水池結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范指南.doc

1、工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計指南及規(guī)定第六冊水池結(jié)構(gòu)設(shè)計指南（共八冊）目錄1 .材料 22 .水、土壓力計算33 .側(cè)壁內(nèi)力計算44 .底板內(nèi)力計算65 .配筋計算96 .裂縫寬度驗算97 .側(cè)壁、底板厚度擬定 108 .抗浮驗算 119 .工況組合 11十.構(gòu)造要求 11十一.按強度及裂縫寬度控制的最大彎矩值(附表三)14十二.例題 26編制：李緒華審核：孫衍法編程：覃嘉仕鋼鐵廠的設(shè)計中會經(jīng)常遇到水池，無論是煉鐵、煉鋼，還是軋鋼, 都存在水池。因沒有統(tǒng)一的設(shè)計方法，導(dǎo)致設(shè)計方法較為離散。結(jié)合給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程(CECS 138:2002),對水池結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法進行一定的

2、統(tǒng)一.材料1 .硅強度等級不低于C25,嚴寒和寒冷地區(qū)不低于 C302 .抗?jié)B等級，根據(jù)最大作用水頭與硅厚度的比值確定最大作用水頭與碎壁、板厚度之比iw抗?jié)B等級30S8注：抗?jié)B等級si的定義系指齡期為 28d的碎試件，施加 i x 0.1MPa水壓后滿足不滲水指標一般情況下采用S6即可滿足要求。3 .抗凍等級最冷月平均氣溫低于-3c的地區(qū)，外露的鋼筋硅構(gòu)筑物的硅應(yīng) 具有良好的抗凍性能，按下表采用:大氣溫度抗凍等級最冷月平均氣溫低于10CF200最冷月平均氣溫在310CF150硅抗凍等級Fi系指齡期為28d的硅試件，在進行相應(yīng)要求凍融循環(huán)總次數(shù)i次作用，具強度降低不大于25%,重量損失不超過5%

3、最冷月平均氣溫在民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范GB 50176-93 中查取。如:北京 -4.5C天津-4.0C通化16.1 C石家莊-2.9C承德-9.4C西安-0.9C太原-6.5C本溪-12.2C蘭州-6.7C銀川-8.9C基本上除東北、西北和華北的大部分地區(qū)外，其他地區(qū)均不需要 考慮硅抗凍要求。二.水、土壓力計算1 .水壓力按季節(jié)最高水位計算水壓力，勘察報告中一般提出勘察期間地下 水位，可根據(jù)勘察的季節(jié)及水位變化幅度確定計算水位，準永久值系數(shù)為1.0。2 . 土壓力主動土壓力系數(shù)Ka可按1/3,地下水位以上土的重度取18kN/m3, 地下水位以下取土的有效重度，可按10 kN/m3,準永久值系數(shù)

4、為1.0。3 .地面堆積荷載（作用于水池側(cè)面）無特殊情況時，地面堆積荷載取10 kN/m2,準永久值系數(shù)為0.5。4 .汽車荷載（作用于水池側(cè)面）等代均布荷載見下表，準永久值系數(shù)為 0。荷載等級等代均布荷載汽車一10級10 kN/m2汽車一15級12 kN/m2汽車一20級15 kN/m25 .列車荷載（作用于水池側(cè)面）若枕木在滑裂體（與水平面夾角 55斜面形成的滑裂體）以外，則不需考慮；否則按60 kN/m2等代均布荷載考慮，準永久值系數(shù)為0上述均布荷載乘以主動土壓力系數(shù) Ka后作為矩形分布的荷載作 用于池壁上。 L一- -）J廠/ 匕士力分布求 1仃 m工，二二.3分行三.側(cè)壁內(nèi)力計算1.

