水池计算书范本模板.docx

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水池计算书范本模板

水池设计计算书

1计算说明

1。

1目的与要求

本计算书为。

。

。

池的施工图阶段的结构设计计算书.内容包括池壁和底板的内力计算、配筋计算以及裂缝宽度验算。

通过内力计算以拟定或复核结构的尺寸，通过配筋计算以选取钢筋型号，通过裂缝宽度计算以保证所配的钢筋能够满足裂缝宽度的要求，从而为钢筋图的绘制提供依据。

1.2设计依据

1.2.1设计资料

1、本工程初步设计报告；

2、本工程地勘资料报告；

3、《钢筋混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）以下简称《混凝土规范》；

4、《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）,以下简称《给排水规范》；

5、《给水排水工程结构设计手册（第二版）》以下简称《手册》；

6、《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》，以下简称《规程》；

7、《水利水电工程地质手册》，以下简称《地质手册》；

8、《水工混凝土结构设计手册》，以下简称《水工手册》；

9、《钢筋混凝土结构构造手册（第二版）》，以下简称《钢混手册》。

1。

2。

2参数选择

名称

取值

备注

建筑结构安全等级

二级

《规程》第5.2.1条.

结构重要性系数

1。

0

《规程》第5.2。

1条。

混凝土保护层最小厚度

池壁30mm

底板（有垫层）40mm

《规程》表7。

1。

2。

裂缝允许宽度

0。

25mm

《给排水规范》表5.3.4

受力钢筋最大间距

250mm

《给排水规范》6。

3。

1

最小配筋率

0。

2和0.45ft/fy的较大值

《手册》表2.3。

1—2

钢筋弹性模量

2.0×105N/㎡

《水工手册》表2—13

C30砼轴心抗拉标准值

2。

0N/㎡

《水工手册》表2—5

C30砼轴心抗拉设计值

1。

5N/㎡

《水工手册》表2—6

C30砼轴心抗压设计值

15N/㎡

《水工手册》表2—6

C30砼弹性模量

3。

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条。

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。

1。

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。

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：

25×1.8×0。

25=11.25kN/m；

底板自重：

25×0。

3=7。

5kN/㎡;

底板上水重：

10×1。

8=18kN/㎡；

底板上土重：

18×1。

6=28.8kN/㎡；

下垫层自重：

23×0。

1=2.3kN/㎡；

下垫层土重:

18×1。

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）：

10×tan2（45°-30°/2）=3。

33kN/㎡；

土侧压力（下端）：

1。

6×18×tan2（45°—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：

池壁重：

11.25×1.2=13.5kN/m;

底板自重:

7.5×1。

2=9kN/㎡；

底板上水重：

18×1。

27=22.86kN/㎡；

底板上土重:

28.8×1。

27=36.58kN/㎡；

下垫层自重:

2。

3×1.27=2.92kN/㎡；

下垫层土重:

34.2×1。

27=43.4kN/㎡;

水侧压力：

18×1.27=22。

86kN/㎡；

土侧压力（上端）：

3.33×1.27=4。

23kN/㎡;

土侧压力（下端）：

12。

93×1.27=16.42kN/㎡；

2。

2。

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=-0.5×22.86×1.8=-20。

57kN/m；

底端弯矩设计值：

M=—1/6×22。

86×1.8²=—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·m/m。

2。

2。

2检修工况（池外有土，池内无水）

根据《手册》表3。

2。

2-1，三角形荷载下,mc=—0。

104，均布荷载下,mc=-0。

426

池壁角隅处最大局部水平弯矩设计值：

MCX=（—0。

426×4。

23—0。

104×12.19）×1。

6²=—7。

86kN·m/m;

底端剪力设计值：

V=-0.5×（4.23﹢16.42）×1.6=—10.33kN/m;

底端弯矩设计值：

M=—1/6×（16。

42+2×4.23）×1。

6²=-10。

62kN·m/m。

池壁角隅处最大局部水平弯矩标准值：

MCX=—6.19kN·m/m;

底端剪力标准值:

V=—8.13kN/m;

底端弯矩标准值：

M=—8.39kN·m/m。

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。

2。

3。

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·m/m；

（2）池壁重：

N1=11。

25×2×（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·m/m；

My=0.0363×4×9²=11.8kN·m/m；

底板最大弯矩：

Mx=12。

34+29。

7=-42。

0kN·m/m；

My=12。

34+11。

8=-24.1kN·m/m。

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。

62kN·m/m;

（2）池壁重:

N1=11.25×2×（16﹢9.5）=573。

75kN;

地基净反力:

p=573.75×1.2/（17.1×10.1）=4。

0kN/m；

地基反力弯矩设计值：

Mx=0。

0918×4×9²=29。

7kN·m/m;

My=0.0363×4×9²=11。

8kN·m/m；

底板最大弯矩：

Mx=—10。

62+29.7=19。

1kN·m/m；

My=-10.62+11。

8=1。

2kN·m/m.

