钢筋混凝土水池顶盖设计

《土建工程基础》大作业系别：环境与市政工程系专业：给水排水工程姓名：宋严学号：024409135指导教师：肖晓存分组号码：第四组河南城建学院2012年5月28日-2-钢筋混凝土水池顶盖设计1.1.1设计资料某矩形水池顶盖平面尺寸为27.7m×16.5m，池高4.0m，池壁厚度为200mm，允许池内设计8根钢筋混凝土柱（假定柱截面尺寸300mm×300mm），顶盖平面图如图1-1所示。采用钢筋混凝土顶板，顶板与池壁的连接近似地按铰接考虑。试设计此水池顶盖。荷载及材料如下：（1）池顶覆土厚度为300mm（γs=18kN/m3）；（2）池顶均布活荷载标准值为qk=5kN/m2，活荷载的准永久值系数1.0q；（3）顶盖底面用20mm厚水泥砂浆抹面（320kN/m）。（4）材料强度等级：混凝土强度等级C25，主梁和次梁的纵向受力钢筋采用HRB335级，板、主次梁的箍筋采用HPB235级。图1-1矩形水池顶盖平面1.1.2单向板肋形梁结构设计1.结构布置及构件截面尺寸确定（1）柱网尺寸-3-确定主梁的跨度为5.5m，次梁的跨度为5.54m，即柱距为5.54m×5.5m。主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为1.83m。（2）板厚度h对于有覆土的水池顶盖，板厚mm741830251251lh，且不易小于150mm，所以取板厚mm150h。（3）次梁截面尺寸hb根据刚度要求，mm33.458~56.3055540121~181121~181lh，取mm450h，截面宽度hb21~31，取mm200b。图1-2楼盖结构平面布置图（4）主梁截面尺寸hb根据刚度要求，mm555~3705500101~151101~151llh，取mm550h，截面宽-4-度,31~21hb取mm250b。水池顶盖结构平面布置如图1-2所示。2.板的设计根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）规定，本设计中板区格长边与短边之比为：97.283.15.5，介于2~3之间，宜按双向板进行设计，但也可按沿短边方向受力的单向板计算，在沿长边方向布置足够数量的构造钢筋来处理。（1）计算简图按弹性理论计算，取1m板宽作为设计单元，计算跨度：边跨mm18252/1502/20020018502/2/1hblln中跨mm185020020018502blln（2）荷载计算恒载标准值kg：300mm厚覆土2kN/m4.5183.0150mm钢筋混凝土板2kN/m75.32515.020mm水泥砂浆抹面2kN/m4.02002.0小计2kN/m55.9kg活荷载标准值kq：2kN/m0.5kq恒载设计值g：2kN/m46.112.1kgg活载设计值q：2kN/m5.60.53.13.1kqq考虑梁板整体性对内力的影响，计算折减荷载：2'2'kN/m05.122555.921kN/m71.1425.646.1121qggqggkk2'2'kN/m5.22521kN/m25.325.621kkqqqq-5-计算单元上的荷载为：kN/m5.2qkN/m25.3kN/m05.12gkN/m71.14'k''k'qg、注：（）值为荷载标准值。计算简图如图1-3所示。图1-3板的计算简图（3）内力计算连续跨数实际为9跨，按5跨连续单向板进行内力计算（教材附表5-3）。跨中正弯矩：mkN90.4825.125.31.071.14078.01.0078.0221''max,1lqgMmkN54.285.125.3079.071.14033.0079.0033.0222''max,2lqgMmkN26.385.125.3085.071.14046.0085.0046.0222''max,3lqgMB支座弯矩：221''max,B2119.0105.0llqgMmkN52.68375.125.3119.071.14105.02B支座边缘处的弯矩：2222maxB,0maxB,eB,blqgMbVMM-6-mkN86.422.02850.15.646.1152.6C支座弯矩：22''maxC,111,0079.0lqgMmkN2.585.125.3111.071.14079.02C支座边缘处的弯矩：2222maxC,0maxC,eC,blqgMbVMMmkN55.322.020.25.646.1121.5（4）配筋计算板厚mm150h，按《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》（CECS138:2002）,板中受力钢筋的混凝土保护层厚度取30mm，故mm,35smm115351500h。