5、平長壁板所謂平長壁板，即Lb/Hb2 （有頂板）或Lb/Hb3 （無頂板） 的側(cè)壁板。取1m寬截條按豎向單向受彎計算，下端為固接，上端為 自由（無頂板時）、較接（有頂板或局部走道板）。此時應(yīng)考慮水平角隅彎矩，即驗算構(gòu)造水平筋能否滿足水平角隅 處的強度及裂縫寬度。水平向角隅處彎矩:2Mcx=mcqHBq均布荷載或三角形荷載的最大值（kN/m2）荷載類別池壁頂端支承條件mc均布何載自由0.426較接0.218二角形荷載自由0.104較接0.0352.深長壁板mc見下表：L所謂深長壁板，即Hb/Lb2的側(cè)壁板, 按兩部分計算：從底板頂面算起，2Lb以上部分按 水平單向受彎計算，02Lb部分按雙向板

6、計算，從底板頂面算起2Lb處視為自由邊。3 .矩形水池除上述兩種情況外，即介于平長、深長之間的壁板, 按雙向受彎計算，以計算手冊或軟件進行計算。4 .圓形水池池壁根據(jù)水池高度、半徑及壁厚確定計算模型，見下表:H/S圓柱殼內(nèi)力計算模型H/SW1按豎向單向計算，類似于平板1 H/S15頂端自由時，H/S15部分的圓柱，按無約束的自由圓柱殼計算薄膜內(nèi)力H：圓柱殼池壁高度S：圓柱殼的彈體特征系數(shù)，S = 0.76*RhR：圓柱殼計算半徑h：池壁厚度計算可用水工結(jié)構(gòu)手冊圖表人工計算，也可用SAP 2000軟件進行計算。人工計算較繁瑣，最好以 SAP 2000進行計算。四.底板內(nèi)力計算1 .長條水池(凈長

7、/凈寬2)(1)池壁頂以上無荷載(如無冷卻塔等)或荷載較小底板底面承受由側(cè)壁傳來的彎矩，分別按基本組合設(shè)計值和準永 久組合設(shè)計值計算配筋和裂縫寬度。底板頂面按構(gòu)造配筋，即滿足最 小配筋率。按最小配筋率確定的鋼筋面積：As=PminXbh, p min 為 0.20% (C25)、0.21% (C30)也可根據(jù)厚度查表，選取較小配筋，表中配筋率p = As/bh。，其一定A P minXh/h0, AjbhA p min,等同于 As/bh0 P minXh/h0。(2)池壁頂以上有荷載(如冷卻塔等)底板以基底凈反力按1m寬簡支板計算，但要將壁板底部彎矩加到支座處，以降低底板跨中彎矩，Mz=ql

8、2/8-MB?；變舴戳Πū诎濉㈨敯寮吧喜坷鋮s塔等設(shè)備自重，而不包括池內(nèi)水重及底板自重。采用樁基時以樁的凈反力作為集中力計算跨中彎炬，板邊負彎矩等于壁板底部彎炬，跨中正彎矩以負彎矩抵消一部分。注意此處的負彎矩用作強度計算時，荷載分項系數(shù)為1.0。2 . 一般矩形水池（凈長/凈寬W2）（1）池壁頂以上無荷載（如無冷卻塔等）或荷載較小底板底面承受由側(cè)壁傳來的彎矩，分別按基本組合設(shè)計值和準永 久組合設(shè)計值計算配筋和裂縫寬度。底板頂面按構(gòu)造配筋，即最小配 筋率和考慮超長時的構(gòu)造縱筋。（2）池壁頂以上有荷載（如冷卻塔等）底板以基底凈反力按四邊簡支板計算，但要將壁板底部彎矩加到 支座處，以降低底板跨中彎

9、矩。基底凈反力包括壁板、頂板及上部冷 卻塔等設(shè)備自重，而不包括池內(nèi) 水重及底板自重。，跨中彎矩的計算采用：;下述方法：* 一一，第 IL先根據(jù)靜力計算手冊按雙向板計算跨中短向、 長向彎矩Mx、My, 假定底板的長邊與短邊由壁板所傳彎矩為 Mx0、My0,則考慮支座負 彎矩后的跨中彎矩按下式計算Mxx=Mx-mxx Mx0-mxyMy0Myy = My-myx Mx myyMymxx長邊負彎矩在短向跨中的彎矩系數(shù) mxy短邊負彎矩在短向跨中的彎矩系數(shù) myx長邊負彎矩在長向跨中的彎矩系數(shù) myy短邊負彎矩在長向跨中的彎矩系數(shù)上述系數(shù)見下表:LW1.01.11.21.31.41.51.61.71.

