矩形水池設計(JSC-1)
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 50010-2010), 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 幾何資訊
水池型別: 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=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, 溫溼度1.00
考慮溫溼度作用: 池內外溫差10.0度, 內力折減係數0.65, 砼線膨脹係數1.00(10-5/°C)
1.4 鋼筋砼資訊
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,溫溼度變化作用.
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):
部位(標高) | 土壓力標準值 | 水壓力標準值 | 活載標準值 | 基本組合 | 準永久組合 |
池壁頂端(0.839) | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
地面(0.000) | 0.00 | 0.00 | 3.33 | 3.81 | 1.33 |
地下水位處(-0.500) | 3.00 | 0.00 | 3.33 | 7.62 | 4.33 |
底板頂面(-1.200) | 5.33 | 7.00 | 3.33 | 19.47 | 13.67 |
(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.池壁溫溼度作用(池內外溫差=池內溫度-池外溫度)
(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
池壁型別: 淺池壁,其它荷載作用下,按豎向單向板計算
溫溼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)
部位 | 池外土壓力 | 池內水壓力 | 溫溼度作用 | 基本組合 |
內側-水平跨中 | 0.00 | - | - | 0.00 |
水平邊緣 | - | 6.59 | - | 2.28 |
豎直跨中 | 0.00 | - | - | -3.22 |
豎直上邊緣 | - | -0.00 | - | 0.00 |
豎直下邊緣 | - | 10.56 | - | 3.66 |
外側-水平跨中 | - | -0.00 | -8.60 | -8.60 |
水平邊緣 | -8.42 | - | -7.86 | -12.55 |
豎直跨中 | - | -0.00 | -3.22 | -3.90 |
豎直上邊緣 | 0.00 | - | -0.00 | -0.00 |
豎直下邊緣 | -13.49 | - | -4.91 | -11.41 |
準永久組合作用彎矩表(kN.m/m)
部位 | 池外土壓力 | 池內水壓力 | 溫溼度作用 | 準永久組合 |
內側-水平跨中 | 0.00 | - | - | 0.00 |
水平邊緣 | - | 5.19 | - | 1.80 |
豎直跨中 | 0.00 | - | - | -2.82 |
豎直上邊緣 | - | -0.00 | - | 0.00 |
豎直下邊緣 | - | 8.31 | - | 2.88 |
外側-水平跨中 | - | -0.00 | -7.53 | -7.53 |
水平邊緣 | -5.91 | - | -6.88 | -9.54 |
豎直跨中 | - | -0.00 | -2.82 | -3.06 |
豎直上邊緣 | 0.00 | - | -0.00 | -0.00 |
豎直下邊緣 | -9.47 | - | -4.30 | -8.22 |
(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
池壁型別: 淺池壁,其它荷載作用下,按豎向單向板計算
溫溼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)
部位 | 池外土壓力 | 池內水壓力 | 溫溼度作用 | 基本組合 |
內側-水平跨中 | 0.00 | - | - | 0.00 |
水平邊緣 | - | 6.59 | - | 2.28 |
豎直跨中 | 0.00 | - | - | -3.22 |
豎直上邊緣 | - | -0.00 | - | 0.00 |
豎直下邊緣 | - | 10.56 | - | 3.66 |
外側-水平跨中 | - | -0.00 | -8.60 | -8.60 |
水平邊緣 | -8.42 | - | -7.86 | -12.55 |
豎直跨中 | - | -0.00 | -3.22 | -3.90 |
豎直上邊緣 | 0.00 | - | -0.00 | -0.00 |
豎直下邊緣 | -13.49 | - | -4.91 | -11.41 |
