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水池计算书
汤斜佳园水池结构计算书
一、设计依据:
1.《给水排水工程构筑物结构设计规范》GBS0069-2002
2.《钢筋混凝土结构设计规范》GB50010-2002
3.《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》CECS138:
2002
二、设计资料:
1、本池埋地式现浇钢筋砼结构,池壁净高为3.5m,采用筏板基础,基础板厚300mm。
由于地下水对砼无腐蚀,砼强度等级采用C25,抗渗等级采用S6。
2、池内水位HW=3.5M;侧壁外4.5米厚覆土,考虑地面堆载按1米土柱取10kN/m2考虑,基础持力层为卵石层。
3、主受力钢筋采用HRB335级,强度设计值取fy=300MPa
4、土的内摩擦角Ψ=30°
5、抗浮水位绝对高程:
9.500。
三、设计计算:
1.水池自重标准值计算及地基承载力验算:
1)自重标准值计算
池壁自重G1:
5.5x2x0.25x3.5x25+14.6x2x0.25x3.5x25+5x0.2x3.5x3x25+2.5x3.5x0.18x25=1181.3KN
顶板重G2:
5.5x15.1x0.2x25=415.3KN
底板自重G3:
6.1x15.7x0.3x25=718.3KN
覆土自重G4:
5.5x15.1x1.8x18+0.3x15.7x4.5x18x2+0.3x5.5x4.5x18x2=3721.2KN
水自重G5:
5x14.6x3.5x10==2555KN
池壁外侧土水侧压力qs:
10x4.5xtan2(45°-30°/2)+10x4.5=60kN/m2
池内水压力qw:
10x3.5=35kN/m2
土堆载产生的侧压力qd:
10x0.333=3.33kN/m2
底板面积A:
6.1x15.7=95.77m2
池体活载Q:
2.0kN/m2
总重量∑G:
G1+G2+G3+G4+G5=1181.3+415.3+718.3+3721.2+2555=8591.1KN
P=∑G/A+Q=8591.1/95.77+2=91.7 地基承载力满足要求 池体净自重Gn=8591.1-718.3-2555=5322.8KN 基底净反力Pn=5322.8/95.77=55.58KN/m2(作为底板计算荷载) 2.池体抗浮验算: 水浮力: 5.5x15.1x4.5x10=3737.3KN 抗浮力: 8591.1-3737.3=4853.8KN 抗浮系数: 抗浮力/水浮力=4853.8/3737.3=1.299>1.05 池体抗浮满足要求 3.池壁内力及配筋计算: (1)1-1池壁计算 1双向板: B-1 1.1基本资料 1.1.1工程名称: 工程一 1.1.2边界条件(左端/下端/右端/上端): 固端/固端/固端/铰支 1.1.3荷载标准值 1.1.3.1永久荷载标准值 三角形荷载: gk1=31kN/m 永久荷载的分项系数,对由可变荷载效应控制的组合,取γG=1.27,对由永久荷载效应控制的 组合,取γG=1.27 1.1.3.2可变荷载标准值: qk=0 1.1.4荷载的基本组合值 1.1.4.1板面Q=Max{Q(L),Q(D)}=Max{39.37,39.37}=39.37kN/m 1.1.5计算跨度Lx=5750mm,计算跨度Ly=3650mm,板的厚度h=200mm(h=Ly/18) 1.1.6混凝土强度等级为C25,fc=11.943N/mm,ft=1.271N/mm,ftk=1.779N/mm 1.1.7钢筋抗拉强度设计值fy=300N/mm,Es=200000N/mm 1.1.8纵筋合力点至截面近边的距离: 板底as=42mm、板面as'=42mm 1.1.9裂缝宽度验算时执行的规范: 《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002) 1.2弯矩标准值 1.2.1平行于Lx方向的跨中弯矩Mx Mxgk1=(0.0078+0.2*0.02038)*31*3.652=4.90kN·m 1.2.2平行于Ly方向的跨中弯矩My Mygk1=(0.02038+0.2*0.0078)*31*3.652=9.06kN·m 1.2.3沿Lx方向的支座弯矩Mx' Mx'gk1=-0.03585*31*3.652=-14.81kN·m 1.2.4沿Ly方向的支座弯矩My' My'gk1=-0.05518*31*3.652=-22.79kN·m 1.3配筋计算 1.3.1平行于Lx方向的跨中弯矩Mx Mxk=4.90kN·m,Mxq=4.90kN·m; Mx=Max{Mx(L),Mx(D)}=Max{6.23,6.23}=6.23kN·m Asx=142mm,as=52mm,ξ=0.024,ρ=0.10%;ρmin=0.20%, As,min=400mm;实配纵筋: