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矩形水池结构计算方案

矩形水池结构计算书

项目名称_____________日期_____________

设计者_____________校对者_____________

一、示意图：

二、基本资料：

1．依据规范及参考书目：

《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008），以下简称《砼规》

《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002），以下简称《地基规范》

《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002），以下简称《给排水结规》

《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》（CECS138-2002），简称《水池结规》

《建筑结构静力计算手册》（第二版）

2．几何信息：

水池类型:

无顶盖，半地下水池

水池长度L＝11940mm，宽度B＝5990mm，高度H＝4180mm

地面标高＝0.000m，池底标高＝-4.180m

池壁厚度t3＝400mm，池壁贴角c1＝0mm

底板中间厚度t2＝400mm，底板两侧厚度t4＝400mm

底板贴角长度c2＝0mm，底板外挑长度a＝400mm

池壁顶端约束形式:

自由

底板约束形式:

固定

3．地基土、地下水和池内水信息：

地基土天然容重γ＝18.00kN/m3，天然容重γm＝20.00kN/m3

地基土内摩擦角φ＝30.00度，地下水位标高＝-2.000m

池内水深HW＝0.00mm，池内水重度γs＝10.00kN/m3

地基承载力特征值fak＝120.00kPa

宽度修正系数ηb＝0.00，埋深修正系数ηd＝1.00

修正后地基承载力特征值fa＝170.89kPa

浮托力折减系数＝1.00，抗浮安全系数Kf＝1.05

4．荷载信息：

地面活荷载q＝10.00kN/m2，活荷载组合值系数＝0.90

恒荷载分项系数:

池身的自重γG1＝1.20,其它γG＝1.27

活荷载分项系数:

地下水压力γQ1＝1.27,其它γQ＝1.27

地面活荷载准永久值系数ψq＝0.40

温（湿）度变化作用的准永久值系数ψt＝1.00

池内外温差或湿度当量温差△t＝10.0度

温差作用弯矩折减系数ηs＝0.65

混凝土线膨胀系数αc＝1.00×10-5/℃

5．材料信息：

混凝土强度等级：

C25

轴心抗压强度标准值fck＝16.70N/mm2；轴心抗拉强度标准值ftk＝1.78N/mm2

轴心抗压强度设计值fc＝11.90N/mm2；轴心抗拉强度设计值ft＝1.27N/mm2

混凝土弹性模量Ec＝2.80×104N/mm2

纵向受力钢筋种类：

HRB400

钢筋强度设计值fy＝360N/mm2；弹性模量Es＝2.00×105N/mm2

钢筋混凝土重度γc＝25.0kN/m3，泊松比μc＝0.167

内侧钢筋保护层厚度as＝35mm，外侧保护层厚度as'＝35mm

裂缝宽度限值[ωmax]＝0.200mm，配筋调整系数＝1.00

三、地基承载力验算及抗浮验算：

1．基底压力计算：

池壁自重G2＝1295.03kN

底板及底板贴角自重G3＝865.05kN

水池自重Gc＝G1＋G2＋G3

＝0.00＋1295.03＋865.05＝2160.07kN

池内水重Gw＝0.00kN

池顶覆土重量Gt1＝0.00kN

池顶地下水重量Gs1＝0.00kN

底板外挑覆土重量Gt2＝806.14kN

底板外挑地下水重量Gs2＝266.72kN

基底以上的覆盖土总重量Gt＝Gt1＋Gt2

＝0.00＋806.14＝806.14kN

基底以上的地下水总重量Gs＝Gs1＋Gs2

＝0.00＋266.72＝266.72kN

顶板活荷载作用力Gh1＝0.00kN

地面活荷载作用力Gh2＝149.84kN

活荷载作用力总和Gh＝Gh1＋Gh2

＝0.00＋149.84＝149.84kN

基底面积A＝86.50m2

基底压强Pk＝（Gc＋Gw＋Gt＋Gs＋Gh）/A

＝（2160.07＋0.00＋806.14＋266.72＋149.84）/86.505＝39.11kN/m2

2．修正地基承载力：

依照《建筑地基基础设计规范》式5.2.4：

fa=fak＋ηb×γ×（b－3）＋ηd×γm×（d－0.5）

fa=120.00＋0.00×10.00×（6.0－3）＋1.00×13.83×（4.2－0.5）

=170.89kN/m2

3．地基承载力验算结论：

Pk＝39.11kN/m2≤fa＝170.89kN/m2

故地基承载力满足要求。

4．抗浮验算：

抗浮力Gk＝Gc＋Gt＋Gs

＝2160.07＋806.14＋266.72＝3232.93kN

浮力F＝1885.80kN

Gk/F＝3232.93/1885.80＝1.71≥Kf＝1.05

故抗浮验算满足要求。

四、荷载计算：

1．池壁荷载计算：

池外荷载：

主动土压力系数Ka＝0.333

侧向压力荷载组合（kN/m2）：

表中：

Hi--距池底高度，m

ptk--作用在池壁的土压力标准值，kN/m2

psk--作用在池壁的地下水压力标准值，kN/m2

pqk--地面活荷载作用在池壁的侧向压力标准值，kN/m2

Qw--作用在池壁的侧向压力基本组合值，kN/m2

Qwk--作用在池壁的侧向压力准永久组合值，kN/m2

Hi

ptk

psk

pqk

Qw

Qwk

3.78

0.00

0.00

3.33

3.81

1.33

1.78

12.00

0.00

3.33

19.05

13.33

0.0

17.93

17.80

3.33

49.19

37.07

池内底部水压力：

标准值psk＝0.00kN/m2

基本组合设计值ps＝0.00kN/m2

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＝2160.07kN

基础底面以上土重标准值Gt＝806.14kN

基础底面以上水重标准值Gs＝266.72kN

基础底面以上活载标准值Gh＝149.84kN

水池底板以上全部竖向压力基本组合：

Qb＝（γG1×Gc＋γG×Gt＋γQ1×Gs＋ψc×γQ×Gh）/A

＝（1.20×2160.07＋1.27×806.14＋1.27×266.72＋0.90×1.27×149.84）

/86.505＝47.70kN/m2

水池底板以上全部竖向压力准永久组合：

Qbk＝（Gc＋Gt＋ψs×Gs＋ψq×Gq＋ψq1×Gq1）/A

＝（2160.07＋806.14＋1.00×266.72＋0.40×149.84＋0.40×0.00）/86.505

＝38.07kN/m2

板底均布净反力基本组合：

Q＝47.70－1.20×25.0×0.400＝35.70kN/m2

板底均布净反力准永久组合：

Qk＝38.07－25.0×0.400＝28.07kN/m2

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＝（γG1×Gc＋γG×Gw＋γQ×Gh）/A

＝（1.20×2160.07＋1.27×0.00＋1.27×0.00）/86.505＝29.96kN/m2

水池底板以上全部竖向压力准永久组合：

Qbk＝（Gc＋Gw＋ψq1×Gq1）/A

＝（2160.07＋0.00＋0.40×0.00）/86.505

＝24.97kN/m2

板底均布净反力基本组合：

Q＝29.96－1.20×25.0×0.400－1.27×10.00×0.00＝17.96kN/m2

板底均布净反力准永久组合：

