圆形水池设计计算书.doc

圆形水池设计(YSC-1)
项目名称　　　　　　构件编号　　　　　　日　　期　　　　　　
设　　计　　　　　　校　　对　　　　　　审　　核　　　　　　
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 设计资料
1.1 基本信息
圆形水池形式:敞口
池内液体重度10.0kN/m3
浮托力折减系数1.00
裂缝宽度限值0.20mm
抗浮安全系数1.10
水池的几何尺寸如下图所示:

1.2 荷载信息
活荷载组合系数:0.90
荷载分项系数:
自重 :1.20
其它恒载:1.27
地下水压:1.27
其它活载:1.40
荷载准永久值系数:
顶板活荷载 :0.40
地面堆积荷载:0.50
地下水压 :1.00
温(湿)度作用:1.00
壁面温差:-10.0℃ 温差弯矩折减系数:0.65 混凝土线膨胀系数:0.000010
1.3 混凝土与土信息
土天然重度:18.00kN/m3 土饱和重度:20.00kN/m3
土内摩擦角ψ:30.0度
地基承载力特征值fak=120.00kPa
基础宽度和埋深的地基承载力修正系数ηb=1.00、ηd=1.00
混凝土等级:C25 纵筋级别:HRB335
混凝土重度:25.00kN/m3
配筋调整系数:1.20
保护层厚度:
位置
顶板(mm)
池壁(mm)
底板(mm)
上侧(内侧)
-
30
35
下侧(外侧)
-
30
50

2 计算内容
（1）荷载标准值计算
（2）抗浮验算
（3）地基承载力计算
（4）内力及配筋计算
（5）抗裂度、裂缝计算
（6）混凝土工程量计算
3 荷载标准值计算
参数说明:
γc、γw、γ土、γ饱和、γ水——混凝土、池内水、自然土、饱和土、水的重度
H、R、t、t1、t2、Le——池壁净高、水池内圆半径、池壁厚、顶板厚、底板厚、底板外挑长度
As、At、Ab——池壁面积、顶板面积、底板面积
Hb、Hw——基底到地面的距离、地下水到地面的距离
底板:荷载计算按地基净反力
底板面积Ab=π(R＋t＋Le)2 = 3.14×(6.000＋0.20＋0.30)2 = 132.73m2
池壁面积As=π((R＋t)2－R2) = 3.14×((6.000＋0.20)2－6.0002) = 7.67m2
池壁外圆面积At=120.76m2
恒荷载:
池壁自重pk= (γc×H×As)/Ab
=(25.00×2.000×7.67)/132.73
=2.89kN/m2
活荷载:
地面活荷载qm= q×(Ab-At)/Ab
=10.00×(132.73-120.76)/132.73
=0.90kN/m2
池壁
主动土压力系数Ka=tg2(45-ψ/2)=0.33
恒荷载:
池内水作用pw=γw×hw=10.00×2.000=20.00kN/m2
活荷载:
温度作用 Mtk=0.65×0.1×Ec×t2×△t×αc
=0.65×0.1×28000000.00×0.202×(-10.00)×0.00001=-7.28kN.m/m

4 地基承载力验算:
计算基础底面的压力：
池壁内壁圆面积:Aic=πR2 = 3.14×6.0002 = 113.10m2
池壁外壁圆面积:At=π(R＋t)2=3.14×(6.000＋0.20)2=120.76m2
池壁自重Gs=γc×As×H=25.00×7.67×2.000=383.27kN
底板自重Gb=γc×Ab×t2=25.00×132.73×0.20=663.66kN
水池自重Gp=Gs＋Gb=383.27＋663.66=1046.94kN
池内水自重Gw=pw×Aic=20.00×113.10=2261.95kN
外挑部分活荷载Gqm=qm×(Ab-At)=10.00×(132.73-120.76)
=119.69kN
基础底面的压力pk=(Gp＋Gw＋Gqm)/Ab=3428.58/132.73=25.83kPa
基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m，需修正承载力特征值
计算地基承载力特征值修正值：
fa=fak＋ηbγ(b-3)＋ηdγm(d-0.5)
地下水位位于底板下1m以内，考虑地下水
水池底板底下的土的重度
γ=γ饱和－γ水=20.00-10.00=10.00kN/m3
水池底板底以上土的加权平均重度γm=γ土=18.00kN/m3
fa=120.00＋1.00×10.00×(6.000－3)=150.00kPa
pk=25.83kPa<fa=150.00kPa 地基承载力满足

