1、精选优质文档-倾情为你奉上水池 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

2、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2.0×105 N/水工

3、手册表2-13C30砼轴心抗拉标准值2.0 N/水工手册表2-5C30砼轴心抗拉设计值1.5 N/水工手册表2-6C30砼轴心抗压设计值15N/水工手册表2-6C30砼弹性模量3.0×104 N/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

4、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250 mm。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1.21.5倍，即300375mm，底板厚度设计为300mm，并向外挑出300m

5、m。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：² 试水工况（竣工试水时）：池内满水，池外无土；² 完建工况（竣工时

6、）：池内无水，池外有土（无地下水）；² 检修工况（使用放空或检修时）：池内无水，池外有土（有地下水）；² 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）；² 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

7、向16/1.8=93，短边方向9/1.8=53。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=7.5 kN/；底板上水重：10×1.8=18 kN/；底板上土重：18×1.6=28.8kN/；下垫层自重：23×0.1=2.3 kN/；下垫层土重：1

8、8×1.9=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=18 kN/；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=12.93 kN/；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

9、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=9 kN/；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= 2.92 kN/；下垫层土重： 34.2×1.27= 43.4kN/；水侧压力： 18×1.27= 22.86 kN/；土侧压力（上端）： 3.33×1.27= 4.23kN/；土侧压力（下端）： 12.93×1.27= 16.42 kN/；2.2.1试水工况（池内

10、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=-7.7 kN·m/m；底端剪力设计值：V=-0.5×22.86×1.8=-20.57 kN/m；底端弯矩设计值：M=-1/6×22.86×1.8²=-12.34 kN·m/m。池壁角隅处最大局部水平弯矩标准值：MCX=-6.06 kN·m/m；底端剪力标准值：V=-16.20 kN/m；底端弯矩标准值：M=-9.72 kN·

11、;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= -7.86 kN·m/m；底端剪力设计值：V=-0.5×（4.2316.42）×1.6=-10.33 kN/m；底端弯矩设计值：M=-1/6×（16.42+2×4.23）×1.6²=-10.62 kN·m/m。池壁角隅处最大局部水平弯

12、矩标准值：MCX=-6.19 kN·m/m；底端剪力标准值：V=-8.13 kN/m；底端弯矩标准值：M=-8.39 kN·m/m。2.3底板的内力计算水池的长短边之比16/9=1.782，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，=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=12.34 kN·m/m；（2）池壁重：N1=11.25×2×(169.5)=573.75kN；地基净反

13、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=29.7 kN·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=-10.62 kN·m/m；（2）池壁重：N1=11.25

14、×2×(169.5)=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=29.7 kN·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

15、/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min=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=10.62 kN·m，=1.2×10.62×106/(15×1000×213²)=0.01838，=0.01857=0.544，不会超筋，=0.01857×15×1

16、000×213÷310=193 mm²，=As/bh0=193÷1000÷213=0.09%min=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=12.34 kN·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，=As/bh0=225÷

17、1000÷213=0.10%min=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= bh0min=1000×213×0.22%=469 mm²，单位长度内选用512200（=565mm²）, =As/bh0 =565÷1000÷213=0.26%min=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/(15×1000×213

18、8;)=0.0136，=0.0137=0.544，不会超筋，=0.0137×15×1000×213÷310=143mm²，=As/bh0=143÷1000÷213=0.07%min=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=7.70 kN·m，=1.2×7.7×106/(15×1000×213²)=0.0133，=0.0134=0.544，不会超筋，=0.0134×15×100

19、0×213÷310=139 mm²，=As/bh0=139÷1000÷213=0.06%min=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= bh0min=1000×213×0.15%=320 mm²，单位长度内选用510200（=393mm²）, =As/bh0 =393÷1000÷213=0.18%min= 0.15% 。3.2底板钢筋计算试水工况下

20、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=250 mm。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

21、47;310=379mm²，=As/bh0=379÷1000÷250=0.15%min=0.22%。3.2.1短边方向弯矩设计值M=42×1=42 kN·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，=As/bh0=669÷1000÷250=0.27%min=0.22%。底板上端和下端单位长度内配置51

22、4200（=769.5mm²）, =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=5.63 kN·m/m；土侧压力标准值M=-8.39 kN·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=-2.76 kN·m/m；受弯构件纵向受拉钢筋应力=2.76×106÷0.87÷

23、;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=1.10.65×2÷0.53%÷26.4÷1=-8.20.4，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=0.02mm0.25mm，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、

24、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=5.63 kN·m/m；土侧压力弯矩标准值M=-8.39 kN·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=22.04 kN·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=1.10.65×2÷62%÷131.7÷1=-0.50.4，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=0.10mm0.25mm，符合要求。5地基承载力验算池壁重：N1=11.25×2×(169.5)=573.75kN；水重：N2=10×16×9