2200m3圆形带柱水池设计.docx
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2200m3圆形带柱水池设计
2200m3圆形带柱水池设计
孙国俊
(四川省武胜县水利水电工程勘测设计队638400)
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010),本文简称《混凝土规范》
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011),本文简称《地基规范》
《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012),本文简称《荷载规范》
《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》
《给水排水工程结构设计手册》(第二版),本文简称《给排水手册》
钢筋:
d-HPB300;D-HRB335;E-HRB400;F-RRB400;G-HRB500;P-HRBF335;Q-HRBF400;R-HRBF500
-----------------------------------------------------------------------
1设计资料
1.1尺寸及荷载简图
1.2已知条件
1.2.1几何信息
池内壁半径(m)
10.000
水池净高(m)
8.000
池内水深(m)
7.000
底板外挑(mm)
300
1.2.2砼及钢筋信息表
混凝土等级
C30
板纵筋级别
HRB335
柱纵筋级别
*HRB335
柱箍筋级别
HPB300
配筋调整系数
1.00
池壁竖向配筋方法
压弯
考虑p-δ效应
ㄨ
砼重度(kN/m3)
25.00
砼泊松比μ
0.20
裂缝宽度限值(mm)
0.20
按裂缝控制配筋
ㄨ
1.2.3纵筋保护层厚度表(单位:
mm)
部位
上侧
下侧
顶板
35
35
底板
35
35
----
外侧
内侧
池壁
35
35
柱
40
--
1.2.4板厚表
顶板厚(mm)
400
池壁厚(mm)
400
底板厚(mm)
500
1.2.5柱网表
柱型
方柱
柱排数
3
柱距(m)
5.000
柱边长(mm)
400
1.2.6柱帽尺寸表
设柱帽
√
h1(mm)
200
h2(mm)
200
b(mm)
100
1.2.7土参数表
土天然重度(kN/m3)
18.00
土饱和重度(kN/m3)
20.00
修正地基承载力(kPa)
120.0
土侧压力计算方法
静止土压力
土侧压力系数
0.34
1.2.8荷载及组合系数表
顶板(kN/m2)
1.50
地面(kN/m2)
0.00
自重荷载
1.20
其它恒载
1.27
地下水压
1.27
其它活载
1.27
顶板活载
0.40
地面活载
0.40
地下水压
1.00
温(湿)度作用
1.00
地下水压是否调整
ㄨ
其它活载
1.00
1.2.9其他计算参数表
温湿度作用
不考虑
壁面温差(度)
---
温差弯矩折减系数
---
砼线膨胀系数(10-5)
---
池内水重度(kN/m3)
10.00
抗浮安全系数
1.05
浮托力折减系数
1.00
1.3计算内容
(1)荷载计算
(2)地基承载力验算
(3)抗浮验算
(4)内力计算
(5)配筋计算
(6)裂缝验算
(7)柱冲切验算
单位说明:
弯矩:
kN.m/m,力:
kN/m,钢筋面积:
mm2/m,裂缝宽度:
mm,配筋率:
%
板弯矩正负号规则:
顶(底)板:
下侧受拉为正,上侧受拉为负
池壁:
内侧受拉为正,外侧受拉为负
轴力以受压为正,受拉为负:
2荷载计算
2.1荷载标准值计算
顶板自重:
π×(10.000+0.400)2×0.400×25.0=3397.9kN
底板自重:
π×(10.000+0.400+0.300)2×0.500×25.0=4496.0kN
池壁自重:
2×π×(10.000+0.400)×8.000×0.400×25.0=5127.1kN
柱自重(单个):
柱身:
0.400×0.400×7.200×25.000=28.8kN
柱帽:
(0.200×((2×0.800+0.400)×0.800+(2×0.400+0.800)×0.400)/6+1.000×1.000×0.200)×25.000=6.9kN
柱重:
28.800+6.867×2=40.7kN
结构自重:
3397.9+4496.0+5127.1+40.7×9=13387.6kN
池内水重(设计水深时):
π×10.0002×7.000×10.0=21991.1kN
土压力系数采用静止土压力系数,ka=0.340
外壁顶部土侧压(正常使用时):
0.0kPa
外壁底部土侧压(正常使用时):
7.8kPa
内壁底部水侧压(正常使用时):
70.0kPa
底板悬挑上覆土重:
457.4kN
底板悬挑上水重:
99.4kN
顶板活载:
1.5kPa
地面活载对外壁顶部侧压(正常使用时):
0.0kPa
地面活载对外壁底部侧压(正常使用时):
0.0kPa
地下水对外壁顶部侧压(正常使用时):