5 抗浮验算:
地下水位位于基底以下,无需验算

6 内力及配筋计算:(轴力:kN 弯矩:kN.m 面积:mm2 配筋面积:mm2/m)
池壁:弯矩外侧受拉为正，轴力受拉为正
顶板:下侧受拉为正,底板:上侧受拉为正
按《给水排水工程结构设计手册》静力计算查表
池壁的约束条件: 上端自由,下端固定
池壁内力计算查表系数H2/dt=2.0002/12.200×0.20=1.64
单工况作用下内力
池内水作用:
位置
竖向弯矩
环向弯矩
环向轴力
0.00H
0.00
0.00
31.63
0.10H
0.09
0.02
32.21
0.20H
0.31
0.05
32.66
0.30H
0.59
0.10
32.43
0.40H
0.84
0.14
31.14
0.50H
0.97
0.16
28.19
0.60H
0.88
0.15
23.43
0.70H
0.47
0.08
17.11
0.75H
0.05
0.01
13.28
0.80H
-0.39
-0.07
9.65
0.85H
-1.03
-0.17
5.91
0.90H
-1.83
-0.30
3.02
0.95H
-2.80
-0.47
0.83
1.00H
-3.96
-0.66
0.00

温差作用:
位置
竖向弯矩
环向弯矩
环向轴力
0.00H
0.00
6.07
120.21
0.10H
0.34
6.12
71.42
0.20H
1.15
6.26
45.96
0.30H
2.19
6.43
11.85
0.40H
3.31
6.62
-2.40
0.50H
4.42
6.80
-9.16
0.60H
5.47
6.98
-10.53
0.70H
6.45
7.14
-8.48
0.75H
6.92
7.22
-6.76
0.80H
7.38
7.30
-4.88
0.85H
7.82
7.37
-3.07
0.90H
8.26
7.44
-1.50
0.95H
8.70
7.52
-0.39
1.00H
9.14
7.59
0.00

荷载组合:
闭水试验：池内有水，池外无土
闭水试验：
基本组合 :1.27×池内水作用＋1.40×温度作用
标准组合 :1.00×池内水作用＋1.00×温度作用
准永久组合:1.00×池内水作用＋1.00×温度作用
设计值/标准值/准永久值
位置
竖向弯矩
环向弯矩
环向轴力
0.00H
0.00/ 0.00/ 0.00
8.49/ 6.07/ 6.07
208.47/ 151.85/ 151.85
0.10H
0.59/ 0.43/ 0.43
8.59/ 6.14/ 6.14
140.88/ 103.62/ 103.62
0.20H
2.01/ 1.46/ 1.46
8.83/ 6.31/ 6.31
105.82/ 78.62/ 78.62
0.30H
3.82/ 2.78/ 2.78
9.13/ 6.53/ 6.53
57.78/ 44.28/ 44.28
0.40H
5.70/ 4.15/ 4.15
9.44/ 6.76/ 6.76
39.55/ 31.14/ 31.14
0.50H
7.42/ 5.39/ 5.39
9.73/ 6.96/ 6.96
35.80/ 28.19/ 28.19
0.60H
8.78/ 6.35/ 6.35
9.96/ 7.13/ 7.13
29.76/ 23.43/ 23.43
0.70H
9.63/ 6.92/ 6.92
10.10/ 7.22/ 7.22
21.73/ 17.11/ 17.11
0.75H
9.75/ 6.97/ 6.97
10.12/ 7.23/ 7.23
16.87/ 13.28/ 13.28
0.80H
-0.50/ -0.39/ -0.39
-0.08/ -0.07/ -0.07
12.25/ 9.65/ 9.65
0.85H
-1.31/ -1.03/ -1.03
-0.22/ -0.17/ -0.17
7.51/ 5.91/ 5.91
0.90H
-2.32/ -1.83/ -1.83
-0.39/ -0.30/ -0.30
3.84/ 3.02/ 3.02
0.95H
-3.56/ -2.80/ -2.80
-0.59/ -0.47/ -0.47
1.06/ 0.83/ 0.83
1.00H
-5.03/ -3.96/ -3.96
-0.84/ -0.66/ -0.66
0.00/ 0.00/ 0.00

