水池计算书范本模板Word下载.docx
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5N/㎡
《水工手册》表2—6
C30砼轴心抗压设计值
15N/㎡
C30砼弹性模量
0×
104N/㎡
《水工手册》表2-8
钢筋强度设计值
310N/㎡
《水工手册》表2—11
钢筋砼容重
25kN/m³
《规程》第4.2。
1.3计算原则与假定
本计算书分为池壁计算和底板计算两部分.
在池壁计算中,分析试水、完建、检修、洪水和运行工况的荷载作用情况,确定控制工况,然后分别计算控制工况下池壁的内力,再根据钢筋砼抗弯配筋计算和最小配筋率要求进行配筋。
底板计算根据倒置梁理论,假定地基反力直线分布,计算池底板内力并配筋。
池壁自重换算成集中荷载作用于底板的相应位置,池壁承受的弯矩以集中力偶的方式作用于池底板的相应位置.
水池不受地下水位影响,可不进行抗浮验算。
根据《水工手册》,地下式及半地下式水池的抗震性能较好,一般在8度地震区可不进行抗震验算。
水池位于地下,可不考虑温度和湿度的变化作用.
1.4水池结构尺寸的确定
1池壁厚度。
根据《手册》(P810),对于敞口水池,垂直壁板通常做成等厚截面,根据构造要求,水池的壁板及底板厚度不宜小于200mm,池壁厚度设计为250mm。
2底板厚度。
根据《规程》第5。
1.9条,水池底板的厚度一般为壁厚的1。
2~1.5倍,即300~375mm,底板厚度设计为300mm,并向外挑出300mm。
3腋角.根据《规程》第7。
8条,现浇钢筋混凝土水池赤壁的拐角及与底板的交接处宜设置腋角,腋角边宽取为150mm。
池壁与底板的连接构造采用弹性连接的整体浇筑结构转角处设置45°
腋角,避免应力集中,并配置适量构造钢筋。
4混凝土垫层。
底板下面铺设100mm厚C15混凝土垫层,垫层超出底板边缘100mm。
5伸缩缝。
根据《手册》(P528),位于土基上地下式现浇钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距为30m,水池的设计长度为16m,故可不设伸缩缝.
2内力计算
2.1计算工况
水池内力计算通常分以下五种工况进行:
✧试水工况(竣工试水时):
池内满水,池外无土;
✧完建工况(竣工时):
池内无水,池外有土(无地下水);
✧检修工况(使用放空或检修时):
池内无水,池外有土(有地下水);
✧洪水工况(洪水期):
池内无水,池外有土(考虑洪水的渗流对地下水位的影响);
✧运行工况(正常使用时):
池内蓄水,池外有土.
在本计算书中,由于没有地下水的作用,完建工况、检修工况、洪水工况属于同一工况,即池内无水,池外有土(无地下水),记为检修工况。
试水工况和检修工况为控制工况,池壁外侧配筋由检修工况控制,内侧配筋由试水工况控制。
2池壁内力计算
根据《规程》表6.1.2,池壁壁板三边支承,一边自由,壁板长度LB与壁板高度HB之比大于3时,按竖向单向板计算.长边方向16/1.8=9﹥3,短边方向9/1.8=5﹥3。
壁板均按单向板计算.无地下水影响时,水池所受的永久荷载主要有结构自重、池内水压力、池外土压力,可变荷载有地面堆积荷载。
池内水压作为水池类构筑物的主要荷载,在设计过程中,应当偏于安全的按满水高度来计算水压。
在竖直方向截取单位长度的长条进行计算.
水池各项荷载标准值:
池壁重:
25×
1.8×
25=11.25kN/m;
底板自重:
3=7。
5kN/㎡;
底板上水重:
10×
8=18kN/㎡;
底板上土重:
18×
6=28.8kN/㎡;
下垫层自重:
23×
1=2.3kN/㎡;
下垫层土重:
9=34.2kN/㎡;
地面堆积荷载荷载:
10kN/㎡(《规程》第4.3.6条)
水侧压力:
10×
1.8=18kN/㎡;
土侧压力(上端):
tan2(45°
-30°
/2)=3。
33kN/㎡;
土侧压力(下端):
1。
6×
—30°
/2)﹢3.33=12.93kN/㎡;
荷载分项系数:
(1)基本组合分项系数,结构自重分项系数,1。
2;
永久作用分项系数,1.27;
地表或地下水压力,1。
27;
可变作用荷载分项系数,1。
40.
