簡單矩形水池計算書

矩形水池設計(JSC-1)

項目名稱　　　　　　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 50010-2010),  本文簡稱《混凝土規範》

《建築地基基礎設計規範》(GB 50007-2011),  本文簡稱《地基規範》

《建築結構荷載規範》(GB 50009-2012),  本文簡稱《荷載規範》

《給水排水工程構築物結構設計規範》(GB 50069-2002),  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》(CECS 138-2002),  本文簡稱《水池結構規程》

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

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1 基本資料

1.1 幾何信息

    水池類型: 無頂蓋 半地上

    長度L=11.127m, 寬度B=23.727m, 高度H=2.289m, 底板底標高=-1.450m

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

    注：地面標高為±0.000。

                 (平面圖)                              (剖面圖)

1.2 土水信息

    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=100.0kPa, 寬度修正係數ηb=0.00, 埋深修正係數ηd=1.00

    地下水位標高-0.500m,池內水深1.200m, 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 荷載信息

    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

    活載調整係數: 其它1.00

    活荷載準永久值係數: 頂板0.40,  地面0.40,  地下水1.00,  温濕度1.00

    考慮温濕度作用: 池內外温差10.0度, 內力折減係數0.65, 砼線膨脹係數1.00(10-5/°C)

1.4 鋼筋砼信息

    混凝土: 等級C30,  重度25.00kN/m3,  泊松比0.20

    縱筋保護層厚度(mm): 池壁(內35,外35),  底板(上35,下35)

    鋼筋級別: HRB400,  裂縫寬度限值: 0.20mm,  配筋調整係數: 1.00

    構造配筋採用 混凝土規範GB50010-2010

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(考慮温度作用)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

    單位説明: 彎矩:kN.m/m   鋼筋面積:mm2  裂縫寬度:mm

    計算説明：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,温濕度變化作用.

              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=702.44kN

       底板自重G3=1828.27kN

       水池結構自重Gc=G2+G3=2530.71 kN

    (2)池內水重Gw計算

       池內水重Gw=3002.62 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= 456.36 kN

       底板外挑地下水重量Gs2= 199.66 kN

       基底以上的覆蓋土總重量Gt = Gt1 + Gt2 = 456.36 kN

       基底以上的地下水總重量Gs = Gs1 + Gs2 = 199.66 kN

    (4)活荷載作用Gh

       地面活荷載作用力Gh2= 285.23 kN

       活荷載作用力總和Gh=Gh2=285.23 kN

    (5)基底壓力Pk

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

       基底壓強: 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 修正地基承載力

    (1)計算基礎底面以上土的加權平均重度rm

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

         = 12.76 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《地基規範》的要求，修正地基承載力:

       fa = fak + ηb γ(b - 3) + ηdγm(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 結論: Pk=22.13 < fa=112.12 kPa, 地基承載力滿足要求。

3.2 抗浮驗算

    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:

       主動土壓力系數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= 12.00 kN/m2, 基本組合設計值= 15.24 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= 2530.71kN

    基礎底面以上土重標準值Gt= 456.36kN

    基礎底面以上水重標準值Gs= 199.66kN

    基礎底面以上活載標準值Gh= 285.23kN

    水池底板以上全部豎向壓力基本組合:

      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

    水池底板以上全部豎向壓力準永久組合:

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

          = 11.28kN/m2

    板底均布淨反力基本組合:

      Q = 14.34-0.250×25.00×1.20

        = 6.84 kN/m2

    板底均布淨反力準永久組合:

      Qe = 11.28-0.250×25.00

         = 5.03 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.池壁温濕度作用(池內外温差=池內温度-池外温度)

    (1)L側池壁內力:

        計算跨度: Lx= 10.927 m, Ly= 2.039 m ,  三邊固定,頂邊自由

        池壁類型: 淺池壁,其它荷載作用下,按豎向單向板計算

        温濕度應力按雙向板計算

          池外土壓力作用角隅處彎矩(kN.m/m): 基本組合:-8.42, 準永久組合:-5.91

          池內水壓力作用角隅處彎矩(kN.m/m): 基本組合:6.59, 準永久組合:5.19

        基本組合作用彎矩表(kN.m/m)

        準永久組合作用彎矩表(kN.m/m)

    (2)B側池壁內力:

        計算跨度: Lx= 23.527 m, Ly= 2.039 m ,  三邊固定,頂邊自由

        池壁類型: 淺池壁,其它荷載作用下,按豎向單向板計算

        温濕度應力按雙向板計算

          池外土壓力作用角隅處彎矩(kN.m/m): 基本組合:-8.42, 準永久組合:-5.91

          池內水壓力作用角隅處彎矩(kN.m/m): 基本組合:6.59, 準永久組合:5.19

        基本組合作用彎矩表(kN.m/m)

        準永久組合作用彎矩表(kN.m/m)

    (3)底板內力:

        計算跨度:Lx= 10.927m, Ly= 23.527m , 四邊固定

        按單向板計算.

        1.池外填土,池內無水時,荷載組合作用彎矩表(kN.m/m)

    (4)配筋及裂縫:

        配筋計算方法:按單筋受彎構件計算板受拉鋼筋.

        裂縫計算根據《給排水結構規範》附錄A公式計算.

        按基本組合彎矩計算配筋,按準永久組合彎矩計算裂縫,結果如下:

        ①L側池壁配筋及裂縫表(彎矩:kN.m/m, 面積:mm2/m, 裂縫:mm)

        ②B側池壁配筋及裂縫表(彎矩:kN.m/m, 面積:mm2/m, 裂縫:mm)

        ③底板配筋及裂縫表(彎矩:kN.m/m, 面積:mm2/m, 裂縫:mm)

        裂縫驗算均滿足.

3.5 混凝土工程量計算:

    (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)池外表面積: (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)池內表面積: (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)水池混凝土總方量 = 28.10+73.13 = 101.23 m3

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【理正結構設計工具箱軟件 7.0PB1_SP1】 計算日期: 2018-11-12 11:12:48

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