池壁配筋:闭水试验
竖向配筋及裂缝验算: 竖向弯矩按基本组合进行承载力计算，按准永久组合进行裂缝验算
位置
设计值/准永久值
计算As(内/外)
配筋(内/外)
实际As(内/外)
裂缝宽度
0.00H
0.00/ 0.00
400.0/ 400.0
D12@230/D12@230
491.7/ 491.7
0.00
0.10H
0.59/ 0.43
400.0/ 400.0
D12@230/D12@230
491.7/ 491.7
0.00
0.20H
2.01/ 1.46
400.0/ 400.0
D12@230/D12@230
491.7/ 491.7
0.02
0.30H
3.82/ 2.78
400.0/ 400.0
D12@230/D12@230
491.7/ 491.7
0.03
0.40H
5.70/ 4.15
400.0/ 400.0
D12@230/D12@230
491.7/ 491.7
0.05
0.50H
7.42/ 5.39
400.0/ 400.0
D12@230/D12@230
491.7/ 491.7
0.06
0.60H
8.78/ 6.35
400.0/ 400.0
D12@230/D12@230
491.7/ 491.7
0.07
0.70H
9.63/ 6.92
400.0/ 400.0
D12@230/D12@230
491.7/ 491.7
0.08
0.75H
9.75/ 6.97
400.0/ 400.0
D12@230/D12@230
491.7/ 491.7
0.08
0.80H
-0.50/ -0.39
400.0/ 400.0
D12@230/D12@230
491.7/ 491.7
0.00
0.85H
-1.31/ -1.03
400.0/ 400.0
D12@230/D12@230
491.7/ 491.7
0.01
0.90H
-2.32/ -1.83
400.0/ 400.0
D12@230/D12@230
491.7/ 491.7
0.02
0.95H
-3.56/ -2.80
400.0/ 400.0
D12@230/D12@230
491.7/ 491.7
0.03
1.00H
-5.03/ -3.96
400.0/ 400.0
D12@230/D12@230
491.7/ 491.7
0.04

环向配筋及抗裂度验算:轴心受拉或小偏心受拉按标准组合进行抗裂度验算,受弯和大偏心受拉按准永久组合进行裂缝验算
位置
计算As(内/外)
配筋(内/外)
实际As(内/外)
抗裂度
裂缝宽度
0.00H
400.0/ 583.4
D12@230/D12@160
491.7/ 706.9
1.22<1.55
---
0.10H
400.0/ 869.6
D12@230/D16@190
491.7/1058.2
1.00<1.55
---
0.20H
400.0/ 752.7
D12@230/D14@170
491.7/ 905.5
---
0.05
0.30H
400.0/ 592.6
D12@230/D12@150
491.7/ 754.0
---
0.04
0.40H
400.0/ 531.8
D12@230/D12@170
491.7/ 665.3
---
0.04
0.50H
400.0/ 519.3
D12@230/D12@180
491.7/ 628.3
---
0.04
0.60H
400.0/ 499.2
D12@230/D12@180
491.7/ 628.3
---
0.04
0.70H
400.0/ 472.4
D12@230/D12@190
491.7/ 595.2
---
0.04
0.75H
400.0/ 456.2
D12@230/D12@200
491.7/ 565.5
---
0.03
0.80H
400.0/ 400.0
D12@230/D12@230
491.7/ 491.7
0.05<1.55
---
0.85H
400.0/ 400.0
D12@230/D12@230
491.7/ 491.7
0.04<1.55
---
0.90H
412.8/ 400.0
D12@220/D12@230
514.1/ 491.7
---
0.01
0.95H
403.5/ 400.0
D12@230/D12@230
491.7/ 491.7
---
0.01
1.00H
400.0/ 400.0
D12@230/D12@230
491.7/ 491.7
---
0.01