準永久組合作用彎矩表(kN.m/m)
部位 | 池外土壓力 | 池內水壓力 | 溫溼度作用 | 準永久組合 |
內側-水平跨中 | 0.00 | - | - | 0.00 |
水平邊緣 | - | 5.19 | - | 1.80 |
豎直跨中 | 0.00 | - | - | -2.82 |
豎直上邊緣 | - | -0.00 | - | 0.00 |
豎直下邊緣 | - | 8.31 | - | 2.88 |
外側-水平跨中 | - | -0.00 | -7.53 | -7.53 |
水平邊緣 | -5.91 | - | -6.88 | -9.54 |
豎直跨中 | - | -0.00 | -2.82 | -3.06 |
豎直上邊緣 | 0.00 | - | -0.00 | -0.00 |
豎直下邊緣 | -9.47 | - | -4.30 | -8.22 |
(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)
部位 | 基本組合 | 準永久組合 |
上側-L向跨中 | 0.00 | 0.00 |
B向跨中 | 33.26 | 24.47 |
下側-L向邊緣 | -45.42 | -33.41 |
B向邊緣 | -66.53 | -48.93 |
(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)
部位 | 彎矩 | 計算面積 | 實配鋼筋 | 實配面積 | 裂縫寬度 |
內側-水平跨中 | 0.00 | 400 | E12@150 | 754 | 0.00 |
水平邊緣 | 2.28 | 400 | E12@150 | 754 | 0.01 |
豎直跨中 | -3.22 | 400 | E12@150 | 754 | 0.02 |
豎直上邊緣 | 0.00 | 400 | E12@150 | 754 | 0.00 |
豎直下邊緣 | 3.66 | 400 | E12@150 | 754 | 0.02 |
外側-水平跨中 | -8.60 | 400 | E12@150 | 754 | 0.04 |
水平邊緣 | -12.55 | 400 | E12@150 | 754 | 0.05 |
豎直跨中 | -3.90 | 400 | E12@150 | 754 | 0.02 |
豎直上邊緣 | -0.00 | 400 | E12@150 | 754 | 0.00 |
豎直下邊緣 | -11.41 | 400 | E12@150 | 754 | 0.04 |
②B側池壁配筋及裂縫表(彎矩:kN.m/m, 面積:mm2/m, 裂縫:mm)
部位 | 彎矩 | 計算面積 | 實配鋼筋 | 實配面積 | 裂縫寬度 |
內側-水平跨中 | 0.00 | 400 | E12@150 | 754 | 0.00 |
水平邊緣 | 2.28 | 400 | E12@150 | 754 | 0.01 |
豎直跨中 | -3.22 | 400 | E12@150 | 754 | 0.02 |
豎直上邊緣 | 0.00 | 400 | E12@150 | 754 | 0.00 |
豎直下邊緣 | 3.66 | 400 | E12@150 | 754 | 0.02 |
外側-水平跨中 | -8.60 | 400 | E12@150 | 754 | 0.04 |
水平邊緣 | -12.55 | 400 | E12@150 | 754 | 0.05 |
豎直跨中 | -3.90 | 400 | E12@150 | 754 | 0.02 |
豎直上邊緣 | -0.00 | 400 | E12@150 | 754 | 0.00 |
豎直下邊緣 | -11.41 | 400 | E12@150 | 754 | 0.04 |
③底板配筋及裂縫表(彎矩:kN.m/m, 面積:mm2/m, 裂縫:mm)
部位 | 彎矩 | 計算面積 | 實配鋼筋 | 實配面積 | 裂縫寬度 |
上側-L向跨中 | 0.00 | 500 | E12@150 | 754 | 0.00 |
B向跨中 | 33.26 | 500 | E12@150 | 754 | 0.12 |
L向邊緣 | 0.00 | 500 | E12@150 | 754 | 0.00 |
B向邊緣 | 0.00 | 500 | E12@150 | 754 | 0.00 |
下側-L向跨中 | 0.00 | 500 | E12@150 | 754 | 0.00 |
B向跨中 | 0.00 | 500 | E12@150 | 754 | 0.00 |
L向邊緣 | -45.42 | 624 | E12@150 | 754 | 0.17 |
B向邊緣 | -66.53 | 932 | E14@150 | 1026 | 0.19 |
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體 7.0PB1_SP1】 計算日期: 2018-11-12 11:12:48
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