0.0kPa
地下水对外壁底部侧压(正常使用时):
5.0kPa
2.2标准值汇总
正常使用工况
闭水试验
检修工况
顶板自重(kN)
3397.9
3397.9
3397.9
底板自重(kN)
4496
4496
4496
结构自重(kN)
13387.6
13387.6
13387.6
池内水重(kN)
21991.1
21991.1
0
土对外壁压力(kPa)
---
---
---
顶(6.70m)
0
0
0
地下水位置(-1.00m)
6.1
0
6.1
底(-1.50m)
7.8
0
7.8
地下水对外壁顶压力(kPa)
---
---
---
顶(6.70m)
0
0
0
底(-1.50m)
5
0
5
池内水对内壁底压力(kPa)
70
70
0
池顶覆土重(kN)
0
0
0
池顶水重(kN)
0
0
0
底板外延覆土重(kN)
457.4
0
457.4
底板外延水重(kN)
99.4
0
99.4
顶板活载(kPa)
1.5
0
1.5
地面活载对侧壁顶侧压(kPa)
0
0
0
地面活载对侧壁底侧压(kPa)
0
0
0
2.3荷载组合计算
程序共计算3个工况,分别为正常使用工况,闭水试验工况,空池检修工况。
每工况下,考虑3种荷载组合,分别为基本组合、准永久组合、标准组合。
2.3.1顶板荷载,为均布荷载(kPa)
工况
基本组合
准永久组合
标准组合
正常使用工况
13.905
10.6
11.5
闭水试验工况
12
10
10
空池检修工况
13.905
10.6
11.5
2.3.2底板反力(kPa)
工况
基本组合
准永久组合
标准组合
正常使用工况
126.079
100.476
101.327
闭水试验工况
122.314
98.362
98.362
空池检修工况
48.431
39.336
40.186
2.3.3底板荷载,为均布荷载(kPa)
工况
基本组合
准永久组合
标准组合
正常使用工况
21.304
17.976
18.827
闭水试验工况
17.539
15.862
15.862
空池检修工况
32.556
26.836
27.686
2.3.4外侧壁荷载,为梯形分布荷载(kPa)
工况
位置
基本组合
准永久组合
标准组合
正常使用工况
顶部
0
0
0
底部
16.281
12.82
12.82
闭水试验工况
顶部
0
0
0
底部
0
0
0
空池检修工况
顶部
0
0
0
底部
16.281
12.82
12.82
2.3.5内侧壁荷载,为梯形分布荷载(kPa)
工况
位置
基本组合
准永久组合
标准组合
正常使用工况
顶部
0
0
0
底部
88.9
70
70
闭水试验工况
顶部
0
0
0
底部
88.9
70
70
空池检修工况
顶部
0
0
0
底部
0
0
0
3抗浮验算
3.1整体抗浮验算
式中:
G----水池结构自重标准值(kN)
F----顶板上覆土重及底板外延覆土重标准值(kN)
W----地下水浮力标准值(kN)
ηfw----浮托力折减系数
K----抗浮安全系数(1.05)
安全系数:
(13387.6+457.4)/(3596.8×1.00)=3.849>1.05满足要求
3.2局部抗浮验算
式中:
q1----顶板自重及顶板上覆土单位面积重标准值(kPa)
q2----底板单位面积重标准值(kPa)
L----柱间距或柱心到池壁中心距离(m)
G----单根柱重标准值(kN)
ηfw----浮托力折减系数
γn----地下水重度(取10kN/m3)
Hw----底板在地下水位下的埋深(m)
K----抗浮安全系数(1.05)
安全系数:
((10.0+12.5)×5.100×5.100+40.7)/(10.0×1.00×5.10×5.10×1.00)=2.407>1.05满足要求
4地基承载力验算
修正后地基承载力特征值fa=120.0kPa
4.1正常使用工况
P=101.3kPa<120.0kPa,满足要求
4.2闭水试验工况
P=98.4kPa<120.0kPa,满足要求
4.3空池检修工况
P=40.2kPa<120.0kPa,满足要求
5内力、配筋及裂缝计算
内力、配筋按基本组合计算,裂缝按准永久组合计算
顶、底板内力M表示每米板带上弯矩(kN.m/m),Mb表示板带上弯矩(kN.m)
5.1顶板
5.1.1总弯矩M0
式中:
M0——总弯矩(kN.m)
p——均布荷载(kPa)
l——柱间距(m)
lp——计算跨度(m)
柱间距:
5.000m,计算跨度:
5.000-2*1.000/3=4.333m
正常使用工况
闭水试验工况
空池检修工况
组合
p(kPa)
M0(kN.m/m)
p(kPa)
M0(kN.m/m)
p(kPa)
M0(kN.m/m)
基本组合
13.9
-163.2
12.0
-140.8
13.9
-163.2
准永久组合
10.6
-124.4
10.0
-117.4
10.6
-124.4
5.1.2内力(M:
kN.m/mMb:
kN.m)及计算配筋(mm2)
正常使用工况
闭水试验工况
空池检修工况
位置
M(Mb)
As(上/下)
M(Mb)
As(上/下)
M(Mb)
As(上/下)
M1