10、81.92.0mxx0.1600.2140.2660.3180.3660.4120.4540.4940.5280.5620.592mxy0.3060.2880.2700.2510.2300.2120.1940.1750.1580.1420.126myx0.3060.3160.3200.3240.3240.3180.3140.3080.3000.2940.288myy0.1600.1060.0740.0470.0220.01800000采用樁基時，以樁的凈反力作為集中力計算跨中彎矩， 板邊負彎 矩等于壁板底部彎矩，跨中正彎矩以負彎矩抵消一部分5.圓形底板周邊支座形式半徑r處的徑向彎矩半徑r處的切

11、向彎矩較接Mr =島1- P2）qR2961C 22Mt =（199P ）qR 96固接1Mr =一（7 -19P2）qR2961Mt =一（7-9P2）qR296q 1m寬的板基底凈反力（kN/m x m）R一圓板半徑P=R五.配筋計算1 .彎矩計算中，水、土壓力乘以荷載分項系數(shù)1.27,地面堆積及車輛荷載產(chǎn)生的側(cè)壓力乘以荷載分項系數(shù)1.4。池內(nèi)有水，考慮池外土壓力時,強度計算時的池外土壓力荷載分 項系數(shù)取1.0;計算底板跨中彎矩時，若考慮側(cè)壁彎矩的有力影響， 則側(cè)壁彎矩荷載分項系數(shù)取1.0。2 .以基本組合的設(shè)計值彎矩計算配筋面積，可人工計算，也可 以構(gòu)件計算軟件計算，應(yīng)注意保護層厚度問題

12、，即鋼筋合力點至壁邊 緣距離as,見下表：鋼筋擺放順序水平鋼筋as(mm)豎向鋼筋as(mm)水平鋼筋在外3550(40)水平鋼筋在內(nèi)5540截面有效高度h0=h-as (括號內(nèi)數(shù)字用于水平筋為構(gòu)造筋時)六.裂縫寬度驗算1 .先按配筋計算結(jié)果選配出鋼筋的直徑及間距，然后驗算裂縫 寬度。2 .裂縫寬度驗算采用準永久組合值彎矩，水、 土壓力按標準值, 地面堆積荷載按標準值的 0.5,汽車、列車荷技不考慮。3 .裂縫寬度限值軋鋼、煉鋼、煉鐵等水處理設(shè)施：0.25mm污水處理設(shè)施：0.20mm4 .裂縫寬度計算按給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB 50069-2002)附錄A進行，現(xiàn)有Excel計算

13、表格可用。5 .受力鋼筋的保護層厚度：側(cè)壁取30mm,與污水接觸取35mm,當表面有水泥砂漿或涂料時可減少10mm;底板取40mm。受力筋可能是水平筋或豎筋。七.側(cè)壁、底板厚度擬定1.側(cè)壁厚度可參考下列表格初步擬定埋置情 況平向形狀壁頂部 邊界條 件埋深范圍 內(nèi)啟、無 地下水水平長度 /高度 Lb/Hb深度平 方/直徑 H2/D壁厚地下水 池 地下水 池圓形有20H/25無H/30矩形 矩形有板或 梁有2Hb/12無Hb/15自由有2Hb/10無Hb/12有板或 梁有2Hb/15無Hb/18自由有2Hb/12無Hb/15地上水 池矩形有板或 梁2Hb/12自由2iHb/10有板或 梁2Hb/1

14、5自由1000U型套箍高200小 8200配筋HRB3353。164（|）184（|）206。20構(gòu)造附圖:側(cè)壁轉(zhuǎn)角處側(cè)壁交接處側(cè)壁、底板轉(zhuǎn)角處側(cè)壁、底板交接處圖中l(wèi)按下列取值：相鄰壁水平較小凈跨長/4 1、卜或中間壁水平凈跨長/4兩者取較小值，并不小于500側(cè)壁凈高/4十一.按強度及裂縫寬度控制的最大彎矩值(附表三)1 .受力鋼筋保護層厚度按30 mm,當 30mm時，將強度彎矩 值M乘以折減系數(shù)0.95 (hW600)、0.98 (h600)進行折減；將裂 縫寬度彎矩值 Mq乘以折減系數(shù)0.90 (hW700)、0.95 (h700)。2 .強度控制的最大彎矩 M系指按表中給定的配筋推算出