Φ12@200(As=565);ωmax=0.051mm 1.3.2平行于Ly方向的跨中弯矩My Myk=9.06kN·m,Myq=9.06kN·m; My=Max{My(L),My(D)}=Max{11.51,11.51}=11.51kN·m Asy=248mm,as=42mm,ξ=0.039,ρ=0.16%;ρmin=0.20%, As,min=400mm;实配纵筋: Φ12@200(As=565);ωmax=0.084mm 1.3.3沿Lx方向的支座弯矩Mx' Mx'k=-14.81kN·m,Mx'q=-14.81kN·m; Mx'=Max{Mx'(L),Mx'(D)}=Max{-18.8,-18.8}=-18.80kN·m Asx'=410mm,as'=42mm,ξ=0.065,ρ=0.26%; 实配纵筋: Φ12@200(As=565);ωmax=0.138mm 1.3.4沿Ly方向的支座弯矩My' My'k=-22.79kN·m,My'q=-22.79kN·m; My'=Max{My'(L),My'(D)}=Max{-28.94,-28.94}=-28.94kN·m Asy'=560mm,as'=42mm,ξ=0.102,ρ=0.41%; 实配纵筋: Φ12@200(As=565);ωmax=0.199mm 1.4跨中挠度验算 1.4.1挠度验算参数 参照《建筑结构静力计算手册》表4-36,挠度系数κ=0.00168(1/M) 按荷载效应的标准组合计算的弯矩值Mk=9.06kN·m 按荷载效应的准永久组合计算的弯矩值Mq=9.06kN·m Es=200000N/mm,As=565mm,Ec=27871N/mm,ftk=1.779N/mm 1.4.2荷载效应的标准组合作用下受弯构件的短期刚度Bs 1.4.2.1裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ σsk=Mk/(0.87h0·As)(混凝土规范式8.1.3-3) σsk=9060088/(0.87*158*565)=117N/mm 矩形截面,Ate=0.5·b·h=0.5*1000*200=100000mm ρte=As/Atk(混凝土规范式8.1.2-4) ρte=565/100000=0.00565<0.01,取ρte=0.01 ψ=1.1-0.65ftk/(ρte·σsk)(混凝土规范式8.1.2-2) ψ=1.1-0.65*1.78/(0.01*117)=0.108 当ψ<0.2时,取ψ=0.2 1.4.2.2钢筋弹性模量与混凝土模量的比值: αE=Es/Ec=200000/27871=7.18 1.4.2.3受压翼缘面积与腹板有效面积的比值γf' 矩形截面,γf'=0 1.4.2.4纵向受拉钢筋配筋率ρ=As/(b·h0)=565/(1000*158)=0.00358 1.4.2.5钢筋混凝土受弯构件的短期刚度Bs按混凝土规范式8.2.3-1计算: Bs=Es·As·h02/[1.15ψ+0.2+6·αE·ρ/(1+3.5γf')] =200000*565*1582/[1.15*0.2+0.2+6*7.18*0.00358/(1+3.5*0)]=4833.71kN·m 1.4.3考虑荷载长期效应组合对挠度影响增大影响系数θ 按混凝土规范第8.2.5条,当ρ'=0时,取θ=2.0 1.4.4受弯构件的长期刚度B按混凝土规范式8.2.2计算: B=Bs·Mk/[Mq·(θ-1)+Mk]=4833.71*9.06/[9.06*(2-1)+9.06]=2416.85kN·m 1.4.5挠度f=κ·Qk·Ly4/B=0.00168*31*3.654/2416.85*1000=3.8mm f/Ly=3.8/3650=1/953 (2)2-2池壁计算 工况一: 池内有水,池外无土 1双向板: B-1 1.1基本资料 1.1.1工程名称: 工程一 1.1.2边界条件(左端/下端/右端/上端): 固端/固端/固端/铰支 1.1.3荷载标准值 1.1.3.1永久荷载标准值 三角形荷载: gk1=35kN/m 永久荷载的分项系数,对由可变荷载效应控制的组合,取γG=1.27,对由永久荷载效应控制的 组合,取γG=1.27 1.1.3.2可变荷载标准值: qk=0 1.1.4荷载的基本组合值 1.1.4.1板面Q=Max{Q(L),Q(D)}=Max{44.45,44.45}=44.45kN/m 1.1.5计算跨度Lx=7300mm,计算跨度Ly=3650mm,板的厚度h=250mm(h=Ly/15) 1.1.6混凝土强度等级为C25,fc=11.943N/mm,ft=1.271N/mm,ftk=1.779N/mm 1.1.7钢筋抗拉强度设计值fy=300N/mm,Es=200000N/mm 1.1.8纵筋合力点至截面近边的距离: 板底as=42mm、板面as'=42mm 1.1.9裂缝宽度验算时执行的规范: 