-32.6(-81.6)
858/858
-28.2(-70.4)
858/858
-32.6(-81.6)
858/858
M2
13.1(32.6)
858/858
11.3(28.2)
858/858
13.1(32.6)
858/858
M3
-9.8(-24.5)
858/858
-8.5(-21.1)
858/858
-9.8(-24.5)
858/858
M4
9.8(24.5)
858/858
8.5(21.1)
858/858
9.8(24.5)
858/858
M'3
-7.8(-19.6)
858/858
-6.8(-16.9)
858/858
-7.8(-19.6)
858/858
M'4
7.8(19.6)
858/858
6.8(16.9)
858/858
7.8(19.6)
858/858
M1-5
-52.4(-130.9)
1258/858
-45.2(-113.0)
1080/858
-52.4(-130.9)
1258/858
M1-6
24.6(61.4)
858/858
21.2(53.0)
858/858
24.6(61.4)
858/858
M1-9
-11.4(-28.5)
858/858
-9.8(-24.6)
858/858
-11.4(-28.5)
858/858
M2-7
-13.9(-34.7)
858/858
-12.0(-30.0)
858/858
-13.9(-34.7)
858/858
M2-8
16.3(40.8)
858/858
14.1(35.2)
858/858
16.3(40.8)
858/858
M2-10
-2.8(-7.0)
858/858
-2.4(-6.0)
858/858
-2.8(-7.0)
858/858
M3-5
-42.2(-105.4)
1005/858
-36.4(-90.9)
864/858
-42.2(-105.4)
1005/858
M3-6
13.8(34.4)
858/858
11.9(29.7)
858/858
13.8(34.4)
858/858
M3-9
-4.4(-11.0)
858/858
-3.8(-9.5)
858/858
-4.4(-11.0)
858/858
M4-7
-12.6(-31.6)
858/858
-10.9(-27.3)
858/858
-12.6(-31.6)
858/858
5.1.3选筋及裂缝计算
位置
As
选筋
正常M(Mb)
闭水M(Mb)
空池M(Mb)
裂缝
M1-上
858
D12@130
-24.9(-62.2)
-23.5(-58.7)
-24.9(-62.2)
0.08
-下
858
D12@130
-24.9(-62.2)
-23.5(-58.7)
-24.9(-62.2)
0.00
M2-上
858
D12@130
10.0(24.9)
9.4(23.5)
10.0(24.9)
0.00
-下
858
D12@130
10.0(24.9)
9.4(23.5)
10.0(24.9)
0.03
M3-上
858
D12@130
-7.5(-18.7)
-7.0(-17.6)
-7.5(-18.7)
0.02
-下
858
D12@130
-7.5(-18.7)
-7.0(-17.6)
-7.5(-18.7)
0.00
M4-上
858
D12@130
7.5(18.7)
7.0(17.6)
7.5(18.7)
0.00
-下
858
D12@130
7.5(18.7)
7.0(17.6)
7.5(18.7)
0.02
M'3-上
858
D12@130
-6.0(-14.9)
-5.6(-14.1)
-6.0(-14.9)
0.02
-下
858
D12@130
-6.0(-14.9)
-5.6(-14.1)
-6.0(-14.9)
0.00
M'4-上
858
D12@130
6.0(14.9)
5.6(14.1)
6.0(14.9)
0.00
-下
858
D12@130
6.0(14.9)
5.6(14.1)
6.0(14.9)
0.02
M1-5-上
1258
D18@200
-39.9(-99.8)
-37.7(-94.1)
-39.9(-99.8)
0.09
-下
858
D12@130
-39.9(-99.8)
-37.7(-94.1)
-39.9(-99.8)
0.00
M1-6-上
858
D12@130
18.7(46.8)
17.7(44.2)
18.7(46.8)
0.00
-下
858
D12@130
18.7(46.8)
17.7(44.2)
18.7(46.8)
0.06
M1-9-上
858
D12@130
-8.7(-21.7)
-8.2(-20.5)
-8.7(-21.7)
0.03
-下
858
D12@130
-8.7(-21.7)
-8.2(-20.5)
-8.7(-21.7)
0.00
M2-7-上
858
D12@130
-10.6(-26.5)
-10.0(-25.0)
-10.6(-26.5)
0.03
-下
858
D12@130
-10.6(-26.5)
-10.0(-25.0)
-10.6(-26.5)
0.00