池壁配筋及裂缝、抗裂度验算:
位置
计算As
配筋
实际As
裂缝宽度
抗裂度
竖向内侧
400.0
D12@200
565.5
0.06
---
竖向外侧
400.0
D12@200
565.5
0.06
---
环向内侧
412.8
D12@200
565.5
0.05
1.24
环向外侧
869.6
D16@190
1058.2
0.05
1.24

池壁的竖向最大裂缝宽度:0.06<=0.20 裂缝满足要求
池壁的环向最大抗裂度 :1.24<=act×ftk=1.55 抗裂度满足要求
池壁的环向最大裂缝宽度:0.05<=0.20 裂缝满足要求

底板:按《水池结构规程》6.2.4或6.2.5计算
底板的计算半径:R=6.100m 底板的约束条件:周边固定
荷载组合：
使用时池内无水：
基本组合 :1.20×自重＋1.40×地面活荷载
S=1.20×2.89＋1.40×0.90=4.73kN/m2
准永久组合:自重＋0.50×地面活荷载
S=2.89＋0.50×0.90=3.34kN/m2
(周边固定)设计值/准永久值
位置
径向弯矩
环向弯矩
0.00R
12.83/ 9.06
12.83/ 9.06
0.10R
12.48/ 8.81
12.66/ 8.94
0.20R
11.43/ 8.07
12.17/ 8.59
0.30R
9.69/ 6.85
11.34/ 8.01
0.40R
7.26/ 5.12
10.19/ 7.19
0.50R
4.12/ 2.91
8.70/ 6.15
0.60R
0.29/ 0.21
6.89/ 4.87
0.70R
-4.23/ -2.99
4.75/ 3.35
0.80R
-9.46/ -6.68
2.27/ 1.60
0.90R
-15.37/ -10.86
-0.53/ -0.38
1.00R
-21.99/ -15.53
-3.66/ -2.59

底板配筋及裂缝验算:
位置
设计值/准永久值
计算As
配筋
实际As
裂缝宽度
径向板中上
12.83/ 9.06
400.0
D12@200
565.5
0.08
径向板中下
0.00/ 0.00
400.0
D12@200
565.5
0.00
径向板边上
0.00/ 0.00
400.0
D12@200
565.5
0.00
径向板边下
-21.99/ -15.53
529.9
D12@150
754.0
0.10
环向板中上
12.83/ 9.06
400.0
D12@200
565.5
0.08
环向板中下
0.00/ 0.00
400.0
D12@200
565.5
0.00
环向板边上
0.00/ 0.00
400.0
D12@200
565.5
0.00
环向板边下
-3.66/ -2.59
400.0
D12@200
565.5
0.03

7 混凝土工程量计算
池壁面积:As=π((R＋t)2－R2) = 3.14×((6.000＋0.20)2－6.0002) = 7.67m2
底板面积:Ab=π(R＋t＋Le)2 = 3.14×(6.000＋0.20＋0.30)2 = 132.73m2

水池混凝土总方量= As×H＋Ab×t2
=7.67×2.000＋132.73×0.20=41.88m3
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【理正水池设计 V1.0版 日期: 2007-07-30 15:14:03】
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