第四章贮液池2

第四章贮液池本次课内容：4.3矩形贮液池的内力计算4.4贮液池的设计与构造4.5计算例题目的要求：1、掌握矩形贮液池的内力计算方法2、熟悉贮液池的设计内容与构造回顾：1、贮液池的荷载（自重、活荷载、雪荷载、土压力、水压力）2、荷载组合（地下式水池、地上式水池）3、圆形水池的内力计算（池壁、池顶、池底）4、抗浮验算（补充）4.3矩形贮液池半地上式水池水池池壁一、分类按相对位置分：地下式、地上式、半地上式4.3矩形贮液池一、分类4.3矩形贮液池地上式调节水池一、分类4.3矩形贮液池地下式水池一、分类按结构的尺寸分：浅池、深池、双向板池4.3矩形贮液池一、分类1、壁板边界条件：四边支承L/H<0.5，按深池计算；H>2L部分按水平单向板计算，板端H=2L部分按双向板计算，H=2L处视为自由端。0.5≤L/H≤2，按双向板水池计算；内力按双向计算，L/H>2，按浅池计算；按竖向单向计算，水平向角隅处考虑角隅引起的水平负弯矩。4.3矩形贮液池一、分类1、壁板边界条件：三边支承、顶端自由L/H<0.5，按深池计算；H>2L部分按水平单向板计算，底部H=2L部分按双向板计算，H=2L处视为自由端。0.5≤L/H≤3，按双向板水池计算；内力按双向计算，L/H>3，按浅池计算；按竖向单向计算，水平向角隅处考虑角隅引起的水平负弯矩。4.3矩形贮液池二、池壁计算1、浅池：按竖向单向计算开敞式式（L/H>3）：1）水池顶端无约束时应为自由端；水池与底板、条形基础或斗槽连接时均可视池壁为固端支承。2）池壁顶端以走道板、工作平台、连系梁等作为支承结构时，应根据支承结构的横向刚度确定池壁顶端的支承条件为铰支或弹性支承。4.3矩形贮液池二、池壁计算1、浅池：[开敞式式（L/H>3）]：走道板或工作平台作为支承结构的条件：1）走道板或工作平台厚度不宜小于20cm2）走道板或工作平台作为池壁的弹性支承和不动铰。

4.3矩形贮液池二、池壁计算1、浅池：[开敞式式（L/H>3）]：弹性支承反力系数，即弹性支承反力与不动铰支承反力的比值；池壁计算宽度，取1作为计算单元

走道板或工作平台的横截面惯性矩与池壁截面惯性矩的比值4.3矩形贮液池二、池壁计算1、浅池：[开敞式式（L/H>3）]：

只有符合下式要求时，走道板或工作平台可视为池壁的不动铰支承4.3矩形贮液池二、池壁计算1、浅池有顶盖时（L/H>2）：根据连接构造确定顶端边界条件1）当顶板为预制装配板搁置在池壁顶端而无其他连接措施时，顶板应视为简支于池壁，池壁顶端应视为自由端；当预制顶板与池壁顶端有抗剪钢筋连接时，该节点应视为铰支承；当顶板与池壁为整体浇筑并配置连接钢筋时，该节点应视为弹性固定；当仅配置抗剪钢筋时，该节点应视为铰支承。2）池壁与底板、条形基础或斗槽连接，可视壁池为固端支承；对位于软地基上的水池，应考虑地基变形的影响，宜接弹性固定计算。4.3矩形贮液池二、池壁计算1、浅池4.3矩形贮液池二、池壁计算4.3矩形贮液池1、浅池二、池壁计算角隅弯矩：在贮液池的四角，侧向力沿双向传递，且沿水平传递的比例较大。这些水平传递的侧压力在池壁两端产生较大的水平弯矩。这个水平弯矩称作池壁的角隅弯矩。4.3矩形贮液池二、池壁计算角隅弯矩分布4.3矩形贮液池二、池壁计算2、深池无盖深池：深池上部（H-Hd）范围内主要为水平弯矩。水平弯矩按水平框架计算。下部Hd范围内内力按双向板计算。4.3矩形贮液池二、池壁计算2、深池上部水平框架计算：单格水池的水平弯矩节点弯矩跨中弯矩4.3矩形贮液池二、池壁计算2、深池上部水平框架计算：单格水池池壁的水平轴向力近似计算多格深池池壁的弯矩可用弯矩分配法计算。4.3矩形贮液池二、池壁计算3、双向板式贮液池计算方法：1、弯矩分配法各壁可视为三边固定、顶部铰支或三边固定、顶部自由的双向板。4.3矩形贮液池二、池壁计算3、双向板式贮液池计算方法一般采用近似的弯矩分配法支承条件：各壁可视为三边固定、顶部铰支或三边固定、顶部自由的双向板。3.1水平弯矩计算：1）查表计算各固定边的固端弯矩2）计算相邻交线上的不平衡弯矩，按相邻池壁的线刚度分配不平衡弯矩。3）池壁端部最后水平弯矩等于固端弯矩与分配弯矩的代数和。4）根据池壁端部弯矩求出池壁水平跨中弯矩。4.3矩形贮液池二、池壁计算3、双向板式贮液池3.2竖向弯矩计算：1）池壁与池底为弹性固定：池壁底部在侧向力作用下产生的固端弯矩和地基净反力在底板边沿产生的固端弯矩形成的不平衡弯矩，按线刚度分配不平衡弯矩，再取代数和。2）池壁与池底为固定：按双向板计算表格算得的池壁底边弯矩即为最后弯矩4.3矩形贮液池三、顶盖与底板计算

