简单矩形水池计算书

 结 构 专业计算书

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蒸发器、污水池计算书

执行规范：《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012)

             《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002)

钢筋：d-HPB235;D-HRB335;

1、基本资料

1.1 几何信息

水池类型：有顶盖，半地上

长度L=8.400m，宽度B=3.4000m，高度H=2.400m，底板底标高=1.500m

盖板厚h1=150mm，池底厚h2=300mm，池壁厚t1=200mm，底板外挑长度t2=200mm

     

 平面图 剖面图

1.2 水土信息

土天然重度18kN/m3，土内摩擦角30°

地基承载力特征值fak=130kPa，宽度修正系数ηb=0.00，埋深修正系数ηd=1.00

地下水位低于底板底标高，池内水深0.800m，池内水重度10.5 kN/m3

托浮力折减系数1.00，抗浮安全系数Kf=1.05

1.3 荷载信息

活荷载：地面10.00 kN/m2，顶盖2.0 kN/m2，组合值系数0.9

恒载分项系数：水池自重1.2，其他1.27

活载分项系数：1.27

活载准永久值系数：顶板0.4，地面0.4，温湿度1.0

考虑温湿度作用：池内外温差10.0°，弯矩折减系数0.65，砼线膨胀系数1.00（10-5/℃）

1.4 钢筋砼信息

混凝土：等级C30，重度25.00 kN/m2，泊松比0.2

纵筋保护层厚度（mm）：池壁（内40，外35），顶盖（上35，下35），底板（上40，下40）

钢筋：HRB335，裂缝宽度限值：0.2mm，配筋调整系数1.0

按裂缝控制配筋计算

构造配筋采用 《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

2 计算内容

（1）地基承载力验算

（2）抗浮验算

（3）荷载计算

（4）内力计算

（5）配筋计算

（6）裂缝验算

（7）挠度验算

3 计算过程与结果

单位说明: 弯矩:kN.m/m；钢筋面积:mm2；裂缝宽度:mm

计算说明：双向板计算按查表

恒荷载:水池结构自重,土的竖向及侧向压力,内部盛水压力

活荷载:顶板活荷载,地面活荷载,温湿度变化作用

裂缝宽度计算按长期效应的准永久组合

3.1 地基承载力验算

3.1.1 基底压力计算

1、水池自重Gc

盖板自重

G1 = L×B×h1×γc

=8.400×3.400×0.150×25.00=107.10kN

池壁及腋角自重

G2 = 2×[(L-t1)+(B-t1)]×(H-h1-h2)×t1×γc+0.15×0.15×0.5×1.95×4×γc

  = 2×[(8.400-0.200)+(3.400-0.200)]×(2.350-0.150-0.250)×0.200×25.00+2.19

  =224.49kN

底板自重

G3=(L+2×t2)×(B+2×t2)×h2×γc

  =(8.400+0.400)×(3.400+0.400)×0.250×25.00

  =209.00kN

水池结构自重Gc=G1+G2+G3=540.59kN

2、池内水重Gw

池内水重Gw=(L-2×t1)×(B-2×t1)×hw×γw

          =(8.400-2×0.200)×(3.400-2×0.200)×0.800×10.5

          =201.60kN

3、覆土重量计算

池顶覆土重量Gt1=0kN

池顶地下水重量Gs1=0kN

底板外挑覆土重量Gt2=6.150×1.800×18=199.26kN

底板外挑地下水重量Gs2=0kN

基地以上覆土总重量Gt= Gt1+Gt2=199.26kN

基地以上地下水总重量Gs= Gs1+Gs2=0kN

4、活荷载作用

盖板活载作用力Gh1=28.560×2.00=57.12kN

地面活载作用力Gh2=6.150×10.00=61.50kN

活载作用力总和Gh= Gh1+Gh2=118.62kN

5、基底压力Pk

基底面积A=(L+2×t2)×(B+2×t2)=8.900×3.900=34.71m2

基底压强Pk=（Gc+Gw+Gt+Gs+Gh）/A

          =(540.59+201.60+199.26+0+118.62)/34.71=30.54kN/m2

3.1.2 修正地基承载力

1、计算基础底面以上土的加权平均重度γm

由于基础底面在地下水位以上，故γm=18kN/m3

2、计算基础底面以下土的重度γ

同上，γ=18kN/m3

3、根据《地基规范》要求，修正地基承载力:

fa=fak+ηbγ(b -3)+ηdγm(d-0.5)

