矩形水池设计计算书

矩形水池设计(JSC-1)项目名称构件编号日期设计校对审核执行规范:《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》-----------------------------------------------------------------------1基本资料1.1几何信息水池类型:有顶盖全地下长度L=18.500m,宽度B=3.200m,高度H=5.300m,底板底标高=-6.600m池底厚h3=400mm,池壁厚t1=300mm,池顶板厚h1=150mm,底板外挑长度t2=300mm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-0.200m,池内水深4.400m,池内水重度10.00kN/m3,浮托力折减系数1.00,抗浮安全系数Kf=1.051.3荷载信息活荷载:地面10.00kN/m2,组合值系数0.90恒荷载分项系数:水池自重1.20,其它1.27活荷载分项系数:地下水压1.27,其它1.27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):顶板(上35,下35),池壁(内35,外35),底板(上40,下40)钢筋级别:HRB335,裂缝宽度限值:0.20mm,配筋调整系数:1.002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计算顶板自重G1=L×B×h1×γc=18.500×3.200×0.150×25.00=222.00kN池壁自重G2=[2×(L+B)-4×t1]×[H-h1-h3]×t1×γc=[2×(18.500+3.200)-4×0.300]×[5.300-0.150-0.400]×0.300×25.00=1503.38kN底板自重G3=(L+2×t2)×(B+2×t2)×h3×γc=(18.500+2×0.300)×(3.200+2×0.300)×0.400×25.00=725.80kN水池结构自重Gc=G1+G2+G3=222.00+1503.38+725.80=2451.18kN(2)池内水重Gw计算池内水重Gw=(L-2×t1)×(B-2×t1)×Hw×rw=(18.500-2×0.300)×(3.200-2×0.300)×4.400×10.00=2047.76kN(3)覆土重量计算池顶覆土重量Gt1=18.500×3.200×0.200×18.00+18.500×3.200×1.100(20.00-10.0)=864.32kN池顶地下水重量Gs1=18.500×3.200×1.100×10.0=651.20kN底板外挑覆土重量Gt2=13.380×0.200×18.00+13.380×6.000(20.00-10.0)=850.97kN底板外挑地下水重量Gs2=13.380×6.000×10.0=802.80kN基底以上的覆盖土总重量Gt=Gt1+Gt2=1715.29kN基底以上的地下水总重量Gs=Gs1+Gs2=1454.00kN(4)活荷载作用Gh池顶活荷载Gh=19.100×3.800×10.00=725.80kN(5)基底压力Pk基底面积:A=(L+2×t2)×(B+2×t2)=19.100×3.800=72.58m2基底压强:Pk=(Gc+Gw+Gt+Gs+Gh)/A=(2451.18+2047.76+1715.29+1454.00+725.80)/72.580=115.65kN/m23.1.2修正地基承载力(1)计算基础底面以上土的加权平均重度rmrm=[6.400×(20.00-10)+0.200×18.00]/6.600=10.24kN/m3(2)计算基础底面以下土的重度r考虑地下水作用，取浮重度，r=20.00-10=10.00kN/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+0.00×10.00×(3.800-3)+1.00×10.24×(6.600-0.5)=162.48kPa3.1.3结论:Pk=115.65<fa=162.48kPa,地基承载力满足要求。3.2抗浮验算抗浮力Gk=Gc+Gt+Gs=2451.18+1715.29+1454.00=5620.46kN浮力F=(18.500+2×0.300)×(3.200+2×0.300)×6.400×10.0×1.00=4645.12kNGk/F=5620.46/4645.12=1.21>Kf=1.05,抗浮满足要求。