(2)准永久组合分项系数,地面堆积荷载,0。
5。
荷载基本组合下,各项荷载设计值分别为:
11.25×
1.2=13.5kN/m;
底板自重:
7.5×
2=9kN/㎡;
18×
27=22.86kN/㎡;
底板上土重:
28.8×
27=36.58kN/㎡;
下垫层自重:
2。
3×
1.27=2.92kN/㎡;
34.2×
27=43.4kN/㎡;
1.27=22。
86kN/㎡;
3.33×
1.27=4。
23kN/㎡;
12。
93×
1.27=16.42kN/㎡;
1试水工况(池内有水,池外无土)
根据《手册》表3.2.2-1,三角形荷载下,mc=—0。
104,
池壁角隅处最大局部水平弯矩设计值:
MCX=-0.104×
22.86×
1.8²
=-7.7kN·
m/m;
底端剪力设计值:
V=-0.5×
1.8=-20。
57kN/m;
底端弯矩设计值:
M=—1/6×
22。
86×
=—12.34kN·
m/m。
池壁角隅处最大局部水平弯矩标准值:
MCX=-6.06kN·
m/m;
底端剪力标准值:
V=-16.20kN/m;
底端弯矩标准值:
M=-9。
72kN·
2检修工况(池外有土,池内无水)
根据《手册》表3。
2-1,三角形荷载下,mc=—0。
104,均布荷载下,mc=-0。
426
MCX=(—0。
426×
4。
23—0。
104×
12.19)×
6²
=—7。
86kN·
(4.23﹢16.42)×
1.6=—10.33kN/m;
(16。
42+2×
4.23)×
=-10。
62kN·
MCX=—6.19kN·
底端剪力标准值:
V=—8.13kN/m;
底端弯矩标准值:
M=—8.39kN·
2.3底板的内力计算
水池的长短边之比16/9=1。
78﹤2,按双向受力底板计算,沿纵横两个方向截取单位截条进行计算。
根据《水工手册》表18-1,取短边方向为x方向,λ=9/16=0。
56,四边简支时,mx=0。
0918,my=0.0363。
1试水工况
底板弯矩以上端受拉为正。
(1)水侧压力产生的弯矩:
Mx=My=12。
34kN·
(2)池壁重:
N1=11。
2×
(16﹢9.5)=573。
75kN;
地基净反力:
p=573.75×
1.2/(17。
1×
10.1)=4。
0kN/m²
;
地基反力弯矩设计值:
Mx=0。
0918×
4×
9²
=29.7kN·
My=0.0363×
=11.8kN·
底板最大弯矩:
Mx=12。
34+29。
7=-42。
0kN·
My=12。
34+11。
8=-24.1kN·
2.3.2检修工况
底板弯矩以上端受拉为正.
(1)土侧压力产生的弯矩:
Mx=My=-10。
(2)池壁重:
N1=11.25×
75kN;
地基净反力:
1.2/(17.1×
0kN/m;
=29。
7kN·
My=0.0363×
=11。
8kN·
Mx=—10。
62+29.7=19。
1kN·
My=-10.62+11。
8=1。
2kN·
m/m.
3配筋计算
1池壁配筋计算
C30混凝土fc=15N/mm²
,二级钢筋fy=310N/mm²
,
=0.544,结构系数
=1.2,混凝土最小保护层厚度为30mm,预估钢筋直径为14mm,受拉钢筋合力点至受拉区边缘的距离取为37mm,壁板截面的有效高度h0=213mm。
最小配筋率ρmin=0。
45ft/fy=0.22%。
1纵向钢筋
外侧:
由检修工况水池的底端弯矩控制。
取单位长度计算。
弯矩设计值M=10.62×
0=10。
m,
=1。
10.62×
106/(15×
1000×
213²
)=0。
01838,
=0.01857﹤
=0。
544,不会超筋,
=0.01857×
15×
213÷
310=193mm²
ρ=As/bh0=193÷
1000÷
213=0。
09%﹤ρmin=0.22%。
内侧:
由试水工况水池的底端弯矩控制.取单位长度计算。
弯矩设计值M=12。
34×
1.0=12。
m,
=1.2×
12。
)=0.0214,
0232﹤
0216×
1000×
310=225mm²
ρ=As/bh0=225÷
213=0.10%﹤ρmin=0。
22%.
纵向受力钢筋内侧和外侧均按最小配筋率,配筋面积As=bh0ρmin=1000×
213×
0.22%=469mm²
单位长度内选用5
12@200(
=565mm²
),ρ=As/bh0=565÷
213=0.26%﹥ρmin=0.22%。
1.2水平钢筋
由检修工况水池的角隅处水平弯最大矩控制。
弯矩设计值M=7.86×
1=7.86kN·
7。
)=0.0136,
0137﹤
=0.544,不会超筋,
0137×
310=143mm²
ρ=As/bh0=143÷
07%﹤ρmin=0。
22%。
由试水工况水池的角隅处水平最大弯矩控制。
弯矩设计值M=7。
70×
1=7。
70kN·
7.7×
)=0.0133,
=0.0134﹤
=0.0134×
310=139mm²
ρ=As/bh0=139÷
06%﹤ρmin=0。
水平角隅处弯矩较小,所需配筋面积很小.根据《混凝土规范》9。
1.7条,当按单向板设计时,应在垂直于受力的方向布置分布钢筋,单位宽度配筋率不小于0。
15%,配筋面积As=bh0ρmin=1000×
0.15%=320mm²
,单位长度内选用5Φ10@200(
=393mm²
),ρ=As/bh0=393÷
18%﹥ρmin=0。
15%。
2底板钢筋计算
试水工况下底板上端受到的弯矩较大,为控制工况。
混凝土最小保护层厚度为40mm,受拉钢筋合力点至受拉区边缘的距离取为50mm,壁板截面的有效高度h0=250mm。
底板总弯矩:
Mx=42.0kN·
My=24。
3.2。
1长边方向
取单位长度计算,弯矩设计值M=24。
1=24.1kN·
24。
250²
0308,
0313﹤
0313×
250÷
310=379mm²
ρ=As/bh0=379÷
250=0.15%﹤ρmin=0。
22%.