M2-8-上
858
D12@130
12.4(31.1)
11.7(29.3)
12.4(31.1)
0.00
-下
858
D12@130
12.4(31.1)
11.7(29.3)
12.4(31.1)
0.04
M2-10-上
858
D12@130
-2.1(-5.3)
-2.0(-5.0)
-2.1(-5.3)
0.01
-下
858
D12@130
-2.1(-5.3)
-2.0(-5.0)
-2.1(-5.3)
0.00
M3-5-上
1005
D16@200
-32.1(-80.3)
-30.3(-75.8)
-32.1(-80.3)
0.10
-下
858
D12@130
-32.1(-80.3)
-30.3(-75.8)
-32.1(-80.3)
0.00
M3-6-上
858
D12@130
10.5(26.3)
9.9(24.8)
10.5(26.3)
0.00
-下
858
D12@130
10.5(26.3)
9.9(24.8)
10.5(26.3)
0.03
M3-9-上
858
D12@130
-3.3(-8.4)
-3.2(-7.9)
-3.3(-8.4)
0.01
-下
858
D12@130
-3.3(-8.4)
-3.2(-7.9)
-3.3(-8.4)
0.00
M4-7-上
858
D12@130
-9.6(-24.1)
-9.1(-22.7)
-9.6(-24.1)
0.03
-下
858
D12@130
-9.6(-24.1)
-9.1(-22.7)
-9.6(-24.1)
0.00
5.2底板
5.2.1总弯矩M0
柱间距:
5.000m,计算跨度:
5.000-2*1.000/3=4.333m
正常使用工况
闭水试验工况
空池检修工况
组合
p(kPa)
M0(kN.m/m)
p(kPa)
M0(kN.m/m)
p(kPa)
M0(kN.m/m)
基本组合
21.3
250.0
17.5
205.8
32.6
382.1
准永久组合
18.0
211.0
15.9
186.2
26.8
314.9
5.2.2内力(M:
kN.m/mMb:
kN.m)及计算配筋(mm2)
正常使用工况
闭水试验工况
空池检修工况
位置
M(Mb)
As(上/下)
M(Mb)
As(上/下)
M(Mb)
As(上/下)
M1
50.0(125.0)
1072/1072
41.2(102.9)
1072/1072
76.4(191.0)
1072/1431
M2
-20.0(-50.0)
1072/1072
-16.5(-41.2)
1072/1072
-30.6(-76.4)
1072/1072
M3
15.0(37.5)
1072/1072
12.4(30.9)
1072/1072
22.9(57.3)
1072/1072
M4
-15.0(-37.5)
1072/1072
-12.4(-30.9)
1072/1072
-22.9(-57.3)
1072/1072
M'3
12.0(30.0)
1072/1072
9.9(24.7)
1072/1072
18.3(45.8)
1072/1072
M'4
-12.0(-30.0)
1072/1072
-9.9(-24.7)
1072/1072
-18.3(-45.8)
1072/1072
M1-5
85.5(213.6)
1072/1607
70.4(175.9)
1072/1314
130.6(326.5)
1072/2509
M1-6
-41.3(-103.2)
1072/1072
-34.0(-84.9)
1072/1072
-63.1(-157.7)
1174/1072
M1-9
8.8(22.0)
1072/1072
7.3(18.1)
1072/1072
13.5(33.7)
1072/1072
M2-7
22.6(56.4)
1072/1072
18.6(46.4)
1072/1072
34.5(86.2)
1072/1072
M2-8
-27.3(-68.2)
1072/1072
-22.5(-56.2)
1072/1072
-41.7(-104.3)
1072/1072
M2-10
2.2(5.4)
1072/1072
1.8(4.5)
1072/1072
3.3(8.3)
1072/1072
M3-5
68.2(170.6)
1072/1273
56.2(140.4)
1072/1072
104.2(260.6)
1072/1978
M3-6
-22.6(-56.6)
1072/1072
-18.6(-46.6)
1072/1072
-34.6(-86.5)
1072/1072
M3-9
3.4(8.6)
1072/1072
2.8(7.1)
1072/1072
5.3(13.2)
1072/1072
M4-7
20.5(51.2)
1072/1072
16.8(42.1)
1072/1072
31.3(78.2)
1072/1072
5.2.3选筋及裂缝计算
位置
As
选筋
正常M(Mb)
闭水M(Mb)
空池M
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