简单矩形水池计算书

矩形水池设计(JSC-1)

项目名称　　　　　　构件编号　　　　　　日　　期　　　　　　

设　　计　　　　　　校　　对　　　　　　审　　核　　　　　　

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：d - HPB300; D - HRB335; E - HRB400; F - RRB400; G - HRB500; P - HRBF335; Q - HRBF400; R - HRBF500

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1 基本资料

1.1 几何信息

    水池类型: 无顶盖 半地上

    长度L=11.127m, 宽度B=23.727m, 高度H=2.289m, 底板底标高=-1.450m

    池底厚h3=250mm, 池壁厚t1=200mm,底板外挑长度t2=400mm

    注：地面标高为±0.000。

                 (平面图)                              (剖面图)

1.2 土水信息

    土天然重度18.00 kN/m³ , 土饱和重度20.00kN/m³, 土内摩擦角30度

    地基承载力特征值fak=100.0kPa, 宽度修正系数η_b=0.00, 埋深修正系数η_d=1.00

    地下水位标高-0.500m,池内水深1.200m, 池内水重度10.00kN/m³,

    浮托力折减系数1.00, 抗浮安全系数Kf=1.05

1.3 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

    考虑温湿度作用: 池内外温差10.0度, 内力折减系数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C30,  重度25.00kN/m³,  泊松比0.20

    纵筋保护层厚度(mm): 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

    构造配筋采用 混凝土规范GB50010-2010

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: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Gc计算

       池壁自重G2=702.44kN

       底板自重G3=1828.27kN

       水池结构自重Gc=G2+G3=2530.71 kN

    (2)池内水重Gw计算

       池内水重Gw=3002.62 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= 456.36 kN

       底板外挑地下水重量Gs2= 199.66 kN

       基底以上的覆盖土总重量Gt = Gt1 + Gt2 = 456.36 kN

       基底以上的地下水总重量Gs = Gs1 + Gs2 = 199.66 kN

    (4)活荷载作用Gh

       地面活荷载作用力Gh2= 285.23 kN

       活荷载作用力总和Gh=Gh2=285.23 kN

    (5)基底压力Pk

       基底面积: A=(L+2×t2)×(B+2×t2)=11.927×24.527 = 292.52 m²

       基底压强: Pk=(Gc+Gw+Gt+Gs+Gh)/A

                   =(2530.71+3002.62+456.36+199.66+285.23)/292.523= 22.13 kN/m²

3.1.2 修正地基承载力

    (1)计算基础底面以上土的加权平均重度rm

       rm=[0.950×(20.00-10)+0.500×18.00]/1.450

         = 12.76 kN/m³

    (2)计算基础底面以下土的重度r

       考虑地下水作用，取浮重度，r=20.00-10=10.00kN/m³

    (3)根据《地基规范》的要求，修正地基承载力:

       fa = fak + η_b γ(b - 3) + η_dγ_m(d - 0.5)

          = 100.00+0.00×10.00×(6.000-3)+1.00×12.76×(1.450-0.5)

          = 112.12 kPa

3.1.3 结论: Pk=22.13 < fa=112.12 kPa, 地基承载力满足要求。

3.2 抗浮验算

    抗浮力Gk=Gc+Gt+Gs=2530.71+456.36+199.66= 3186.73 kN

    浮力F=(11.127+2×0.400)×(23.727+2×0.400)×0.950×10.0×1.00

         =2778.97 kN

    Gk/F=3186.73/2778.97=1.15 > Kf=1.05, 抗浮满足要求。

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)池内底部水压力: 标准值= 12.00 kN/m², 基本组合设计值= 15.24 kN/m²

3.3.2 底板荷载计算(池内无水，池外填土):

    水池结构自重标准值Gc= 2530.71kN

    基础底面以上土重标准值Gt= 456.36kN

    基础底面以上水重标准值Gs= 199.66kN

    基础底面以上活载标准值Gh= 285.23kN

    水池底板以上全部竖向压力基本组合:

      Qb = (2530.71×1.20+456.36×1.27+199.66×1.27+285.23×1.27×0.90×1.00)/292.523

         = 14.34kN/m²

    水池底板以上全部竖向压力准永久组合:

      Qbe = (2530.71+456.36+199.66×1.00+10.00×28.523×0.40)/292.523

          = 11.28kN/m²

    板底均布净反力基本组合:

      Q = 14.34-0.250×25.00×1.20

        = 6.84 kN/m²

    板底均布净反力准永久组合:

      Qe = 11.28-0.250×25.00

         = 5.03 kN/m²

3.4 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)

    (1)L侧池壁内力:

        计算跨度: Lx= 10.927 m, Ly= 2.039 m ,  三边固定,顶边自由

        池壁类型: 浅池壁,其它荷载作用下,按竖向单向板计算

        温湿度应力按双向板计算

          池外土压力作用角隅处弯矩(kN.m/m): 基本组合:-8.42, 准永久组合:-5.91

          池内水压力作用角隅处弯矩(kN.m/m): 基本组合:6.59, 准永久组合:5.19

        基本组合作用弯矩表(kN.m/m)

        准永久组合作用弯矩表(kN.m/m)

    (2)B侧池壁内力:

        计算跨度: Lx= 23.527 m, Ly= 2.039 m ,  三边固定,顶边自由

        池壁类型: 浅池壁,其它荷载作用下,按竖向单向板计算

        温湿度应力按双向板计算

          池外土压力作用角隅处弯矩(kN.m/m): 基本组合:-8.42, 准永久组合:-5.91

          池内水压力作用角隅处弯矩(kN.m/m): 基本组合:6.59, 准永久组合:5.19

        基本组合作用弯矩表(kN.m/m)

        准永久组合作用弯矩表(kN.m/m)

    (3)底板内力:

        计算跨度:Lx= 10.927m, Ly= 23.527m , 四边固定

        按单向板计算.

        1.池外填土,池内无水时,荷载组合作用弯矩表(kN.m/m)

    (4)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《给排水结构规范》附录A公式计算.

        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:

        ①L侧池壁配筋及裂缝表(弯矩:kN.m/m, 面积:mm²/m, 裂缝:mm)

        ②B侧池壁配筋及裂缝表(弯矩:kN.m/m, 面积:mm²/m, 裂缝:mm)

        ③底板配筋及裂缝表(弯矩:kN.m/m, 面积:mm²/m, 裂缝:mm)

        裂缝验算均满足.

3.5 混凝土工程量计算:

    (1)池壁: [(L-t1)+(B-t1)]×2×t1×h2

              = [(11.127-0.200)+(23.727-0.200)]×2×0.200×2.039 = 28.10 m³

    (2)底板: (L+2×t2)×(B+2×t2)×h3

              = (11.127+2×0.400)×(23.727+2×0.400)×0.250 = 73.13 m³

    (3)池外表面积: (L+2×t2)×(B+2×t2)×2+(2×B+2×L)×(H-h3)-(L-2×t1)×(b-2×t1)+(2×B+2×L+8×t2)×h3

                    = (11.127+2×0.400)×(23.727+2×0.400)×2+(2×23.727+2×11.127)×(2.289-0.250)-(11.127-2×0.200)×(23.727-2×0.200)+(2×23.727+2×11.127+8×0.400)×0.250

                    = 495.17 m²

    (3)池内表面积: (L-2×t1)×(B-2×t1)×2+(L+B-4×t1)×2×(H-h3)

                    = (11.127-2×0.200)×(23.727-2×0.200)×2+(11.127+23.727-4×0.200)×2×(2.289-0.250)

                    = 639.29 m²

    (4)水池混凝土总方量 = 28.10+73.13 = 101.23 m³

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【理正结构设计工具箱软件 7.0PB1_SP1】 计算日期: 2018-11-12 11:12:48

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