3.3荷载计算3.3.1顶板荷载计算:池顶的覆土压力标准值:Pt=0.200×18.00+1.100×(20.00-10.0)=14.60kN/m2池顶的水压力标准值:Ps=1.100×10.0=11.00kN/m2池顶板自重荷载标准值:P1=25.00×0.150=3.75kN/m2池顶活荷载标准值:Ph=10.00kN/m2池顶均布荷载基本组合:Qt=1.20×P1+1.27×Pt+0.90×1.27×Ph+1.27×Ps=48.44kN/m2池顶均布荷载准永久组合:Qte=P1+Pt+0.40×Ph+1.00×Ps=33.35kN/m23.3.2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地面(0.0000)0.000.003.333.811.33地下水位处(--0.2000)1.200.003.335.332.53池壁顶端(-11.4500)5.3712.503.3326.5019.20底板顶面(-66.2000)21.2060.003.33106.9382.53(2)池内底部水压力:标准值=44.00kN/m2,基本组合设计值=55.88kN/m23.3.3底板荷载计算(池内无水，池外填土):水池结构自重标准值Gc=2451.18kN基础底面以上土重标准值Gt=1715.29kN基础底面以上水重标准值Gs=1454.00kN基础底面以上活载标准值Gh=725.80kN水池底板以上全部竖向压力基本组合:Qb=(2451.18×1.20+1715.29×1.27+1454.00×1.27+725.80×1.27×0.90)/72.580=107.41kN/m2水池底板以上全部竖向压力准永久组合:Qbe=(2451.18+1715.29+1454.00×1.00+10.00×72.580×0.40)/72.580==81..44kNN/m2板底均均布净反力力基本组合合:QQ=1107.441-0..400××25.000×1.200=995.411kN//m2板底均均布净反力力准永久组组合:QQe=81.444-0..400××25.000=71.444kNN/m23.4内力,,配筋及裂裂缝计算弯矩正正负号规则则:顶顶板:下侧受拉拉为正,上侧受拉拉为负池池壁:内侧受拉拉为正,外侧受拉拉为负底底板:上侧受拉拉为正,下侧受拉拉为负荷载组组合方式::11.池外土土压力作用用(池内无水水，池外填填土)22.池内水水压力作用用(池内有水水，池外无无土)33.池壁温温湿度作用用(池内外温温差=池内温度度-池外温度度)(1))顶板内力力:计算跨跨度:LLx=118.0550m,,Ly==2.7750mm,四边边简支按单向向板计算..荷载组组合作用弯弯矩表(kN.mm/m)部位基本组合准永久组合下侧-L向跨中中0.000.00B向向跨中45.7931.53上侧-L向边缘缘0.000.00B向向边缘0.000.00(4))L侧池壁壁内力:计算跨跨度:LLx=118.2000m,,Ly==4.7750mm,三边固定定,顶边简支支池壁类类型:浅池壁壁,按竖向单单向板计算算池池外土压力力作用角隅隅处弯矩((kN.mm/m)::基本组组合:-1108.996,准准永久组合合:-822.94池池内水压力力作用角隅隅处弯矩((kN.mm/m)::基本组组合:444.13,,准永久久组合:334.755基本组组合作用弯弯矩表(kN.mm/m)部位池外土压力池内水压力温湿度作用基本组合内侧-水平跨中中0.00--0.00水平平边缘-44.13-44.13竖直直跨中96.12--96.12竖直直上边缘-0.00-0.00竖直直下边缘-84.05-84.05外侧-水平跨中中-0.000.00-0.00水平平边缘-108.966--26.56-135.522竖直直跨中--37.57-12.54-50.11竖直直上边缘0.00-0.00-0.00竖直直下边缘-195.733--25.07-220.800准永久久组合作用用弯矩表((kN.mm/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-水平跨中中0.00--0.00水平平边缘-34.75-34.75竖直直跨中73.04--73.04竖直直上边缘-0.00-0.00竖直直下边缘-66.18-66.18外侧-水平跨中中-0.000.00-0.00水平平边缘-82.94--23.24-106.177竖直直跨中--29.58-10.97-40.55竖直直上边缘0.00-0.00-0.00竖直直下边缘-149.411--21.94-171.355(5))B侧池壁壁内力:计算跨跨度:LLx=22.9000m,Ly=4.7550m,三三边固定,,顶边简支支池壁类类型:普通池池壁,按双向板板计算基