《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002) 1.2弯矩标准值 1.2.1平行于Lx方向的跨中弯矩Mx Mxgk1=(0.0045+0.2*0.0253)*35*3.652=4.46kN·m 1.2.2平行于Ly方向的跨中弯矩My Mygk1=(0.0253+0.2*0.0045)*35*3.652=12.22kN·m 1.2.3沿Lx方向的支座弯矩Mx' Mx'gk1=-0.0367*35*3.652=-17.11kN·m 1.2.4沿Ly方向的支座弯矩My' My'gk1=-0.0622*35*3.652=-29.00kN·m 1.3配筋计算 1.3.1平行于Lx方向的跨中弯矩Mx Mxk=4.46kN·m,Mxq=4.46kN·m; Mx=Max{Mx(L),Mx(D)}=Max{5.66,5.66}=5.66kN·m Asx=97mm,as=54mm,ξ=0.012,ρ=0.05%;ρmin=0.20%, As,min=500mm;实配纵筋: Φ12@200(As=565);ωmax=0.042mm 1.3.2平行于Ly方向的跨中弯矩My Myk=12.22kN·m,Myq=12.22kN·m; My=Max{My(L),My(D)}=Max{15.52,15.52}=15.52kN·m Asy=252mm,as=42mm,ξ=0.030,ρ=0.12%;ρmin=0.20%, As,min=500mm;实配纵筋: Φ12@200(As=565);ωmax=0.104mm 1.3.3沿Lx方向的支座弯矩Mx' Mx'k=-17.11kN·m,Mx'q=-17.11kN·m; Mx'=Max{Mx'(L),Mx'(D)}=Max{-21.73,-21.73}=-21.73kN·m Asx'=356mm,as'=42mm,ξ=0.043,ρ=0.17%;ρmin=0.20%, As,min=500mm;实配纵筋: Φ12@200(As=565);ωmax=0.146mm 1.3.4沿Ly方向的支座弯矩My' My'k=-29.00kN·m,My'q=-29.00kN·m; My'=Max{My'(L),My'(D)}=Max{-36.83,-36.83}=-36.83kN·m Asy'=613mm,as'=42mm,ξ=0.074,ρ=0.29%; 实配纵筋: Φ12@175(As=646);ωmax=0.193mm 1.4跨中挠度验算 1.4.1挠度验算参数 参照《建筑结构静力计算手册》表4-36,挠度系数κ=0.00206(1/M) 按荷载效应的标准组合计算的弯矩值Mk=12.22kN·m 按荷载效应的准永久组合计算的弯矩值Mq=12.22kN·m Es=200000N/mm,As=565mm,Ec=27871N/mm,ftk=1.779N/mm 1.4.2荷载效应的标准组合作用下受弯构件的短期刚度Bs 1.4.2.1裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ σsk=Mk/(0.87h0·As)(混凝土规范式8.1.3-3) σsk=12216733/(0.87*208*565)=119N/mm 矩形截面,Ate=0.5·b·h=0.5*1000*250=125000mm ρte=As/Atk(混凝土规范式8.1.2-4) ρte=565/125000=0.00452<0.01,取ρte=0.01 ψ=1.1-0.65ftk/(ρte·σsk)(混凝土规范式8.1.2-2) ψ=1.1-0.65*1.78/(0.01*119)=0.131 当ψ<0.2时,取ψ=0.2 1.4.2.2钢筋弹性模量与混凝土模量的比值: αE=Es/Ec=200000/27871=7.18 1.4.2.3受压翼缘面积与腹板有效面积的比值γf' 矩形截面,γf'=0 1.4.2.4纵向受拉钢筋配筋率ρ=As/(b·h0)=565/(1000*208)=0.00272 1.4.2.5钢筋混凝土受弯构件的短期刚度Bs按混凝土规范式8.2.3-1计算: Bs=Es·As·h02/[1.15ψ+0.2+6·αE·ρ/(1+3.5γf')] =200000*565*2082/[1.15*0.2+0.2+6*7.18*0.00272/(1+3.5*0)]=8944.32kN·m 1.4.3考虑荷载长期效应组合对挠度影响增大影响系数θ 按混凝土规范第8.2.5条,当ρ'=0时,取θ=2.0 1.4.4受弯构件的长期刚度B按混凝土规范式8.2.2计算: B=Bs·Mk/[Mq·(θ-1)+Mk]=8944.32*12.22/[12.22*(2-1)+12.22] =4472.16kN·m 1.4.5挠度f=κ·Qk·Ly4/B=0.00206*35*3.654/4472.16*1000=2.9mm