72 kN基底以上的地下水总重量 Gs = Gs1 + Gs2 = 0.00 kN活荷载作用 Gh 顶板活荷载作用力 地面活荷载作用力 活荷载作用力总和 基底压力 PkGh1= 3.500X3.500X1.50= 18.38 kNGh2= 6.240X10.00= 62.40 kNGh=Gh1+Gh2=18.38+62.40= 80.78 kN基底面积 : A=(L+2Xt2) X (B+2Xt2)=4.300 X4.300 = 18.49 m基底压强 : Pk=(Gc+Gw+Gt+Gs+Gh)/A=(453.03+270.00+18.72+0.00+80

7、.78)/18.490= 44.48 kN/m3.1.2 修正地基承载力2(1) 计算基础底面以上土的加权平均重度rmrm=0.300 X (20.00-10)+3.100 X 18.00/3.4003=17.29 kN/m(2) 计算基础底面以下土的重度r _3考虑地下水作用，取浮重度，r=20.00-10=10.00kN/m(3) 根据基础规范的要求，修正地基承载力：fa = fak +n b 丫 (b - 3) + n d y m(d - 0.5)=120.00+0.00X 10.00 X (4.300-3)+1.00 X 17.29 X (3.400-0.5)地基承载力满足要求。=17

8、0.15 kPa3.1.3 结论:Pk=44.48 Kf=1.05,3.3荷载计算3.3.1 池壁荷载计算：(1)池外荷载：主动土压力系数Ka= 0.33侧向土压力荷载组合(kN/m2):2部位(标高)土压力标准值水压力标准值活载标准值基本组合准永久组合池壁顶端(0.500)0.000.000.000.000.00地面(0.000)0.000.003.334.231.33底板顶面(-3.000)18.000.003.3327.0919.332(2)池内底部水压力：标准值=30.00 kN/m3.3.2底板荷载计算(池内无水，池外填土 ): 水池结构自重标准值 Gc= 453.03kNGt= 1

9、8.72kN基本组合设计值 =38.10 kN/m 2基础底面以上土重标准值 基础底面以上水重标准值 基础底面以上活载标准值Gs= 0.00kN Gh= 80.78kN水池底板以上全部竖向压力基本组合:Qb = (453.03 X 1.20+18.72 X 1.27+0.00 =36.24kN/m2水池底板以上全部竖向压力准永久组合：Qbe = (453.03+18.72+0.00 X 1.00+1.502=27.26kN/m板底均布净反力基本组合：Q = 36.24-0.400 X 25.00 X 1.2021.27+80.78 X 1.27)/18.49012.250 X 0.40+10.

10、00 X 6.240 X 0.40)/18.490=24.24 kN/m板底均布净反力准永久组合：X 25.00Qe = 27.26-0.400=17.26 kN/m3.4内力,配筋及裂缝计算 弯矩正负号规则：池壁：内侧受拉为正，外侧受拉为负底板:上侧受拉为正，下侧受拉为负 荷载组合方式：1. 池外土压力作用（池内无水，池外填土）2. 池内水压力作用（池内有水，池外无土）3. 池壁温湿度作用（池内外温差=池内温度-池外温度）L侧池壁内力：计算跨度：Lx= 3.250 m, Ly= 3.500 m ,三边固定，顶边自由池壁类型：普通池壁，按双向板计算基本组合作用弯矩表（kN.m/m）部位池外土压

11、力池内水压力温湿度作用基本组合内侧-水平跨中4.16-4.16水平边缘-12.76-12.76竖直跨中2.67-2.67竖直上边缘-0.00-0.00竖直下边缘-14.64-14.64外侧-水平跨中-5.74-11.97-17.71水平边缘-9.24-14.00-23.24竖直跨中-3.72-11.29-15.01竖直上边缘0.00-0.00-0.00竖直下边缘-10.50-13.48-23.98IiK-inrILU1昶为初勺胄卽电电醍hi m in .，00-U&口-t-11540)L紘冊豹菲摊ni/m）准永久组合作用弯矩表（kN.m/m）部位池外土压力池内水压力温湿度作用准永久组合内侧-水

12、平跨中2.91-2.91水平边缘-10.04-10.04竖直跨中1.89-1.89竖直上边缘-0.00-0.00竖直下边缘-11.53-11.53外侧-水平跨中-4.52-10.47-14.99水平边缘-6.47-12.25-18.72竖直跨中-2.93-9.88-12.81竖直上边缘0.00-0.00-0.00竖直下边缘-7.43-11.79-19.22B 侧池壁内力：计算跨度：Lx= 3.250 m, Ly= 3.500 m ,三边固定，顶边自由池壁类型：普通池壁，按双向板计算基本组合作用弯矩表（kN.m/m）部位池外土压力池内水压力温湿度作用基本组合内侧-水平跨中4.16-4.16水平边

13、缘-12.76-12.76竖直跨中2.67-2.67竖直上边缘-0.00-0.00竖直下边缘-14.64-14.64外侧-水平跨中-5.74-11.97-17.71水平边缘-9.24-14.00-23.24竖直跨中-3.72-11.29-15.01竖直上边缘0.00-0.00-0.00竖直下边缘-10.50-13.48-23.98E艇貂卩-诩漳悴2兄EF也亍勺ill吉零即果本驰川00-U&凸-t-1154F； *缈 星%,圭密斗-俪H m /叩）准永久组合作用弯矩表（kN.m/m）部位池外土压力池内水压力温湿度作用准永久组合内侧-水平跨中2.91-2.91水平边缘-10.04-10.04竖直跨