15、的最大 彎矩設(shè)計值，應(yīng)與在水、土壓力及地面活荷載、車輛荷載作用下的基 本組合彎矩值對應(yīng),即考慮荷載分項系數(shù)。3 .裂縫控制的最大彎矩 Mq系指裂縫寬度為0.25 mm時，按表 中給定的配筋推算出的最大彎矩值， 應(yīng)與在水、土壓力及地面活荷載 作用下的準永久組合彎矩值對應(yīng),不計車輛荷載，并考慮地面活荷載 的準永久值系數(shù)0.5。4 .設(shè)計人計算出兩種彎矩后，先核實 強度對應(yīng)的彎矩值，滿足 后再核實裂縫對應(yīng)的彎矩值，兩項必須都滿足，即計算出的兩項彎矩 值必須都小于表中數(shù)值。5 .計算彎矩值應(yīng)按鋼筋直徑 從小到大順序與表中最接近的彎矩 值對應(yīng)，查看配筋率，若 0.3%或0.8%,則應(yīng)考慮減小或加大側(cè) 壁

16、或底板厚度。查表時，應(yīng)首優(yōu)先選用直徑較小的鋼筋，這樣可在相 同裂縫寬度下降低鋼筋用量。6 .未列入表中的配筋，小直徑鋼筋屬 不滿足最小配筋率，大直 徑鋼筋屬配筋率過大，前者不得采用，后者一般也不采用。7 .轉(zhuǎn)角處鋼筋間距可能變?yōu)?50、75,可按100、150的強度 及裂縫控制的彎矩值分別乘以1.5、1.8。附表三按強度及裂縫寬度控制的最大彎矩值壁、底板 厚度(mm)配筋(HRB335)強度控制的最大彎矩M(kN m)裂縫控制的最 大彎矩Mq(kN m)配筋率P (%)As/bh0直徑間距C25C30C25C30250 12200353531310.26150464643460.3510068

17、6864670.530 14200474741440.36150616253570.48100899184880.620 16200606149520.47150787966700.631001121151101140.95300 12150575855550.29100848578830.430 14200585950500.29150777767720.391001121141011050.590 1620075766267038150989981860.51100142145129134077壁、底板 厚度 (mm)配筋(HRB335)強度控制的最大彎矩M(kN m)裂縫控制的最 大彎矩

18、Mq(kN m)配筋率 p(%)As/bh0直徑間距C25C30C25C303000 18200939473770.4915012212498103_051001741791641690.97350 12150696958580.24100101102951010.360 14200707052520.24150929382890.331001351371181250.490 16200909177770.32150118120971040.431001731751491550.640 1820011211388950.411501471491161220.551002132171861930

19、.82400 121001181191131210.310 1415010810893930.281001581601381460.420 1620010510679790.281501391401151240.37100203205170178_056壁、底板厚度(mm)配筋(HRB335)強度控制的最大彎矩M(kN - m)裂縫控制的最 大彎矩Mq(kN m)配筋率 p(%)As/bh0直徑間距C25C30C25C302001311321061110.35400o 181501731741351430.471002512552092180.700 202001601621201280.44

20、1502092121581670.581003023082572660.87450 121001351361311310.270 1415012312495950.251001811831581690.370 1620012012181810.241501591601351400.331002332351922030.490 182001501521141140.311501982001551660.411002892932332440.620 202001841851401510381502412431801910.511003493552842940.77壁、底板厚度(mm)配筋(HRB3

21、35)強度控制的最大彎矩M(kN - m)裂縫控制的最 大彎矩Mq(kN m)配筋率 p (%)As/bh。直徑間距C25C30C25C30 121001521531341340.24500o 141002052061811950.330 161501791801431430.291002632662162290.430 182001701711161160.281502232251781910.371003273312592720.550 202002072091571570.341502722752032170.461003964023113240.68 22200248250180193

22、0.411503243282332470.551004684783733860.835500 141002282292062120.300 161501992001451450.261002932962412580.390 182001891901181180.251502492512022040.33100365369286302_050壁、底板厚度(mm)配筋(HRB335)強度控制的最大彎矩M(kN - m)裂縫控制的最 大彎矩Mq(kN m)配筋率 p(%)As/bh0直徑間距C25C30C25C30200231232160160L.315500 201503043062282450.

