敞口矩形水池设计计算书
敞口矩形水池设计(4m×5m×
执行规范:
《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002), 本文简称《混凝土规范》
《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002), 本文简称《地基规范》
《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002), 本文简称《给排水结构规范》《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》(CECS138-2002), 本文简称《水池结构规程》
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1 基本资料
几何信息
水池类型: 无顶盖半地上
长度L=, 宽度B=, 高度H=, 底板底标高=
池底厚h3=300mm, 池壁厚t1=200mm,底板外挑长度t2=200mm
注：地面标高为±。
(平面图) (剖面图)
土水信息
土天然重度 kN/m3 , 土饱和重度m3, 土内摩擦角30度
地基承载力特征值fak=, 宽度修正系数ηb=, 埋深修正系数ηd=
地下水位标高,池内水深, 池内水重度m3,
浮托力折减系数, 抗浮安全系数Kf=
荷载信息
活荷载: 地面m2, 组合值系数
恒荷载分项系数: 水池自重, 其它
活荷载分项系数: 地下水压, 其它
活荷载准永久值系数: 顶板, 地面, 地下水, 温湿度
考虑温湿度作用: 池内外温差度, 弯矩折减系数, 砼线膨胀系数(10-5/°C)
钢筋砼信息
混凝土: 等级C30, 重度m3, 泊松比
保护层厚度(mm): 池壁(内35,外35), 底板(上35,下35)
钢筋级别: HRB400, 裂缝宽度限值: , 配筋调整系数:
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(考虑温度作用)计算
(5) 配筋计算
(6) 裂缝验算
(7) 混凝土工程量计算
3 计算过程及结果
单位说明: 弯矩: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,地下水压力,温湿度变化作用.
裂缝宽度计算按长期效应的准永久组合.
地基承载力验算
3.1.1 基底压力计算
(1)水池自重Gc计算
池壁自重G2=[2×(L+B)-4×t1]×[H-h1-h3]×t1×γc
=[2×+-4×]×[ 底板自重G3=(L+2×t2)×(B+2×t2)×h3×γc =+2××+2×××=
水池结构自重Gc=G2+G3= kN
(2)池内水重Gw计算
池内水重Gw=(L-2×t1)×(B-2×t1)×Hw×rw
=×××××= kN
(3)覆土重量计算
池顶覆土重量Gt1= 0 kN
池顶地下水重量Gs1= 0 kN
底板外挑覆土重量Gt2= × = kN
基底以上的覆盖土总重量Gt = Gt1 + Gt2 = kN
基底以上的地下水总重量Gs = Gs1 + Gs2 = kN
(4)活荷载作用Gh
顶板活荷载作用力Gh1= ××= kN
地面活荷载作用力Gh2= ×= kN
活荷载作用力总和Gh=Gh1+Gh2=+= kN
(5)基底压力Pk
基底面积: A=(L+2×t2)×(B+2×t2)=× = m2
基底压强: Pk=(Gc+Gw+Gt+Gs+Gh)/A
=++++/= kN/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rm
rm=m3
(2)计算基础底面以下土的重度r
地下水位于底板下1m以下，不考虑地下水作用，r=m3
(3)根据基础规范的要求，修正地基承载力:
fa = fak + ηbγ(b - 3) + ηdγm(d -
= +××+×× = kPa
3.1.3 结论: Pk= < fa= kPa, 地基承载力满足要求。
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
荷载计算
3.3.1 池壁荷载计算:
(1)池外荷载:
主动土压力系数Ka=
侧向土压力荷载组合(kN/m2):
(2)池内底部水压力: 标准值= kN/m, 基本组合设计值= kN/m
3.3.2 底板荷载计算(池内无水，池外填土):
水池结构自重标准值Gc=
基础底面以上土重标准值Gt=
基础底面以上水重标准值Gs=
基础底面以上活载标准值Gh=
水池底板以上全部竖向压力基本组合:
Qb = ×+×+×+×/
= m2
水池底板以上全部竖向压力准永久组合:
Qbe = ++×+××+××/
= m2
板底均布净反力基本组合:
Q = = kN/m2
板底均布净反力准永久组合:
Qe = = kN/m2
3.3.3 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 = [×+××××]/ = m2
板底均布净反力基本组合:
Q = ××+×× = m2
水池底板以上全部竖向压力准永久组合:
Qbe = [+×××]/ = m2
板底均布净反力准永久组合:
Qe = ×+× = m2
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=池内温度-池外温度)
(3)L侧池壁内力:
计算跨度: Lx= m, Ly= m , 三边固定,顶边自由
池壁类型: 普通池壁,按双向板计算
(4)B侧池壁内力:
计算跨度: Lx= m, Ly= m , 三边固定,顶边自由
池壁类型: 普通池壁,按双向板计算
基本组合作用弯矩表m)
准永久组合作用弯矩表m)
(5)底板内力:
计算跨度:Lx= , Ly= , 四边简支+池壁传递弯矩
按双向板计算.
1.池外填土,池内无水时,荷载组合作用弯矩表m)
基本组合作用弯矩表
准永久组合作用弯矩表
2.池内有水,池外无土时,荷载组合作用弯矩表m)
基本组合作用弯矩表
准永久组合作用弯矩表
(6)配筋及裂缝:
配筋计算方法:按单筋受弯构件计算板受拉钢筋.
裂缝计算根据《水池结构规程》附录A公式计算.
式中 M q—在作用效应准永久组合下, 计算截面处的弯矩
w max—最大裂缝宽度(mm)
ψ—裂缝间受拉钢筋应变不均匀系数, 当ψ<时, 取;
当ψ>时, 取
σsq—按作用效应准永久组合计算的截面纵向受拉钢筋应力(N/mm2)
E s—钢筋的弹性模量(N/mm2)
c —最外层纵向受拉钢筋的混凝土保护层厚度(mm)
d —纵向受拉钢筋直径(mm)
ρte—以有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率
υ—纵向受拉钢筋表面特征系数
α1—系数, 对受弯、大偏心受压构件取α1=0 ; 对大偏心受拉构件取
α2—系数，对受弯构件取α2=，对大偏心受压构件
取α2=×h0/e0,对大偏心受拉构件取α2=1+×h0/e0。
按基本组合弯矩计算配筋,按准永久组合弯矩计算裂缝,结果如下:
2
②B侧池壁配筋及裂缝表(弯矩:m, 面积:mm2/m, 裂缝:mm)
③底板配筋及裂缝表(弯矩:m, 面积:mm2/m, 裂缝:mm)
裂缝验算均满足.
混凝土工程量计算:
(1)池壁: [(L-t1)+(B-t1)]×2×t1×h2
= [ = m3
(2)底板: (L+2×t2)×(B+2×t2)×h3
= +2××+2×× = m3
(3)水池混凝土总方量 = + = m3