板正截面承载力计算结果见表1-1.C25混凝土：2tk2t2cN/mm87.1N/mm27.1,N/mm9.11fff，24cN/mm108.2EHPB235钢筋：25s2'yyN/mm101.2,N/mm210Eff板正截面承载力计算表1-1截面边跨跨中第一内支座第二跨中中间支座中间跨中M（kN·m)5.74-5.832.97-3.8243.81201bhfMcs0.03650.0370.01890.02430.0242s2110.03720.03770.01910.02460.0245/mmm201ycsfbhfA242.42245.68124.49160.31159.66实际钢筋（mm2/m)257110@6sA257110@6sA141200@6sA18975@4sA16675@4sA配筋率验算%272.0%45%,2.0%296.01001000296minytsffbhA（5）裂缝宽度验算第一跨跨中裂缝宽度验算：-7-板的恒载标准值kN/m55.9kg，活荷载kN/m0.5kq，活荷载永久值kqqqq0.1×5.0=0.5kN/m，则折算荷载为：kN/m8.925.055.921qk'kqggkN/m25.025.021'qqq由荷载永久组合产生的跨中最大弯矩为：mkN63.2825.125.01.08.9078.01.0078.0221'q'k1qlqgM裂缝宽度验算所需的各项参数为：260s1qsqkN/mm74.6211541987.01063.20.87hAM,01.000559.015010005.0419testeAA取te=0.014.074.00.174.6201.078.165.01.165.01.12sqtetkf，取4.0最大裂缝宽度：vdcW1tessqmax111.05.1E8.10.10111.08011.0305.1101.274.624.08.150.25mmmm029.0（满足要求）其他各支座及各跨中截面的最大裂缝宽度，经验算均未超过规范限值，验算过程从略。（6）挠度计算给谁排水工程水池结构的有关规范对一般贮水池顶盖构件的挠度限值没有明确的规定。在实际工程设计时，通常根据经验对梁、板的跨高比设定在一定范围内即可不验算挠度。这里按《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）规定，一般楼、屋盖受弯构件的挠度限制进行验算。《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）规定，一般楼、屋盖受弯构件按荷载效应标准组合并考虑荷载长期作用影响计算的最大挠度，当l7m时，不应超过200/l（l为构件的计算跨度）。等截面等跨的多跨连续梁板的最大挠度一般产生在第一跨内。本设计的梁板均只验算第一跨，且取跨中点挠度进行验算。虽然实际的最大挠度均产生在略偏近于端支座一侧，但取跨中-8-点挠度进行控制所带来的误差甚小，可以忽略不计。第一跨正弯矩区段的刚度计算：按荷载标准组合计算的第一跨中最大弯矩为：mkN65.4825.15.21.071.14078.01.0078.0221'k'k1klqgM由荷载准永久组合产生的跨中最大弯矩为：mkN63.2825.15.21.08.9078.01.0078.0221'q'1qlqgMk计算短期刚度所需的参数：260s1kskN/mm92.11011541987.01065.40.87hAM01.000559.015010005.0419testeAA，取01.0te,4.00569.092.11001.078.165.01.165.01.1sktetkf取4.000'f'f'fbhhbb则第一跨正弯矩区段的短期刚度为：1151000419108.2101.262.04.015.1115419101.25.3162.015.14525'fE20ss1shAEB2mmN121041.1考虑长期作用影响的刚度为：1s1k11q1k11BMMMB21112mmN1094.81041.165.41263.265.4B支座负弯矩区段的刚度计算：在计算第一跨的挠度时所采用的活荷载分布状态应该时第一跨跨中产生最大正弯矩的活荷载分布状态，此时B支座的负弯矩也应按这种活荷载分布状态进行计算。如果用'Bq'BkMM、分别表示在这种活荷载分布状态下B支座的荷载效应标准组合值和荷载效应准永久组合值，则-9-221'k'k'Bk2053.0105.0llqgMmkN66.5285.1825.15.2053.071.14105.02221'q'k'Bq2053.0105.0llqgMmkN52.3285.1825.125.0053.08.9105.02在B支座边缘截面相应的弯矩分别为：2222'k'k'kB,0'kB,'ke,B,blqgMbVMMmkN07.422.0285.15.271.1466.52222'q'k'qB,0'qB,'qe,B,blqgMbVMMmkN59.222.0285.125.08.952.3计算短期刚度所需的参数：260ske,B,skN/mm09.9711541987.01007.40.87'hAM01.0,01.000559.015010005.0419teteste取AA4.0,4.009.009.9701.078.165.01.165.01.1sktetk取f则B支座负弯矩区段的短期刚度为：00'f'f'fbhhbb1151000419108.2101.262.04.015.1115419101.25.3162.015.14525'fE20ssBshAEB212mmN1041.1考虑长期作用影响的刚度为：-10-12Bs'Bk1'Bq'BkB1041.166.51252.366.51BMMMB211mmN1069.8可见，很接近，满足与1B11B25.0BBBBB按《混凝土结构设计规范》（GB50010-200