   =130.00+0.00×18.00×(3.400-3)+1.00×18.00×(2.100-0.5)

   =158.80kPa

3.1.3 计算结果：Pk=30.54kPa3.2 抗浮验算

由于地下水位低于池底标高，不需要进行本项验算。

3.3 荷载计算

3.3.1 盖板荷载计算

池顶覆土压力标准值ptd1=0.00kN/m2

池顶水压力标准值pS1=0.00kN/m2

盖板自重荷载标准值pG1=0.15×25.00=3.75kN/m2

板顶活载荷标准值q=2.0kN/m2

板顶均布荷载基本组合Q1 =γG1×pG1+γQ×q

                       =1.2×3.75+1.4×2.0

                       =7.30kN/m2

板顶均布荷载准永久组合Qtk =pG1+ptd1+Ψs×pS1+ΨQ×q

                         =3.75+0.00+1.00×0.00+0.4×2.0

                         =4.55kN/m2

3.3.2 池壁荷载计算

1、池外荷载

主动土压力系数Ka=0.333

侧向土压力荷载组合（kN/m2）

部位（标高）	土压力标准值	水压力标准值	活载标准值	基本组合	准永久组合
池壁顶端3.700	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
地面3.600	0.00	0.00	3.33	4.23	1.33
底板顶面1.800	10.79	0.00	3.33	17.93	12.12

2、池内底部水压力：标准值=8.kN/m2, 基本组合设计值=10.97kN/m2

3.3.3 底板荷载计算（池内无水，池外填土）

水池结构自重Gc=G1+G2+G3=580.20kN

基础底面以上土重标准值Gt= 158.11kN

基础底面以上水重标准值Gs= 0kN

基础底面以上活载标准值Gh =120. 2kN

水池底板以上全部竖向压力基本组合:

Qb=(580.20×1.20+158.11×1.27+0×1.27+120.2×1.27×0.90×1.00)/ 33.44

  = 31.86kN/m2

水池底板以上全部竖向压力准永久组合:

Qbe=(580.20+158.11+1.00×0+0.40×0+0.40×120.2)/33.44

   =23.52kN/m2

板底均布净反力基本组合:

Q=31.86-1.20×0.300×25.00

 =22.86kN/m2

板底均布净反力准永久组合:

Qe=23.52-0.300×25.00

  =16.02kN/m2

3.3.4底板荷载计算(池内有水，池外无土):

水池底板以上全部竖向压力基本组合:

Qb = [1.20×580.20+1.27 ×8.]/33.44 = 22.23kN/m2

板底均布净反力基本组合:

Q = 22.23-(1.20×0.300×25.00+1.27×0.800×10.8) = 2.26kN/m2

水池底板以上全部竖向压力准永久组合:

Qbe = [580.20+(8.000×3.000×0.800)×10.8]/33.44 = 24.45kN/m2

板底均布净反力准永久组合:

Qe = 24.45-(0.300×25.00+0.800×10.8) = 8.31kN/m2

3.4 内力,配筋及裂缝计算

弯矩正负号规则:

池壁:内侧受拉为正,外侧受拉为负

底板:上侧受拉为正,下侧受拉为负

荷载组合方式:

1.池外土压力作用(池内无水，池外填土)

2.池内水压力作用(池内有水，池外无土)

3.池壁温湿度作用(池内外温差10度)

1、盖板内力计算

计算跨度Lx=8.150m，Ly=3.150m，四边简支

Lx/Ly=2.59>2.0，按y向的单向板计算

板面自重+活荷载

基本组合值=1.2*0.15*25+1.4*2.0=7.3 kN/m2

准永久组合=0.15*25+0.4*2.0=4.55 kN/m2

跨中弯矩=qL2/8

部位	基本组合(kN.m/m)	准永久组合(kN.m/m)
盖板L向跨中-下侧	0	0
盖板L向边缘-上侧	0	0
盖板B向跨中-下侧	9.05	5.
盖板B向边缘-上侧	0	0

2、L侧池壁内力计算

计算跨度: Lx= 8.200 m, Ly= 1.950m,顶端简支，三边固定

池壁类型: 浅池壁,按竖向单向板计算

考虑水平角隅处的局部弯矩，均布荷载mc=-0.076，三角荷载mc=-0.035

则池外土压力作用角隅处弯矩：基本组合-2.45kN.m/m，准永久组合：-1.61kN.m/m

池内水压力作用角隅处弯矩：基本组合1.46kN.m/m，准永久组合：1.15kN.m/m

基本组合作用弯矩表(kN.m/m) 