Qk＝24.97－25.0×0.400－10.00×0.00＝14.97kN/m2

五、内力计算：

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：

计算跨度：

Lx＝11.540m，Ly＝3.780m，三边固定，顶边自由

池壁类型：

普通池壁，按双向板计算

H＝2L处池外土压力作用下的水平向跨中弯矩：

基本组合M＝20.16kN·m，准永久组合Mk＝13.83kN·m

H＝2L处池内水压力作用下的水平向边缘弯矩：

基本组合M＝-0.00kN·m，准永久组合Mk＝-0.00kN·m

基本组合作用弯矩表（kN·m/m）：

表中：

M1--池外填土，池内无水时，池壁的基本组合作用弯矩值

M2--池内有水，池外无土时，池壁的基本组合作用弯矩值

Mo--温湿度作用下，池壁的基本组合作用弯矩值

部位

M1

M2

Mo

基本组合

L侧墙横向跨中-内侧

20.16

-

-

20.16

L侧墙横向跨中-外侧

-

-0.00

-

0.00

L侧墙横向边缘-内侧

-

-0.00

-

0.00

L侧墙横向边缘-外侧

-74.01

-

-29.36

-103.37

L侧墙竖向跨中-内侧

1.32

-

-

1.32

L侧墙竖向跨中-外侧

-

-0.00

-

0.00

L侧墙竖向下边缘-内侧

-0.00

-

-

0.00

L侧墙竖向下边缘-外侧

-

-101.91

-

-101.91

L侧墙竖向上边缘-内侧

-0.00

-

-

0.00

L侧墙竖向上边缘-外侧

-

0.00

-

0.00

准永久组合作用弯矩表（kN·m/m）：

表中：

MK1--池外填土，池内无水时，池壁的准永久组合作用弯矩值

MK2--池内有水，池外无土时，池壁的准永久组合作用弯矩值

MKO--温湿度作用下，池壁的准永久组合作用弯矩值

部位

MK1

MK2

MKO

准永久组合

L侧墙横向跨中-内侧

13.83

-

-

13.83

L侧墙横向跨中-外侧

-

-0.00

-

0.00

L侧墙横向边缘-内侧

-

-0.00

-

0.00

L侧墙横向边缘-外侧

-49.55

-

-25.68

-75.24

L侧墙竖向跨中-内侧

1.75

-

-

1.75

L侧墙竖向跨中-外侧

-

-0.00

-

0.00

L侧墙竖向下边缘-内侧

-0.00

-

-

0.00

L侧墙竖向下边缘-外侧

-

-71.85

-

-71.85

L侧墙竖向上边缘-内侧

-0.00

-

-

0.00

L侧墙竖向上边缘-外侧

-

0.00

-

0.00

2．B侧池壁内力计算：

计算跨度：

Lx＝5.590m，Ly＝3.780m，三边固定，顶边自由

池壁类型：

普通池壁，按双向板计算

H＝2L处池外土压力作用下的水平向跨中弯矩：

基本组合M＝17.46kN·m，准永久组合Mk＝11.89kN·m

H＝2L处池内水压力作用下的水平向边缘弯矩：

基本组合M＝-0.00kN·m，准永久组合Mk＝-0.00kN·m

基本组合作用弯矩表（kN·m/m）：

表中：

M1--池外填土，池内无水时，池壁的基本组合作用弯矩值

M2--池内有水，池外无土时，池壁的基本组合作用弯矩值

Mo--温湿度作用下，池壁的基本组合作用弯矩值

部位

M1

M2

Mo

基本组合

B侧墙横向跨中-内侧

17.46

-

-

17.46

B侧墙横向跨中-外侧

-

-0.00

-

-31.60

B侧墙横向边缘-内侧

-

-0.00

-

0.00

B侧墙横向边缘-外侧

-32.99

-

-29.36

-66.66

B侧墙竖向跨中-内侧

10.78

-

-

10.78

B侧墙竖向跨中-外侧

-

-0.00

-

-23.37

B侧墙竖向下边缘-内侧

-0.00

-

-

0.00

B侧墙竖向下边缘-外侧

-

-45.11

-

-81.40

B侧墙竖向上边缘-内侧

-0.00

-

-

0.00

B侧墙竖向上边缘-外侧

-

0.00

-

0.00

准永久组合作用弯矩表（kN·m/m）：

表中：

MK1--池外填土，池内无水时，池壁的准永久组合作用弯矩值

MK2--池内有水，池外无土时，池壁的准永久组合作用弯矩值

MKO--温湿度作用下，池壁的准永久组合作用弯矩值

部位

MK1

MK2

MKO

准永久组合

B侧墙横向跨中-内侧

11.89

-

-

11.89

B侧墙横向跨中-外侧

-

-0.00

-

-27.64

B侧墙横向边缘-内侧

-

-0.00

-

0.00

B侧墙横向边缘-外侧

-23.51

-

-25.68

-52.97

B侧墙竖向跨中-内侧

8.00

-

-

8.00

B侧墙竖向跨中-外侧

-

-0.00

-

-20.45

B侧墙竖向下边缘-内侧

-0.00

-

-

0.00

B侧墙竖向下边缘-外侧

-

-32.65

-

-64.41

B侧墙竖向上边缘-内侧

-0.00

-

-

0.00

B侧墙竖向上边缘-外侧

-

0.00

-

0.00

3．底板内力计算：

计算跨度：

Lx＝11.540m，Ly＝5.590m，四边固定

Lx/Ly＝2.06>2.0，按y向的单向板计算。

基本组合作用弯矩表（kN·m/m）：

表中：

M1--池外填土，池内无水时，基底反力对底板作用的弯矩