本组组合作用弯弯矩表(kN.mm/m)部位池外土压力池内水压力温湿度作用基本组合内侧-水平跨中中23.08--23.08水平平边缘-21.40-21.40竖直直跨中11.94--11.94竖直直上边缘-0.00-0.00竖直直下边缘-20.15-20.15外侧-水平跨中中--9.93-19.10-29.03水平平边缘-48.84--21.80-70.63竖直直跨中--6.15-20.06-26.21竖直直上边缘0.00-0.00-0.00竖直直下边缘-41.63--20.25-61.88准永久久组合作用用弯矩表((kN.mm/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-水平跨中中17.62--17.62水平平边缘-16.85-16.85竖直直跨中9.21--9.21竖直直上边缘-0.00-0.00竖直直下边缘-15.87-15.87外侧-水平跨中中--7.82-16.71-24.53水平平边缘-37.32--19.07-56.39竖直直跨中--4.84-17.55-22.39竖直直上边缘0.00-0.00-0.00竖直直下边缘-31.99--17.71-49.70(6))底板内力力:计算跨跨度:Lxx=188.2000m,LLy=22.9000m,四边固定定按单向向板计算..1.池池外填土,,池内无水水时,荷载组合合作用弯矩矩表(kN.mm/m)部位基本组合准永久组合下侧-L向跨中中0.000.00B向向跨中33.4325.03上侧-L向边缘缘0.000.00B向向边缘-66.87-50.07(7))配筋及裂裂缝:配筋计计算方法::按单筋受受弯构件计计算板受拉拉钢筋.裂缝计计算根据《水水池结构规规程》附录录A公式计算算.式中Mq—在作用效效应准永久久组合下,,计算截截面处的弯弯矩(N.mmm)wmmax—最大裂缝缝宽度(mm)ψ—裂缝间受受拉钢筋应应变不均匀匀系数,当ψ<0.44时,取0.4;;当ψ>1.00时,取1.0σsq—按作用效效应准永久久组合计算算的截面纵纵向受拉钢钢筋应力((N/mmm2)Ess—钢筋的弹弹性模量((N/mmm2)c—最外层纵纵向受拉钢钢筋的混凝凝土保护层层厚度(mm)d—纵向受拉拉钢筋直径径(mm)ρte—以有效受受拉混凝土土截面面积积计算的纵纵向受拉钢钢筋配筋率率υ—纵向受拉拉钢筋表面面特征系数数α1—系数,对受弯弯、大偏心心受压构件件取α1=0;;对大偏偏心受拉构构件取α2—系数，对对受弯构件件取α2=1.00，对大偏偏心受压构构件取α2=1-00.2×h0/e0,对大偏心心受拉构件件取α2=1+00.35××h0/e0。按基本本组合弯矩矩计算配筋筋,按准永久久组合弯矩矩计算裂缝缝,结果如下下:①顶板配筋筋及裂缝表表(弯矩:kNN.m/mm,面积积:mm2/m,裂缝:mmm)部位弯矩计算面积实配钢筋实配面积裂缝宽度下侧-L向跨中中0.00322D16@200010050.00B向向跨中45.791646D18@150016960.14上侧-L向边缘缘0.00322D16@200010050.00B向向边缘0.00322D16@200010050.00②L侧池壁配配筋及裂缝缝表(弯矩:kNN.m/mm,面积积:mm2/m,裂缝:mmm)部位弯矩计算面积实配钢筋实配面积裂缝宽度内侧-水平跨中中0.00643D16@25008040.00水平平边缘44.13643D16@25008040.18竖直直跨中96.121301D16@150013400.19竖直直上边缘0.00643D16@25008040.00竖直直下边缘84.051129D16@170011830.18外侧-水平跨中中-0.00643D16@25008040.00水平平边缘-135.5221880D20@160019630.23竖直直跨中-50.11660D16@25008040.21竖直直上边缘-0.00643D16@25008040.00竖直直下边缘-220.8003259D20@9034910.17③B侧池壁配配筋及裂缝缝表(弯矩:kNN.m/mm,面积积:mm2/m,裂缝:mmm)部位弯矩计算面积实配钢筋实配面积裂缝宽度内侧-水平跨中中23.08643D16@25008040.09水平平边缘21.40643D16@25008040.09竖直直跨中11.94643D16@25008040.05竖直直上边缘0.00643D16@25008040.00竖直直下边缘20.15643D16@25008040.08外侧-水平跨中中-29.03643D16@25008040.13水平平边缘-70.63941D16@21009570.22竖直直跨中-26.21643D16@25008040.