23、411004434493403560.62(|)222002762792042110.371503623662592760.501005255344044200.756000 141002512522162160.270 161003233262692890.360 182002082091201200.231502742762072070.301004034073143340.450 202002542561631630.281503353382552750.371004904963703900.56(|)222003053072142140.341504004042863070.45100

24、5825924364550.68(|)252003873912652850.44150511518345365_058壁、底板 厚度 (mm)配筋(HRB335)強度控制的最大彎矩M(kN m)裂縫控制的最 大彎矩Mq(kN m)配筋率 p(%)As/bh0直徑間距C25C30C25C300 141002762772202200.256500 161003573592993220.330 181503023042102100.281004454493453690.410 202002802821651650.261503693722852850.341005425484024250.51(|)

25、222003363382172170.311504424463173400.411006456544694920.620 252004284312953140.401505605673764000.531008108255926160.807000 141002993012222220.230 161003873893263260.300 181503273302132130.251004844883784050.380 202003043051671670.24150401404289289_031100589595435463047壁、底板 厚度 (mm)配筋(HRB335)強度控制的最大

26、彎矩M(kN - m)裂縫控制的最大彎矩Mq(kN m)配筋率 p(%)As/bh0直徑間距C25C30C25C302003653672202200.29700(|)221504804843493760.381007027115045310.57(|)252004644683183180.371506096164094360.491008848996306570.747500 161004174193313310.280 181503533552152150.241005225264124440.360 201504324352922920.291006366424715020.44(|)22

27、2003933952222220.271505185223833840.351007597685415720.530 252005015053223220.341506586654444750.461009579736707010.698000 161004444463343340.260 18100556560449469023壁、底板 厚度(mm)配筋(HRB335)強度控制的最大彎矩M(kN m)裂縫控制的最 大彎矩Mq(kN m)配筋率 p(%)As/bh0直徑間距C25C30C25C300 201504614632952950.288001006786855085440.41(|)2

28、22004194212242240.251505525563883880.331008108195806150.50(|)252005345383253250.321507037094815170.43100102410397107460.658500 161004744773373370.250 181005945984744740.310 201504924952972970.260 201007267325485880.39(|)222004474502262260.231505905943923920.311008678766206610.470 2520057157532832803

29、01507527585205600.4110010971113753794061壁、底板 厚度 (mm)配筋(HRB335)強度控制的最大彎矩M(kN m)裂縫控制的最 大彎矩Mq(kN m)配筋率 p (%)As/bh。直徑間距C25C30C25C300 181006326364784780309000 201505235263003000.241007737795896350.37(|)221506286323953950.291009249336627080.44(|)252006086123303300.291508018085615720.38100117111867978430.5

30、70 282007547604594590.3615099010006406860.481001437146196410100.7210000 181007097134864860.260 201008678736586580.33(|)221507047084014010.26100103810477538100.400 252006826863353350.261508999065815810.3410013181333891948051壁、底板 厚度 (mm)配筋(HRB335)強度控制的最大彎矩M(kN m)裂縫控制的最 大彎矩Mq(kN - m)配筋率 p(%)As/bh0直徑間距C

31、25C30C25C3010000 282008478534654650.321501113112473078704310016221646106311190.641100o 181007857894924940.240 201009619676686680.30(|)221507807844064060.24100115211618528790.36(|)252007557593383380.2315099710045885880.311001465148199310620.460 282009399454714710.29150123612468178170.3910018061830116

32、912370.5812000 20100105510616766760.27(|)22100126612758908900.330 25150109511025955950.2810016121627110311850.420 28200103110374764760.27150135913698268260.351001991201512821364_053壁、底板 厚度(mm)配筋(HRB335)強度控制的最大彎矩M(kN m)裂縫控制的最 大彎矩Mq(kN - m)配筋率 p(%)As/bh0直徑間距C25C30C25C30200133013407027020.3512000 3215017461765107611570.4610025382579158016620.7013000 20100114911566836830.250 22100138013899009000.300 25150119312006006000.2610017601775122113020.390 28200112311294804800.25150148214938358350.331002176