部位	池外土压力	池内水压力	基本组合
水平跨中-内侧	0	-	0
水平跨中-外侧	-	0	0
水平边缘-内侧	-	1.46	1.46
水平边缘-外侧	-2.45	-	-2.45
竖向跨中-内侧	2.33	-	2.33
竖向跨中-外侧	-	-1.32	-1.32
竖向下边缘-内侧	-	2.	2.
竖向下边缘-外侧	-4.66	-	-4.66
竖向上边缘-内侧	-	-0	0
竖向上边缘-外侧	0	-	0

准永久组合作用弯矩表(kN.m/m)

部位	池外土压力	池内水压力	准永久组合
水平跨中-内侧	0	-	0
水平跨中-外侧	-	0	0
水平边缘-内侧	-	1.15	1.15
水平边缘-外侧	-1.61	-	-1.61
竖向跨中-内侧	1.54	-	1.54
竖向跨中-外侧	-	-1.04	-1.04
竖向下边缘-内侧	-	2.08	2.08
竖向下边缘-外侧	-3.08	-	-3.08
壁竖向上边缘-内侧	-	0	0
竖向上边缘-外侧	0	-	0

3、B侧池壁内力

计算跨度Lx= 3.200 m, Ly= 1.950m,顶端简支，三边固定，按双向板计算

侧向土压力基本组合：

水平跨中-内侧: Mx=(0.009197×4.67+0.004212×13.71) ×3.152 =1.03 kN.m/m

竖向跨中-内侧: Mx=(0.01774×4.67+0.008436×13.71) ×3.152 =2.03 kN.m/m

水平边缘-外侧: Mx=(-0.028702×4.67-0.013431×13.71) ×3.152 =-3.26 kN.m/m

竖向下边缘-外侧:Mx=(-0.037943×4.67-0.0210×13.71) ×3.152 =-4.77 kN.m/m

池内水压力基本组合：

水平跨中-外侧: Mx=0.004212×10.97 ×3.152 =-0.46 kN.m/m

竖向跨中-外侧: Mx=0.008436×10.97 ×3.152 =-0.92 kN.m/m

水平边缘-内侧: Mx=-0.013431×10.97×3.152 =1.46 kN.m/m

竖向下边缘-内侧:Mx=-0.0210×10.97 ×3.152 =2.29 kN.m/m

基本组合作用弯矩表(kN.m/m) 

部位	池外土压力	池内水压力	基本组合
水平跨中-内侧	1.03	-	1.03
水平跨中-外侧	-	-0.46	-0.46
水平边缘-内侧	-	1.46	1.46
水平边缘-外侧	-3.26	-	-3.26
竖向跨中-内侧	2.03	-	2.03
竖向跨中-外侧	-	-0.92	-0.92
竖向下边缘-内侧	-	2.29	2.29
竖向下边缘-外侧	-4.77	-	-4.77
竖向上边缘-内侧	-	0	0
竖向上边缘-外侧	0	-	0

侧向土压力准永久组合：

水平跨中-内侧: Mx=(0.009197×4.67+0.004212×13.71) ×3.152 =0.57 kN.m/m

竖向跨中-内侧: Mx=(0.004212×4.67+0.008436×13.71) ×3.152 =0.96 kN.m/m

水平边缘-外侧: Mx=(-0.028702×4.67-0.013431×13.71) ×3.152 =-1.82 kN.m/m

竖向下边缘-外侧:Mx=(-0.037943×4.67-0.0210×13.71) ×3.152 =-2.76 kN.m/m

池内水压力准永久组合：

水平跨中-外侧: Mx=0.004212×8.46 ×3.152 =-0.35 kN.m/m

竖向跨中-外侧: Mx=0.008436×8.46 ×3.152 =-0.71 kN.m/m

水平边缘-内侧: Mx=-0.013431×8.46×3.152 =1.13 kN.m/m

竖向下边缘-内侧:Mx=-0.0210×8.46 ×3.152 =1.77 kN.m/m

准永久组合作用弯矩表(kN.m/m)

部位	池外土压力	池内水压力	基本组合
水平跨中-内侧	0.57	-	3.03
水平跨中-外侧	-	-0.35	-0.922
水平边缘-内侧	-	1.13	1.84
水平边缘-外侧	-1.82	-	-15.06
竖向跨中-内侧	0.96	-	0.91
竖向跨中-外侧	-	-0.71	-7.85
竖向下边缘-内侧	-	1.77	1.56
竖向下边缘-外侧	-2.76	-	-9.39
竖向上边缘-内侧	-	0	1.04
竖向上边缘-外侧	0	-	-8.66

