刘龙水池计算书

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《规程》表7.1.2.底板（有垫层）40mm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2-13C30砼轴心抗拉标准值2.0N/㎡《水工手册》表2-5C30砼轴心抗拉设计值1.5N/㎡《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3.0×104N/㎡《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300mm。2底板厚度。底板厚度设计为300mm，并向外挑出500mm。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250mm。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50m，设伸缩缝。2内力计算2.1计算工况考虑到这个水池的具体情况，只计算中间最大水池即V10，其余可根据其计算结果来参考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50/5=10﹥3，短边方向20/5=4﹥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：25×1.8×0.3=13.5kN/m；底板自重：25×0.3=7.5kN/㎡；底板上水重：10×4=40kN/㎡；底板上土重：18×3=54kN/㎡；下垫层自重：23×0.1=2.3kN/㎡；下垫层土重：18×3=54kN/㎡；地面堆积荷载荷载：10kN/㎡（《规程》第4.3.6条）水侧压力：10×4=40kN/㎡；土侧压力（上端）：10×tan2（45°-30°/2）=3.33kN/㎡；土侧压力（下端）：3×20×tan2（45°-30°/2）﹢3.33=23.3kN/㎡；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：13.5×1.2=16.2kN/m；底板自重：7.5×1.2=9kN/㎡；底板上水重：40×1.27=50.8kN/㎡；底板上土重：54×1.27=58.06kN/㎡；下垫层自重：2.3×1.27=2.92kN/㎡；下垫层土重：54×1.27=58.06kN/㎡；水侧压力：40×1.27=50.8kN/㎡；土侧压力（上端）：3.33×1.27=4.23kN/㎡；土侧压力（下端）：16.67×1.27=29.63kN/㎡；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=-0.104×50.8×4²=-84.53kN·m/m；底端剪力设计值：V=-0.5×50.8×4=-101.6kN/m；底端弯矩设计值：M=-1/6×50.8×4²=66.56kN·m/m。池壁角隅处最大局部水平弯矩标准值：MCX=-66.56kN·m/m；底端剪力标准值：V=-80kN/m；底端弯矩标准值：M=-106.7kN·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=（-0.426×4.23-0.104×53.85）×3²=-66.61kN·m/m；底端剪力设计值：V=-0.5×（4.23﹢58.06）×3=-62.31kN/m；底端弯矩设计值：M=-1/6×（58.06+2×4.23）×3²=-99.81kN·m/m。池壁角隅处最大局部水平弯矩标准值：MCX=-52.45kN·m/m；底端剪力标准值：V=-49.06kN/m；底端弯矩标准值：M=-78.5kN·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，b=0.544，结构系数d=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=99.81×1.0=99.81kN·m，20dscMfbh=1.2×99.81×106/(15×1000×263²)=0.1154，112s=0.123﹤b=0.544，不会超筋，0scyAfbhf=0.123×15×1000×263÷310=1565mm²，ρ=As/bh0=1565÷1000÷263=0.595%ρmin=0.595%。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=106.7×1.0=106.7kN·m，20dscMfbh=1.2×106.7×106/(15×1000×263²)=0.123，112s=0.1317﹤b=0.544，不会超筋，0scyAfbhf=0.1317×15×1000×263÷310=1676mm²，ρ=As/bh0=1676÷1000÷263=0.64%ρmin=0.22%。纵向受力钢筋外侧，配筋面积As=1565mm²，单位长度内选用1014@100（=1570mm²），纵向受力钢筋内侧，配筋面积As=1676mm²单位长度内选用1016@100（=1540mm²）,考虑到安全性能及造价，配筋为Φ16@150，加强筋为配筋为Φ16@2003.1.2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=66.61×1=66.61kN·m，20dscMfbh=1.2×66.61×106/(15×1000×263²)=0.077，112s=0.0803﹤b=0.544，不会超筋，0scyAfbhf=0.0803×15×1000×263÷310=1022mm²，ρ=As/bh0=1022÷1000÷263=0.39%ρmin=0.39%。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=66.56×1.0=66.56kN·m，20dscMfbh=1.2×66.56×106/(15×1000×263²)=0.077，112s=0.08﹤b=0.544，不会超筋，0scyAfbhf=0.08×15×1000×263÷310=1018mm²，ρ=As/bh0=1018÷1000÷263=0.39%ρmin=0.39%。配筋面积As=1018mm²，单位长度内选Φ12@100（=1130mm²）,考虑到安全性能及造价，配筋为Φ14@200，加强筋为配筋为Φ14@2003.2底板钢筋计算检修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：M=87.8kN·m/m3.2.1底板钢筋取单位长度计算，弯矩设计值M=87.8×1=87.8kN·m，20dscMfbh=1.2×87.8×106/(15×1000×250²)=0.1123，112s=0.1195﹤b=0.544，不会超筋，0scyAfbhf=0.1195×15×1000×250÷310=1446mm²，ρ=As/bh0=1446÷1000÷250=0.57%ρmin=0.57%。底板上端和下端单位长度内配置1014@100（=1593mm²）,考虑到安全性能及造价，配筋为Φ14@200，加强筋为配筋为Φ14@2004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00.87qsqsMAh=2.76×106÷0.87÷565÷213=26.4N·mm；纵向受拉钢筋配筋率00.5steAbh=565÷0.5÷1000÷213=0.53%；受拉钢筋应变不均匀系数20.651.1tktesqf