1短边方向
弯矩设计值M=42×
1=42kN·
42×
)=0.0538,
0553﹤
=0.544,不会超筋,
=0.0553×
310=669mm²
ρ=As/bh0=669÷
250=0.27%﹥ρmin=0.22%。
底板上端和下端单位长度内配置5
14@200(
=769。
5mm²
),ρ=As/bh0=769。
5÷
253=0。
30%。
4裂缝宽度验算
1池壁裂缝宽度验算
正常使用时,池内水位高1。
5m,水侧压力形成的弯矩标准值M=1/6×
1.5²
=5。
63kN·
土侧压力标准值M=—8.39kN·
水池正常使用时,池壁受到来自水和土的侧压力形成的弯矩,根据池壁内力计算可知,池壁准永久组合值为Mq=5.63—8.39=-2。
76kN·
受弯构件纵向受拉钢筋应力
=2.76×
106÷
87÷
565÷
213=26。
4N·
mm;
纵向受拉钢筋配筋率
=565÷
213=0.53%;
受拉钢筋应变不均匀系数
=1.1-0。
65×
2÷
53%÷
26.4÷
1=—8.2﹤0.4,取0.4;
最大裂缝宽度
8×
(2×
105)×
(1.5×
30+0.11×
12÷
53%)×
0.7=0.02mm﹤0。
25mm,符合要求。
4.2底板裂缝宽度验算
水池正常使用时,底板受到来自水和土的侧压力形成的弯矩、结构自重产生的地基反力的弯矩。
最大裂缝出现在短边方向。
水侧压力形成的弯矩标准值M=1/6×
5²
=5.63kN·
土侧压力弯矩标准值M=—8。
39kN·
地基反力弯矩标准值M=29。
7÷
1.2=24.8kN·
池壁准永久组合值为Mq=5.63-8。
39+24。
8=22.04kN·
=22。
04×
769.5÷
250=131。
7N·
mm;
=769.5÷
0.5÷
250=0。
62%;
=1.1-0.65×
62%÷
131.7÷
1=—0.5﹤0.4,取0。
4;
40+0。
11×
14÷
62%)×
0.7=0.10mm﹤0.25mm,符合要求。
5地基承载力验算
(16﹢9。
5)=573。
水重:
N2=10×
16×
9×
8=2592kN;
土重:
N3=34.2×
﹙17.1+9。
5﹚=545。
8kN;
底板重:
N4=7。
5×
17.1×
10.1=1295。
3kN;
P=(N1+N2+N3+N4)/A=5006.9÷
172。
7=29.0kN/㎡.
6工程量计算
1混凝土用量
水池池壁、底板及腋角均采用C30混凝土,下垫层采用C15混凝土。
池壁:
(9。
2+16×
2)×
0.25=22.95m³
底板:
17。
10。
3=51。
8m³
腋角:
0.5×
0.15×
(1。
4+9×
2+16×
2)=0。
6m³
;
下垫层:
17.3×
1=17。
82m³
C30混凝土总量:
23。
0+51.8+0。
6=75.4m³
C15混凝土总量:
2土石开挖量
土石开挖边坡为1:
1,开挖形状为一倒置的台体。
高度:
H=1.6+0。
3+0.1=2m;
底面面积:
S1=17。
3=178.2㎡;
顶面面积:
S2=21。
14。
3=304。
6㎡;
开挖体积:
V=h/6[ab+(a+a1)(b+b1)+a1b1]=477.5m³
3土石回填量
回填体积:
V=477。
5-23—51。
8-9。
16。
6=152m³
4钢筋用量
M=5116kg。
7结论
水池可以设计为池壁厚250mm,底板厚300mm并外挑300mm,下设100mmC15混凝土垫层。
池壁与底板采用C30混凝土。
池壁纵向钢筋配置5
12@200,水平钢筋配置5Φ10@200;
底板上侧和下侧均配置5
14@200。
池壁与底板的配筋均满足裂缝宽度要求。