4、底板内力

计算跨度:Lx= 8.200m, Ly= 3.200m，四边固定，Lx/Ly>2，按单向板计算。

组合作用弯矩表(kN.m/m)

部位	基本组合	准永久组合
底板L向跨中	0	0
底板L向边缘	0	0
底板B向跨中	9.78	6.
底板B向边缘	-19.57	-13.77

5、配筋及裂缝计算

根据《钢混规范》第6.2条规定，按单筋受弯构件计算配筋

根据《水池设计规程》附录A计算最大裂缝宽度。

根据基本组合弯矩计算配筋，按准永久组合计算裂缝宽度

盖板计算厚度h0=150-40=110mm，γ0=1.0，α1=1.0，α2=1.0，

计算系数as=M/(α1*ftk*b*h0^2)

相对受压区高度ξ=1-sqrt(1-2*as)

计算面积As=α1*ftk*b*h0*ξ/fy

αcr=1.8

σsq=M/(0.87*As*h0), ρte= As/(b*h0),ψ=1.1-0.65*ftk/(ρte*σsq*α2)

(ψ<0.2时取0.2）

ωmax=αcr*ψ*σsq*(1.5*c+0.11*d/ρte)*(1+α1)*v/(100000*ES)

盖板配筋及裂缝宽度（弯矩:kN.m/m,面积:mm2/m,裂缝:mm）

部位	弯矩	计算面积	实配钢筋	实配面积	最大裂缝宽度
L向跨中	0	0	D12@200	565	0
L向边缘	0	0	D12@200	565	0
B向跨中	9.92	310	D12@200	565	0.044
B向边缘	0	0	D12@200	565	0

L侧池壁配筋及及裂缝宽度（弯矩:kN.m/m,面积:mm2/m,裂缝:mm）

部位	弯矩	计算面积	实配钢筋	实配面积	最大裂缝宽度
水平跨中-内侧	0	0	D12@200	565	0
水平跨中-外侧	0	0	D12@200	565	0
水平边缘-内侧	1.46	44.43	D12@200	565	0.008
水平边缘-外侧	-2.45	74.78	D12@200	565	0.012
竖向跨中-内侧	2.33	71.09	D12@200	565	0.011
竖向跨中-外侧	-1.32	40.15	D12@200	565	0.008
竖向下边缘-内侧	2.	80.62	D12@200	565	0.015
竖向下边缘-外侧	-4.66	143.17	D12@200	565	0.023
竖向上边缘-内侧	0	0	D12@200	565	0
竖向上边缘-外侧	0	0	D12@200	565	0

B侧池壁配筋及及裂缝宽度（弯矩:kN.m/m,面积:mm2/m,裂缝:mm）

部位	弯矩	计算面积	实配钢筋	实配面积	最大裂缝宽度
水平跨中-内侧	1.03	31.31	D12@200	565	0.004
水平跨中-外侧	-0.46	13.96	D12@200	565	0.003
水平边缘-内侧	1.46	44.43	D12@200	565	0.008
水平边缘-外侧	-3.26	99.74	D12@200	565	0.013
竖向跨中-内侧	2.03	61.88	D12@200	565	0.007
竖向跨中-外侧	-0.92	27.95	D12@200	565	0.005
竖向下边缘-内侧	2.29	69.86	D12@200	565	0.013
竖向下边缘-外侧	-4.77	146.59	D12@200	565	0.020
竖向上边缘-内侧	0	0	D12@200	565	0
竖向上边缘-外侧	0	0	D12@200	565	0

底板配筋及裂缝宽度（弯矩:kN.m/m,面积:mm2/m,裂缝:mm）

部位	弯矩	计算面积	实配钢筋	实配面积	最大裂缝宽度
L向跨中	0	0	D12@150	754	0
L向边缘	0	0	D12@150	754	0
B向跨中	9.78	305.25	D12@150	754	0.030
B向边缘	-19.57	177.81	D12@150	754	0.061

综上，最大裂缝宽度验算满足规范要求。

3.5 挠度计算

	短期刚度	长期刚度	挠度影响系数θ	挠度（mm)
盖板	50639824.95	3190.59	1.6	16.315
L侧壁板	50639824.95	3190.59	1.6	16.315
B侧壁板	5067265222530.60	2533632611265.30	1.6	1.580
底板	147774404.80	92359002.98	1.6	5.530

挠度满足要求。