矩形水池设计
执行规范:
《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010), 本文简称《混凝土规范》 《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011), 本文简称《地基规范》 《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012), 本文简称《荷载规范》 《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB 50069-2002), 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》(CECS 138-2002), 本文简称《水池结构规程》
钢筋： E - HRB400
1 基本资料 1.1 几何信息
水池类型: 有顶盖 半地上
长度L=7.750m, 宽度B=14.300m, 高度H=6.350m, 底板底标高=-1.850m
池底厚h3=350mm, 池壁厚t1=300mm, 池顶板厚h1=150mm,底板外挑长度t2=350mm 注：地面标高为±0.000。
(平面图) (剖面图) 1.2 土水信息
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土天然重度18.00 kN/m , 土饱和重度20.00kN/m, 土内摩擦角30度 修正后的地基承载力特征值fa=210.00kPa
3
地下水位标高-2.000m,池内水深5.000m, 池内水重度10.00kN/m, 浮托力折减系数1.00, 抗浮安全系数Kf=1.05 1.3 荷载信息
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活荷载: 池顶板1.50kN/m, 地面10.00kN/m, 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 活载调整系数: 其它1.00
活荷载准永久值系数: 顶板0.40, 地面0.40, 地下水1.00, 温湿度1.00 不考虑温湿度作用. 1.4 钢筋砼信息
3
混凝土: 等级C30, 重度25.00kN/m, 泊松比0.20
纵筋保护层厚度(mm): 顶板(上35,下35), 池壁(内35,外35), 底板(上35,下35) 钢筋级别: HRB400, 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
构造配筋采用 水池规程CECS138-2002
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(不考虑温度作用)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
2
单位说明: 弯矩:kN.m/m 钢筋面积:mm 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Gc计算
顶板自重G1=415.59 kN 池壁自重G2=1882.24kN 底板自重G3=1109.06kN
水池结构自重Gc=G1+G2+G3=3406.89 kN (2)池内水重Gw计算
池内水重Gw=4897.75 kN (3)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= 429.98 kN
基底以上的覆盖土总重量Gt = Gt1 + Gt2 = 429.98 kN 基底以上的地下水总重量Gs = Gs1 + Gs2 = 0.00 kN (4)活荷载作用Gh
顶板活荷载作用力Gh1= 166.24 kN 地面活荷载作用力Gh2= 159.25 kN
活荷载作用力总和Gh=Gh1+Gh2=325.49 kN (5)基底压力Pk
2
基底面积: A=(L+2×t2)×(B+2×t2)=8.450×15.000 = 126.75 m 基底压强: Pk=(Gc+Gw+Gt+Gs+Gh)/A
2
=(3406.89+4897.75+429.98+0.00+325.49)/126.750= 71.48 kN/m 3.1.2 结论: Pk=71.48 < fa=210.00 kPa, 地基承载力满足要求。
3.2 抗浮验算
由于地下水位低于池底标高,不需要进行本项验算 3.3 荷载计算
3.3.1 顶板荷载计算:
2
池顶板自重荷载标准值: P1=25.00×0.150= 3.75 kN/m
2
池顶活荷载标准值: Ph= 1.50 kN/m 池顶均布荷载基本组合:
2
Qt = 1.20×P1 + 1.27×1.00×Ph= 6.41 kN/m 池顶均布荷载准永久组合:
2
Qte = P1 + 0.40×Ph= 4.35 kN/m3.3.2 池壁荷载计算: (1)池外荷载:
主动土压力系数Ka= 0.33
2
侧向土压力荷载组合(kN/m): 部位(标高) 池壁顶端(4.350) 地面(0.000) 底板顶面(-1.500) 土压力标准值 0.00 0.00 9.00 水压力标准值 0.00 0.00 0.00 2活载标准值 基本组合 准永久组合 0.00 3.33 3.33 0.00 4.23 15.66 0.00 1.33 10.33 2 (2)池内底部水压力: 标准值= 50.00 kN/m, 基本组合设计值= 63.50 kN/m 3.3.3 底板荷载计算(池内无水，池外填土): 水池结构自重标准值Gc= 3406.89kN 基础底面以上土重标准值Gt= 429.98kN 基础底面以上水重标准值Gs= 0.00kN 基础底面以上活载标准值Gh= 325.49kN 水池底板以上全部竖向压力基本组合:
Qb = (3406.89×1.20+429.98×1.27+0.00×1.27+325.49×1.27×1.00)/126.750
2
= 39.82kN/m
水池底板以上全部竖向压力准永久组合:
Qbe = (3406.89+429.98+0.00×1.00+1.50×110.825×0.40+10.00×15.925×0.40)/126.750
2
= 31.30kN/m
板底均布净反力基本组合:
Q = 39.82-0.350×25.00×1.20
2
= 29.32 kN/m
板底均布净反力准永久组合: Qe = 31.30-0.350×25.00
2
= 22.55 kN/m
3.3.4 底板荷载计算(池内有水，池外无土): 水池底板以上全部竖向压力基本组合:
Qb = [7.750×14.300×1.50×1.27×1.00+3406.89×1.20
2
+(7.150×13.700×5.000)×10.00×1.27]/126.750 = 82.99kN/m 板底均布净反力基本组合:
2
Q = 82.99-(0.350×25.00×1.20+5.000×10.00×1.27) = 8.99kN/m
水池底板以上全部竖向压力准永久组合:
Qbe = [7.750×14.300×1.50×0.40+3406.89
2
+(7.150×13.700×5.000)×10.00]/126.750 = 66.04kN/m 板底均布净反力准永久组合:
2
Qe = 66.04-(0.350×25.00+5.000×10.00) = 7.29kN/m 3.4 内力,配筋及裂缝计算 弯矩正负号规则:
顶板:下侧受拉为正,上侧受拉为负 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) (1)顶板内力:
计算跨度: Lx= 7.300 m, Ly= 13.850 m , 四边简支 按双向板计算.
荷载组合作用弯矩表(kN.m/m) 部位 下侧-L向跨中 B向跨中 上侧-L向边缘 B向边缘 基本组合 32.91 12.92 0.00 0.00 准永久组合 22.35 8.78 0.00 0.00 (2)L侧池壁内力:
计算跨度: Lx= 7.450 m, Ly= 5.850 m , 三边固定,顶边简支 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 内侧-水平跨中 水平边缘 竖直跨中 池外土压力 池内水压力 温湿度作用 基本组合 6.89 - 9.03 - 73.01 - -0.00 100.37 -27.94 - -36.61 - - - - - - - - - - - - 6.89 73.01 9.03 0.00 100.37 -27.94 -18.01 -36.61 0.00 -24.76 竖直上边缘 - 竖直下边缘 - 外侧-水平跨中 水平边缘 竖直跨中 - -18.01 - 竖直上边缘 0.00 竖直下边缘 -24.76 部位 内侧-水平跨中 水平边缘 竖直跨中 准永久组合作用弯矩表(kN.m/m)
池外土压力 池内水压力 温湿度作用 准永久组合 4.55 - 5.96 - 57.49 - -0.00 - - - - 4.55 57.49 5.96 0.00 竖直上边缘 -