1、顶盖：按楼盖设计方法计算2、池底：分单向板和双向板

单向板：荷载为作用在底板上的荷载为地基反力，同时考虑池壁下端的弯矩作为力偶荷载作用于两端。底板的轴力等于池壁下端的剪力。

双向板：分别按单跨板和多跨板查表计算。其他同单向板。4.3矩形贮液池补充：温度和湿度变化对池壁的计算1、地面贮水池出现裂缝的主要原因：液压和温、湿度变化的共同作用。2、几个概念：1）壁面温差：池内液体温度与池外空气的温度不同引起内外壁面的温差。2）季节平均温差即中面温差：施工期间混凝土闭合时的温度与贮液池使用时池壁平均月最高或最低温度之差。中面温差，使池壁在边界有约束的条件下主要产生环向力和竖向弯矩。补充：温度和湿度变化对池壁的计算3）湿差应力：由于混凝土的湿胀干缩的物理性能，当池壁混凝土因含水量变化而产生的变形受到约束时，产生的应力。4）壁面湿差：指水池开始装水或放空一段时间后再装水时，池壁内、外侧混凝土的湿度差5）中面湿差：指在水池尚未装水或放空一段时间后，相对于池内有水时池壁混凝土中面平均湿度的降低值。按规范设置了变形缝的水池不需考虑中面温、湿差产生的内力。一般将壁面湿差化为湿度当量温差来计算。近似取100C。补充：温度和湿度变化对池壁的计算3、池壁壁面温差补充：温度和湿度变化对池壁的计算4、池壁壁面温差作用下的内力计算4.1圆形水池池壁两端固定：上面公式基于结构为均质弹性连续体，对混凝土考虑徐变和裂缝使刚度下降，应折减。系数为0.65补充：温度和湿度变化对池壁的计算4.2圆形水池池壁其它支承条件下的计算

池壁内力可用两端固定的池壁在壁面温差作用下的内力叠加上在非固定约束端或自由端作用有与固定端弯矩方向相反的边缘弯矩时的内力。补充：温度和湿度变化对池壁的计算4.3矩形水池池壁内力（单向受力条件下）1）两端固定2）壁板一端固定，另一端铰支承补充：温度和湿度变化对池壁的计算4.3矩形水池池壁内力（双向受力条件下）1、壁板四边铰支承和壁板三边固定、顶端铰支承或顶端自由式中可查表得到。补充：温度和湿度变化对池壁的计算4.3矩形水池池壁内力（双向受力条件下）2、壁板四边固定支承1、圆形贮液池设计步骤（1）初定尺寸：定高度、直径、壁厚壁厚主要由抗裂要求定。壁厚不宜小于180mm，顶、底板厚不小于100mm，且支座截面满足

（2）确定计算简图

4.4贮液池的设计与构造1、圆形贮液池计算高度H的确定4.4贮液池的设计与构造1、圆形贮液池底端为固定的条件：4.4贮液池的设计与构造1、圆形贮液池设计步骤3、池壁的设计设计内容：（1）计算所需的环向钢筋和竖向钢筋；（2）以不出现裂缝验算池壁厚度；（3）验算竖向弯矩作用下的裂缝宽度；（4）按斜截面受剪承载力要求验算池壁厚度竖向弯矩作用下，允许开裂。清水池、给水池不应超过0.25mm，污水池不应超过0.2mm。4.4贮液池的设计与构造1、圆形贮液池4、构造要求（1）水池受力构件的混凝土强度等级不应低于C25；垫层混凝土不应低于C10。预应力水他的混凝土强度等级不应低于C30。当采用碳素钢丝、钢绞线、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不应低于C40。（2）水池混凝土的密实性应满足抗渗要求，不作其他抗渗处理。混凝土的抗渗等级要求，当最大作用水头与混凝土厚度的比值小于10时，应采用S4；当比值为10～30时应采用S6；当比值大于30时，应采用S8；混凝土的抗渗等级应根据试验确定。4.4贮液池的设计与构造1、圆形贮液池4、构造要求（3）当水池外露时，对最冷月平均气温在-3～-10℃的地区，混凝土抗冻等级应采用F150；对最冷月平均气温低于-10℃的地区，混凝土抗冻等级应采用F200。（4）壁厚最小厚度一般≥180mm；（5）钢筋：环向直径应≮6mm，竖向≮8mm，间距≮70mm；壁厚150mm以内时≯200mm；（6）保护层：按规范（7）连接构造4.4贮液池的设计与构造1、圆形贮液池4.4贮液池的设计与构造1、圆形贮液池4.4贮液池的设计与构造连接构造2、矩形贮液池设计要点：（1）一般构造同圆形贮液池（2）配筋方式：重点是拐角处4.4贮液池的设计与构造2、矩形贮液池4.4贮液池的设计与构造（2）配筋方式：2、矩形贮液池设计要点：（3）伸缩缝的设置伸缩缝的宽度不宜小于20mm；沉降缝的宽度不应小于30mm。4.4贮液池的设计与构造伸缩缝构造4.4贮液池的设计与构造2、矩形贮液池4.5、计算例题例题4.1解题要点：1、计算简图2、荷载计算：2.1、水压力、2.2、温度和湿度变化对池壁的计算。（补充）3、内力计算：3.1、水压三角形水平荷载产生的内力。3.2、面壁温差产生的内力3.3、内力组合3.3.1、设计竖向弯矩、设计池壁下端剪力3.3.2、设计环向弯矩、设计环向力4、环板基础的设计5、池壁的截面计算5.1