f/Ly=2.9/3650=1/1,276 工况二: 池外有土,池内无水 1双向板: B-1 1.1基本资料 1.1.1工程名称: 工程一 1.1.2边界条件(左端/下端/右端/上端): 固端/固端/固端/铰支 1.1.3荷载标准值 1.1.3.1永久荷载标准值 三角形荷载: gk1=63.33kN/m 永久荷载的分项系数,对由可变荷载效应控制的组合,取γG=1.27,对由永久荷载效应控制的 组合,取γG=1.27 1.1.3.2可变荷载标准值: qk=0 1.1.4荷载的基本组合值 1.1.4.1板面Q=Max{Q(L),Q(D)}=Max{80.43,80.43}=80.43kN/m 1.1.5计算跨度Lx=7300mm,计算跨度Ly=3650mm,板的厚度h=250mm(h=Ly/15) 1.1.6混凝土强度等级为C25,fc=11.943N/mm,ft=1.271N/mm,ftk=1.779N/mm 1.1.7钢筋抗拉强度设计值fy=300N/mm,Es=200000N/mm 1.1.8纵筋合力点至截面近边的距离: 板底as=42mm、板面as'=42mm 1.1.9裂缝宽度验算时执行的规范: 《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002) 1.2弯矩标准值 1.2.1平行于Lx方向的跨中弯矩Mx Mxgk1=(0.0045+0.2*0.0253)*63.33*3.652=8.07kN·m 1.2.2平行于Ly方向的跨中弯矩My Mygk1=(0.0253+0.2*0.0045)*63.33*3.652=22.11kN·m 1.2.3沿Lx方向的支座弯矩Mx' Mx'gk1=-0.0367*63.33*3.652=-30.96kN·m 1.2.4沿Ly方向的支座弯矩My' My'gk1=-0.0622*63.33*3.652=-52.48kN·m 1.3配筋计算 1.3.1平行于Lx方向的跨中弯矩Mx Mxk=8.07kN·m,Mxq=8.07kN·m; Mx=Max{Mx(L),Mx(D)}=Max{10.24,10.24}=10.24kN·m Asx=176mm,as=54mm,ξ=0.023,ρ=0.09%;ρmin=0.20%, As,min=500mm;实配纵筋: Φ12@200(As=565);ωmax=0.077mm 1.3.2平行于Ly方向的跨中弯矩My Myk=22.11kN·m,Myq=22.11kN·m; My=Max{My(L),My(D)}=Max{28.07,28.07}=28.07kN·m Asy=463mm,as=42mm,ξ=0.056,ρ=0.22%;ρmin=0.20%, As,min=500mm;实配纵筋: Φ12@200(As=565);ωmax=0.188mm 1.3.3沿Lx方向的支座弯矩Mx' Mx'k=-30.96kN·m,Mx'q=-30.96kN·m; Mx'=Max{Mx'(L),Mx'(D)}=Max{-39.32,-39.32}=-39.32kN·m Asx'=656mm,as'=42mm,ξ=0.079,ρ=0.32%; 实配纵筋: Φ12@150(As=754);ωmax=0.156mm 1.3.4沿Ly方向的支座弯矩My' My'k=-52.48kN·m,My'q=-52.48kN·m; My'=Max{My'(L),My'(D)}=Max{-66.65,-66.65}=-66.65kN·m Asy'=1148mm,as'=42mm,ξ=0.139,ρ=0.55%; 实配纵筋: Φ14@120(As=1283);ωmax=0.174mm 1.4斜截面受剪承载力计算 V=Q·(2Lx-Ly)·Ly/4Lx=80.43*(2*7.3-3.65)*3.65/(4*7.3)=110.1kN R=0.7·βh·ft·b·h0=0.7*1*1271*1*0.208=185.0kN≥V=110.1kN,满足要求。 1.5跨中挠度验算 1.5.1挠度验算参数 参照《建筑结构静力计算手册》表4-36,挠度系数κ=0.00206(1/M) 按荷载效应的标准组合计算的弯矩值Mk=22.11kN·m 按荷载效应的准永久组合计算的弯矩值Mq=22.11kN·m Es=200000N/mm,As=565mm,Ec=27871N/mm,ftk=1.779N/mm 1.5.2荷载效应的标准组合作用下受弯构件的短期刚度Bs 1.5.2.1裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ σsk=Mk/(0.87h0·As)(混凝土规范式8.1.3-3) σsk=22105305/(0.87*208*565)=216N/mm 矩形截面,Ate=0.5·b·h=0.5*1000*
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