矩形水池設計
專案名稱構件編號日期
設計校對審核
執行規範:
《混凝土結構設計規範》(gb 50010-2002), 本文簡稱《混凝土規範》
《建築地基基礎設計規範》(gb 50007-2002), 本文簡稱《地基規範》
《給水排水工程構築物結構設計規範》(gb50069-2002), 本文簡稱《給排水結構規範》
《給水排水工程鋼筋混凝土水池結構設計規程》(cecs138-2002), 本文簡稱《水池結構規程》
1 基本資料
1.1 幾何資訊
水池型別: 無頂蓋半地上
長度l=3.500m, 寬度b=3.500m, 高度h=3.900m, 底板底標高=-3.400m
池底厚h3=400mm, 池壁厚t1=250mm,底板外挑長度t2=400mm
注：地面標高為±0.000。
平面圖剖面圖)
1.2 土水資訊
土天然重度18.00 kn/m3 , 土飽和重度20.00kn/m3, 土內摩擦角30度
地基承載力特徵值fak=120.0kpa, 寬度修正係數ηb=0.00, 埋深修正係數ηd=1.00
地下水位標高-3.100m,池內水深3.000m, 池內水重度10.00kn/m3,
浮托力折減係數1.00, 抗浮安全係數kf=1.05
1.3 荷載資訊
活荷載: 地面10.00kn/m2, 組合值係數0.90
恆荷載分項係數: 水池自重1.20, 其它1.27
活荷載分項係數: 地下水壓1.27, 其它1.27
活荷載準永久值係數: 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: 池內外溫差10.0度, 彎矩折減係數0.65, 砼線膨脹係數1.00(10-5/°c)
1.4 鋼筋砼資訊
混凝土: 等級c25, 重度25.00kn/m3, 泊松比0.20
保護層厚度(mm): 池壁(內35,外35), 底板(上40,下40)
鋼筋級別: hrb335, 裂縫寬度限值: 0.20mm, 配筋調整係數: 1.00
按裂縫控制配筋計算
2 計算內容
(1) 地基承載力驗算
(2) 抗浮驗算
(3) 荷載計算
(4) 內力(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
恆荷載:水池結構自重,土的豎向及側向壓力,內部盛水壓力.
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的準永久組合.
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
池壁自重g2=[2×(l+b)-4×t1]×[h-h1-h3]×t1×γc
2×(3.500+3.500)-4×0.250]×[3.900-0.200-0.400]×0.250×25.00=268.13kn
底板自重g3=(l+2×t2)×(b+2×t2)×h3×γc
3.500+2×0.400)×(3.500+2×0.400)×0.400×25.00= 184.90kn
水池結構自重gc=g2+g3=453.03 kn
(2)池內水重gw計算
池內水重gw=(l-2×t1)×(b-2×t1)×hw×rw
3.500-2×0.250)×(3.500-2×0.250)×3.000×10.00= 270.00 kn
(3)覆土重量計算
池頂覆土重量gt1= 0 kn
池頂地下水重量gs1= 0 kn
底板外挑覆土重量gt2= 6.240×(3.400-0.400) = 18.72 kn
基底以上的覆蓋土總重量gt = gt1 + gt2 = 18.72 kn
基底以上的地下水總重量gs = gs1 + gs2 = 0.00 kn
(4)活荷載作用gh
頂板活荷載作用力gh1= 3.500×3.500×1.50= 18.38 kn
地面活荷載作用力gh2= 6.240×10.00= 62.40 kn
活荷載作用力總和gh=gh1+gh2=18.38+62.40= 80.78 kn
(5)基底壓力pk
基底面積: a=(l+2×t2)×(b+2×t2)=4.300×4.300 = 18.49 m2
基底壓強: pk=(gc+gw+gt+gs+gh)/a
453.03+270.00+18.72+0.00+80.78)/18.490= 44.48 kn/m2
3.1.2 修正地基承載力
(1)計算基礎底面以上土的加權平均重度rm
rm=[0.300×(20.00-10)+3.100×18.00]/3.400
17.29 kn/m3
(2)計算基礎底面以下土的重度r
考慮地下水作用，取浮重度，r=20.00-10=10.00kn/m3
(3)根據基礎規範的要求，修正地基承載力:
fa = fak + ηb γ(b - 3) + ηdγm(d - 0.5)
120.00+0.00×10.00×(4.300-3)+1.00×17.29×(3.400-0.5)
170.15 kpa
3.1.3 結論: pk=44.48 < fa=170.15 kpa, 地基承載力滿足要求。
3.2 抗浮驗算
抗浮力gk=gc+gt+gs=453.03+18.72+0.00= 471.75 kn
浮力f=(3.500+2×0.400)×(3.500+2×0.400)×0.300×10.0×1.00
55.47 kn
gk/f=471.75/55.47=8.50 > kf=1.05, 抗浮滿足要求。
3.3 荷載計算
3.3.1 池壁荷載計算:
(1)池外荷載:
主動土壓力係數ka= 0.33
側向土壓力荷載組合(kn/m2):
(2)池內底部水壓力: 標準值= 30.00 kn/m2, 基本組合設計值= 38.10 kn/m2
3.3.2 底板荷載計算(池內無水，池外填土):
水池結構自重標準值gc= 453.03kn
基礎底面以上土重標準值gt= 18.72kn
基礎底面以上水重標準值gs= 0.00kn
基礎底面以上活載標準值gh= 80.78kn
水池底板以上全部豎向壓力基本組合:
qb = (453.03×1.20+18.72×1.27+0.00×1.27+80.78×1.27)/18.490
36.24kn/m2
水池底板以上全部豎向壓力準永久組合:
qbe = (453.03+18.72+0.
00×1.00+1.50×12.
250×0.40+10.00×6.
240×0.40)/18.490
27.26kn/m2
板底均布淨反力基本組合:
q = 36.24-0.400×25.00×1.20
24.24 kn/m2
板底均布淨反力準永久組合:
qe = 27.26-0.400×25.00
17.26 kn/m2
3.4 內力,配筋及裂縫計算
彎矩正負號規則:
池壁:內側受拉為正,外側受拉為負
底板:上側受拉為正,下側受拉為負
荷載組合方式:
1.池外土壓力作用(池內無水，池外填土)
2.池內水壓力作用(池內有水，池外無土)
3.池壁溫濕度作用(池內外溫差=池內溫度-池外溫度)
(3)l側池壁內力:
計算跨度: lx= 3.250 m, ly= 3.500 m , 三邊固定,頂邊自由
池壁型別: 普通池壁,按雙向板計算
基本組合作用彎矩表(kn.m/m)
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