M2--池内有水，池外无土时，基底反力对底板作用的弯矩

部位

M1

M2

基本组合

底板L向跨中-上侧

0.00

0.00

0.00

底板L向跨中-下侧

0.00

0.00

0.00

底板L向边缘-上侧

0.00

0.00

0.00

底板L向边缘-下侧

0.00

0.00

0.00

底板B向跨中-上侧

139.43

70.17

139.43

底板B向跨中-下侧

139.43

70.17

0.00

底板B向边缘-上侧

0.00

0.00

0.00

底板B向边缘-下侧

0.00

0.00

0.00

准永久组合作用弯矩表（kN·m/m）：

表中：

MK1--池外填土，池内无水时，基底反力对底板作用的弯矩

MK2--池内有水，池外无土时，基底反力对底板作用的弯矩

部位

MK1

MK2

准永久组合

底板L向跨中-上侧

0.00

0.00

0.00

底板L向跨中-下侧

0.00

0.00

0.00

底板L向边缘-上侧

0.00

0.00

0.00

底板L向边缘-下侧

0.00

0.00

0.00

底板B向跨中-上侧

109.63

58.48

109.63

底板B向跨中-下侧

109.63

58.48

0.00

底板B向边缘-上侧

0.00

0.00

0.00

底板B向边缘-下侧

0.00

0.00

0.00

六、配筋及裂缝计算：

配筋计算方法：

依据《砼规》第6.2条规定按单筋受弯构件计算。

抗裂验算根据：

依据《砼规》第8.7条进行抗裂验算。

裂缝宽度计算：

依据《砼规》第8.8条进行裂缝宽度计算。

按基本组合弯矩计算配筋，按准永久组合弯矩计算裂缝。

1．表中符号意义：

M--截面的基本组合作用弯矩值，kN·m/m

MK--截面的准永久组合作用弯矩值，kN·m/m

As--截面的钢筋计算面积，mm2/m

As'--截面的钢筋实配面积，mm2/m

ωmax--截面的裂缝宽度，mm

2．L侧池壁配筋及裂缝表：

部位

M

MK

As

实配钢筋

As'

ωmax

L侧墙横向跨中-内侧

20.16

13.83

548

φ12@150

754

0.053

L侧墙横向边缘-内侧

0.00

0.00

548

φ12@150

754

0.000

L侧墙横向跨中-外侧

0.00

0.00

548

φ12@100

1131

0.000

L侧墙横向边缘-外侧

-103.37

-75.24

1113

φ12@100

1131

0.191

L侧墙竖向跨中-内侧

1.32

1.75

548

φ12@150

754

0.007

L侧墙竖向下边缘-内侧

0.00

0.00

548

φ12@150

754

0.000

L侧墙竖向上边缘-内侧

0.00

0.00

548

φ12@150

754

0.000

L侧墙竖向跨中-外侧

0.00

0.00

548

φ12@200

565

0.000

L侧墙竖向下边缘-外侧

-101.91

-71.85

1097

φ12@100

1131

0.183

L侧墙竖向上边缘-外侧

0.00

0.00

548

φ12@200

565

0.000

3．B侧池壁配筋及裂缝表：

部位

M

MK

As

实配钢筋

As'

ωmax

B侧墙横向跨中-内侧

17.46

11.89

548

φ12@150

754

0.045

B侧墙横向边缘-内侧

0.00

0.00

548

φ12@150

754

0.000

B侧墙横向跨中-外侧

-31.60

-27.64

548

φ12@150

754

0.105

B侧墙横向边缘-外侧

-66.66

-52.97

705

φ12@150

754

0.202

B侧墙竖向跨中-内侧

10.78

8.00

548

φ12@150

754

0.031

B侧墙竖向下边缘-内侧

0.00

0.00

548

φ12@150

754

0.000

B侧墙竖向上边缘-内侧

0.00

0.00

548

φ12@150

754

0.000

B侧墙竖向跨中-外侧

-23.37

-20.45

548

φ12@100

1131

0.052

B侧墙竖向下边缘-外侧

-81.40

-64.41

868

φ12@100

1131

0.164

B侧墙竖向上边缘-外侧

0.00

0.00

548

φ12@100

1131

0.000

4．底板配筋及裂缝表：

部位

M

MK

As

实配钢筋

As'

ωmax

底板L向跨中-上侧

0.00

0.00

548

φ12@150

754

0.000

底板L向边缘-上侧

0.00

0.00

548

φ12@150

754

0.000

底板L向跨中-下侧

0.00

0.00

548

φ12@150

754

0.000

底板L向边缘-下侧

0.00

0.00

548

φ12@150

754

0.000

底板B向跨中-上侧

139.43

109.63

1529

φ12@70

1616

0.195

底板B向边缘-上侧

0.00

0.00

548

φ12@70

1616

0.000

底板B向跨中-下侧

0.00

0.00

548

φ12@150

754

0.000

底板B向边缘-下侧

0.00

0.00

548

φ12@150

754

0.000