14、中1.89-1.89竖直上边缘-0.00-0.00竖直下边缘-11.53-11.53外侧-水平跨中-4.52-10.47-14.99水平边缘-6.47-12.25-18.72竖直跨中-2.93-9.88-12.81竖直上边缘0.00-0.00-0.00竖直下边缘-7.43-11.79-19.22底板内力：计算跨度：Lx= 3.250m, Ly= 3.250m ,四边固定按双向板计算.1.池外填土，池内无水时，荷载组合作用弯矩表(kN.m/m)III II II II II I I I I I部位基本组合准永久组合上侧-L向跨中5.413.85B 向跨中5.413.85下侧-L向边缘-13.08

15、-9.32B 向边缘-13.08-9.32虻洋闌护掖珂勒木如汕.iti / rn -(6) 配筋及裂缝：配筋计算方法：按单筋受弯构件计算板受拉钢筋 .裂缝计算根据水池结构规程附录 A公式计算.耐 max =1.8(卩 1.5C +0.11 召Este0.6讥TteOsq0.87A sh 0式中Mq 在作用效应准永久组合下，计算截面处的弯矩（N.mm） wmax 最大裂缝宽度（mm）“裂缝间受拉钢筋应变不均匀系数,当“ 1.0时，取1.0d sq 按作用效应准永久组合计算的截面纵向受拉钢筋应力（N/mnf）Es 钢筋的弹性模量（N/mn?）c最外层纵向受拉钢筋的混凝土保护层厚度（mm）d 纵向受

16、拉钢筋直径（mm）P te 以有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率U 纵向受拉钢筋表面特征系数a 1 系数，对受弯、大偏心受压构件取a 1=0 ;对大偏心受拉构件取101 =0.28 1 2ehoa 2 系数，对受弯构件取 a 2=1.0，对大偏心受压构件取 a 2=1-0.2 x ho/e 0,对大偏心受拉构件取a 2=1+0.35 x ho/e 0。按基本组合弯矩计算配筋，按准永久组合弯矩计算裂缝，结果如下：L侧池壁配筋及裂缝表（弯矩:kN.m/m,面积:mnf/m,裂缝:mm）部位弯矩计算面积实配钢筋实配面积裂缝宽度内侧-水平跨中4.16500D122005650.02水平边缘

17、12.76500D122005650.08竖直跨中2.67500D122005650.02竖直上边缘0.00500D122005650.00竖直下边 缘14.64500D122005650.10外侧-水平跨中-17.71500D122005650.13水平边缘-23.24500D122005650.16竖直跨中-15.01500D122005650.11竖直上边缘-0.00500D122005650.00竖直下边缘-23.98500D122005650.16(imW 収如Q仮则w仮仅z飯m三g2就磁IQoiZir：J1E=H *2 3150晦due 匸&0SOL征妍裁西总口咄2B侧池壁配筋及裂

18、缝表（弯矩:kN.m/m,面积:mm/m,裂缝:mm）部位弯矩计算面积实配钢筋实配面积裂缝宽度内侧-水平跨中4.16500D122005650.02水平边缘12.76500D122005650.08竖直跨中2.67500D122005650.02竖直上边缘0.00500D122005650.00竖直下边缘14.64500D122005650.10外侧-水平跨中-17.71500D122005650.13水平边缘-23.24500D122005650.16竖直跨中-15.01500D122005650.11竖直上边缘-0.00500D122005650.00竖直下边 缘-23.98500D122

19、005650.16E；肚妁曲號i?贺mn/2DI 应 20s8s m泌idi应2i)Dli2b CH2O22DE：刚那馬探J1E=H *S 0150晦due 匸&0SO2底板配筋及裂缝表（弯矩:kN.m/m,面积:mm/m,裂缝:mm）部位弯矩计算面积实配钢筋实配面积裂缝宽度上侧-L向跨中5.41800D141908100.02B 向跨中5.41800D141908100.02下侧-L向边缘-13.08800D141908100.04B 向边缘-13.08800D141908100.04一.二3三d f1 1 II 11 11 1 *歌籾u方秦DC JJ002u1r0-.Ji F裂缝验算均满足

20、3.5混凝土工程量计算：池壁:(L-t1)+(B-t1)X 2Xt1 X h2=(3.500-0.250)+(3.500-0.250)底板：(L+2 X t2) X (B+2 X t2) X h3=(3.500+2X 0.400) X (3.500+2 X水池混凝土总方量=11.38+7.40 = 18.77 mX 2 X 0.250 X 3.500 = 11.38 m 30.400) X 0.400 = 7.40 m(1)331-1池壁计算：1计算条件_计算板长=3.500(m);计算板宽=3.500(m);板厚=250(mm) _板容重=20.00(kN/m 3);板自重荷载设计值 =6.00(kN/m 2)恒载分项系数=1.20 ;活载分项系数=1.40荷载设计值