3配筋计算

3。

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%。

3。

1。

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=10.62×1。

0=10。

62kN·m，

=1。

2×10.62×106/（15×1000×213²）=0。

01838，

=0.01857﹤

=0。

544，不会超筋，

=0.01857×15×1000×213÷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。

34kN·m,

=1.2×12。

34×106/（15×1000×213²）=0.0214，

=0。

0232﹤

=0。

544，不会超筋，

=0。

0216×15×1000×213÷310=225mm²，

ρ=As/bh0=225÷1000÷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÷1000÷213=0.26%﹥ρmin=0.22%。

3。

1.2水平钢筋

外侧：

由检修工况水池的角隅处水平弯最大矩控制。

取单位长度计算。

弯矩设计值M=7.86×1=7.86kN·m，

=1.2×7。

86×106/（15×1000×213²）=0.0136，

=0。

0137﹤

=0.544，不会超筋,

=0。

0137×15×1000×213÷310=143mm²,

ρ=As/bh0=143÷1000÷213=0。

07％﹤ρmin=0。

22%。

内侧：

由试水工况水池的角隅处水平最大弯矩控制。

取单位长度计算。

弯矩设计值M=7。

70×1=7。

70kN·m，

=1。

2×7.7×106/（15×1000×213²）=0.0133，

=0.0134﹤

=0。

544，不会超筋，

=0.0134×15×1000×213÷310=139mm²，

ρ=As/bh0=139÷1000÷213=0。

06%﹤ρmin=0。

22%.

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=1000×213×0.15%=320mm²，单位长度内选用5Φ10＠200（

=393mm²），ρ=As/bh0=393÷1000÷213=0。

18％﹥ρmin=0。

15％。

3。

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。

底板弯矩以上端受拉为正.

底板总弯矩：

Mx=42.0kN·m/m;

My=24。

1kN·m/m。

3.2。

1长边方向

取单位长度计算，弯矩设计值M=24。

1×1=24.1kN·m,

=1.2×24。

1×106/（15×1000×250²）=0。

0308,

=0。

0313﹤

=0.544，不会超筋,

=0。

0313×15×1000×250÷310=379mm²，

ρ=As/bh0=379÷1000÷250=0.15％﹤ρmin=0。

22％.

3.2。

1短边方向

弯矩设计值M=42×1=42kN·m，

=1。

2×42×106/（15×1000×250²）=0.0538，

=0。

0553﹤

=0.544,不会超筋，

=0.0553×15×1000×250÷310=669mm²，

ρ=As/bh0=669÷1000÷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÷1000÷253=0。

30％。

4裂缝宽度验算

4。

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=1/6×15×1.5²=5。

63kN·m/m；

土侧压力标准值M=—8.39kN·m/m；

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·m/m；

受弯构件纵向受拉钢筋应力

=2.76×106÷0。

87÷565÷213=26。

4N·mm;

纵向受拉钢筋配筋率

=565÷0。

5÷1000÷213=0.53%；

受拉钢筋应变不均匀系数

=1.1－0。

65×2÷0。

53%÷26.4÷1=—8.2﹤0.4，取0.4；

最大裂缝宽度

=1。

8×0。

4×26.4÷（2×105）×（1.5×30+0.11×12÷0。

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=1/6×15×1。

5²=5.63kN·m/m;

土侧压力弯矩标准值M=—8。

39kN·m/m；

地基反力弯矩标准值M=29。

7÷1.2=24.8kN·m/m；

池壁准永久组合值为Mq=5.63-8。

39+24。

8=22.04kN·m/m；

受弯构件纵向受拉钢筋应力

=22。

04×106÷0。

87÷769.5÷250=131。

7N·mm；

纵向受拉钢筋配筋率

=769.5÷0.5÷1000÷250=0。

62％;

受拉钢筋应变不均匀系数

=1.1－0.65×2÷62%÷131.7÷1=—0.5﹤0.4,取0。

4;

最大裂缝宽度

=1。

8×0。

4×131.7÷（2×105）×（1.5×40+0。

11×14÷62%）×0.7=0.10mm﹤0.25mm,符合要求。

5地基承载力验算

池壁重：

N1=11.25×2×（16﹢9。

5）=573。

75kN；

水重：

N2=10×16×9×1。

8=2592kN；

土重：

N3=34.2×0。

3×2×﹙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。

5×2＋16×2）×1。

8×0.25=22.95m³；

底板:

17。

1×10。

1×0。

3=51。

8m³；

腋角：

0.5×0。

15×0.15×（1。

8×4+9×2+16×2）=0。

6m³;

下垫层：

17.3×10。

3×0。

1=17。

82m³；

C30混凝土总量：

23。

0+51.8+0。

6=75.4m³；

C15混凝土总量：

17。

8m³。

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。

3×10。

3=178.2㎡；

顶面面积:

S2=21。

3×14。

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。

5×16。

5×1。

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。