敞口矩形水池设计计算书.docx
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敞口矩形水池设计计算书
敞口矩形水池设计(4m×5m×2.5m)
执行规范:
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002),本文简称《混凝土规范》
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002),本文简称《地基规范》
《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002),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》(CECS138-2002),本文简称《水池结构规程》
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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=5.400m,宽度B=4.400m,高度H=2.800m,底板底标高=-2.800m
池底厚h3=300mm,池壁厚t1=200mm,底板外挑长度t2=200mm
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18.00kN/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ηb=0.00,埋深修正系数ηd=1.00
地下水位标高-5.000m,池内水深1.500m,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30.00kN/m2,组合值系数0.90
恒荷载分项系数:
水池自重1.20,其它1.30
活荷载分项系数:
地下水压1.27,其它1.40
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,弯矩折减系数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
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
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=[2×(L+B)-4×t1]×[H-h1-h3]×t1×γc
=[2×(5.400+4.400)-4×0.200]×[2.800-0.200-0.300]×0.200×25.00=216.20kN
底板自重G3=(L+2×t2)×(B+2×t2)×h3×γc
=(5.400+2×0.200)×(4.400+2×0.200)×0.300×25.00=208.80kN
水池结构自重Gc=G2+G3=425.00kN
(2)池内水重Gw计算
池内水重Gw=(L-2×t1)×(B-2×t1)×Hw×rw
=(5.400-2×0.200)×(4.400-2×0.200)×1.500×10.00=300.00kN
(3)覆土重量计算
池顶覆土重量Gt1=0kN
池顶地下水重量Gs1=0kN
底板外挑覆土重量Gt2=4.080×(2.800-0.300)=10.20kN
基底以上的覆盖土总重量Gt=Gt1+Gt2=10.20kN
基底以上的地下水总重量Gs=Gs1+Gs2=0.00kN
(4)活荷载作用Gh
顶板活荷载作用力Gh1=5.400×4.400×1.50=35.64kN
地面活荷载作用力Gh2=4.080×30.00=122.40kN
活荷载作用力总和Gh=Gh1+Gh2=35.64+122.40=158.04kN
(5)基底压力Pk
基底面积:
A=(L+2×t2)×(B+2×t2)=5.800×4.800=27.84m2
基底压强:
Pk=(Gc+Gw+Gt+Gs+Gh)/A
=(425.00+300.00+10.20+0.00+158.04)/27.840=32.08kN/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=18.00kN/m3
(2)计算基础底面以下土的重度r
地下水位于底板下1m以下,不考虑地下水作用,r=18.00kN/m3
(3)根据基础规范的要求,修正地基承载力:
fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)
=100.00+0.00×18.00×(4.800-3)+1.00×18.00×(2.800-0.5)
=141.40kPa
3.1.3结论:
Pk=32.08 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): 部位(标高) 土压力标准值 水压力标准值 活载标准值 基本组合 准永久组合 池壁顶端(0.000) 0.00 0.00 10.00 14.00 4.00 地面(0.000) 0.00 0.00 10.00 14.00 4.00 底板顶面(-2.500) 15.00 0.00 10.00 33.50 19.00 (2)池内底部水压力: 标准值=15.00kN/m2,基本组合设计值=19.50kN/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=425.00kN 基础底面以上土重标准值Gt=10.20kN 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=158.04kN 水池底板以上全部竖向压力基本组合: Qb=(425.00×1.20+10.20×1.30+0.00×1.27+158.04×1.40)/27.840 =26.74kN/m2 水池底板以上全部竖向压力准永久组合: Qbe=(425.00+10.20+0.00×1.00+1.50×23.760×0.40+30.00×4.080×0.40)/27.840 =17.90kN/m2 板底均布净反力基本组合: Q=26.74-0.300×25.00×1.20 =17.74kN/m2 板底均布净反力准永久组合: Qe=17.90-0.300×25.00 =10.40kN/m2 3.3.3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=[425.00×1.20+(5.000×4.000×1.500)×10.00×1.30]/27.840=32.33kN/m2 板底均布净反力基本组合: Q=32.33-(0.300×25.00×1.20+1.500×10.00×1.30)=3.83kN/m2 水池底板以上全部竖向压力准永久组合: Qbe=[425.00+(5.000×4.000×1.500)×10.00]/27.840=26.04kN/m2 板底均布净反力准永久组合: Qe=26.04-(0.300×25.00+1.500×10.00)=3.54kN/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) (3)L侧池壁内力: 计算跨度: Lx=5.200m,Ly=2.500m,三边固定,顶边自由 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 池外土压力 池内水压力 温湿度作用 基本组合 内侧-水平跨中 5.41 - - 5.41 水平边缘 - 6.13 - 6.13 竖直跨中 2.38 - - 2.38 竖直上边缘 - 0.00 - 0.00 竖直下边缘 - 10.79 - 10.79 外侧-水平跨中 - -1.63 -9.68 -11.31 水平边缘 -17.38 - -9.51 -26.89 竖直跨中 - -1.53 -5.39 -6.92 竖直上边缘 0.00 - 0.00 -0.00 竖直下边缘 -29.77 - -9.10 -38.88 准永久组合作用弯矩表(kN.m/m) 部位 池外土压力 池内水压力 温湿度作用 准永久组合 内侧-水平跨中 2.34 - - 2.34 水平边缘 - 4.72 - 4.72 竖直跨中 1.42 - - 1.42 竖直上边缘 - 0.00 - 0.00 竖直下边缘 - 8.30 - 8.30 外侧-水平跨中 - -1.25 -7.69 -8.94 水平边缘 -7.93 - -7.55 -15.48 竖直跨中 - -1.17 -4.28 -5.45 竖直上边缘 0.00 - 0.00 -0.00 竖直下边缘 -13.73 - -7.22 -20.95 (4)B侧池壁内力: 计算跨度: Lx=4.200m,Ly=2.500m,三边固定,顶边自由 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 池外土压力 池内水压力 温湿度作用 基本组合 内侧-水平跨中 5.44 - - 5.44 水平边缘 - 5.64 - 5.64 竖直跨中 3.05 - - 3.05 竖直上边缘 - 0.00 - 0.00 竖直下边缘 - 8.41 - 8.41 外侧-水平跨中 - -1.69 -9.47 -11.17 水平边缘 -15.78 - -9.82 -25.61 竖直跨中 - -1.69 -6.39 -8.08 竖直上边缘 0.00 - 0.00 -0.00 竖直下边缘 -21.66 - -10.17 -31.83 准永久组合作用弯矩表(kN.m/m) 部位 池外土压力 池内水压力 温湿度作用 准永久组合 内侧-水平跨中 2.37
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