最全水池結(jié)構(gòu)設(shè)計指南設(shè)計

1、- 工業(yè)建筑構(gòu)造設(shè)計混凝土構(gòu)造設(shè)計指南及規(guī)定第六冊 水池構(gòu)造設(shè)計指南共八冊中冶京誠工程技術(shù)工業(yè)建筑院二五年七月目錄一 材料2二 水、土壓力計算3三 側(cè)壁力計算4四 底板力計算6五 配筋計算9六 裂縫寬度驗算9七 側(cè)壁、底板厚度擬定 10八 抗浮驗算 11九 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緒華-.- 總結(jié)資料-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構(gòu)造設(shè)計規(guī)程?CECS 138:2002，對

2、水 池構(gòu)造的設(shè)計方法進(jìn)展一定的統(tǒng)一。一材料1 砼強度等級不低于 C25，嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)不低于 C30。2抗?jié)B等級，根據(jù)最大作用水頭與砼厚度的比值確定最大作用水頭與砼壁、 板厚度之比 抗?jié)B等級iw10 S41030 S630 S8注：抗?jié)B等級 si 的定義系指齡期為 28d 的砼試件，施加i0.1MPa 水壓后滿足不滲水指標(biāo)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3的地區(qū)，外露的鋼筋砼構(gòu)筑物的砼應(yīng) 具有良好的抗凍性能，按下表采用：大氣溫度最冷月平均氣溫低于10最冷月平均氣溫在310抗凍等級F200F150. z.-砼抗凍等級 Fi 系指齡期為 28d 的砼試件，在進(jìn)展相應(yīng)

3、要求凍融 循環(huán)總次數(shù) i 次作用，其強度降低不大于 25%，重量損失不超過 5%。最冷月平均氣溫在?民用建筑熱工設(shè)計規(guī)?GB 50176-93 中查取。如：4.5 * 4.016.1 2.99.4 0.96.5 12.26.7 8.9根本上除東北、 西北和華北的大局部地區(qū)外， 其他地區(qū)均不需要 考慮砼抗凍要求。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(zhǔn)永久值系 數(shù)為 1.0。2土壓力主動土壓力系數(shù) K 可按 1/3，地下水位以上土的重度取 18kN/m3，a地下水位以下取土的有效重度， 可按 10

4、 kN/m3，準(zhǔn)永久值系數(shù)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(zhǔn)永久值系數(shù)為 0.5。4汽車荷載作用于水池側(cè)面. z.-等代均布荷載見下表，準(zhǔn)永久值系數(shù)為 0。等代均布荷載10 kN/m212 kN/m215 kN/m2荷載等級汽車 10 級汽車 15 級汽車20 級5列車荷載作用于水池側(cè)面假設(shè)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(zhǔn)永久值系 數(shù)為 0。上述均布荷載乘以主動土壓力系數(shù) K 后作為矩形分布的荷載作a用于池壁上。三側(cè)壁力計算1平長壁板所謂平長壁板，即 L /

5、H 2 有頂板或 L /H 3 無頂板B B B B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、鉸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：M =m qH 2c* c Bq 均布荷載或三角形荷載的最大值kN/m2m 見下表：c. z.-池壁頂端支承條件自由鉸接自由鉸接荷載類別均布荷載三角形荷載mc0.4260.2180.1040.0352深長壁板所謂深長壁板，即 H /L 2 的側(cè)壁板，B B按兩局部計算：從底板頂面算起， 2L 以上局部按B水平單向受彎計算， 02L 局部按雙向板B

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(jìn)展計算。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：圓柱殼力計算模型按豎向單向計算，類似于平板按殼體計算環(huán)向和豎向力頂端自由時， H/S15 局部的圓柱，按無約束的自由圓柱殼計算薄膜力S：圓柱殼的彈體特征系數(shù)，h：池壁厚度H/SH/S11H/S15H/S15H：圓柱殼池壁高度R：圓柱殼計算半徑S 0.76 Rh. z.-計算可用水工構(gòu)造手冊圖表人工計算，也可用 SAP 2000 軟件進(jìn) 展計算。人工計算較繁瑣，最好以 SAP 2000 進(jìn)展計

7、算。四底板力計算1長條水池凈長/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， 分別按根本組合設(shè)計值和準(zhǔn)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：A = bh， 為 0.20% C25、 0.21% C30s min min也可根據(jù)厚度查表， 選取較小配筋， 表中配筋率 = A /bh ，其一s 0定 h/h ， A /bh ，等同于 A /bh h/h 。min 0 s min s 0 min 02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

8、降低底板跨中彎矩， M =ql 2 /8-M ?；變舴戳Πū趜 B板、頂板及上部冷卻塔等設(shè)備自重，而不包括池水重及底板自重。 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(fù)彎矩等于壁板底部彎炬，跨中正彎矩以負(fù)彎矩抵消一局部。注意此處的負(fù)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2 1池壁頂以上無荷載如無冷卻塔等或荷載較小. z.-底板底面承受由側(cè)壁傳來的彎矩， 分別按根本組合設(shè)計值和準(zhǔn)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

9、彎矩加到 支座處，以降低底板跨中彎矩。基底凈反力包括壁板、頂板及上部冷卻塔等設(shè)備自重，而不包括池水重及底板自重?？缰袕澗氐挠嬎悴捎孟率龇椒ǎ篗 、M * y假定底板的長邊與短邊由壁板所傳彎矩為 M 0、M 0，則考慮支座負(fù)彎先根據(jù)靜力計算手冊按雙向板計算跨中短向、 長向彎矩 ，* y矩后的跨中彎矩按下式計算M =M -m M 0-m M 0* * * * *y yM =M -m M 0-m M 0yy y y* * yy ym 長邊負(fù)彎矩在短向跨中的彎矩系數(shù)*m 短邊負(fù)彎矩在短向跨中的彎矩系數(shù)*ym 長邊負(fù)彎矩在長向跨中的彎矩系數(shù)y*myy短邊負(fù)彎矩在長向跨中的彎矩系數(shù)上述系數(shù)見下表：L1.0

10、1.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0Wm*0.1600.2140.2660.3180.3660.4120.4540.4940.5280.5620.592. z.-m*y 0.306 0.288 0.270 0.251 0.230 0.212 0.194 0.175 0.158 0.142 0.126 my* 0.306 0.316 0.320 0.324 0.324 0.318 0.314 0.308 0.300 0.294 0.288myy 0.160 0.106 0.074 0.047 0.022 0.018 0 0 0 0 0采用樁基時， 以樁的凈反力作為集中力計

11、算跨中彎矩， 板邊負(fù)彎 矩等于壁板底部彎矩，跨中正彎矩以負(fù)彎矩抵消一局部。5圓形底板周邊支座形式 半徑 r 處的徑向彎矩 半徑 r 處的切向彎矩19鉸接固接M (1 2 )qR2 r 961(19 9 2 )qR 2 9611M t(7 9 2 )qR2 96r RM (7 19 2 )qR2 r 96M tq 1m 寬的板基底凈反力kN/m2 m R 圓板半徑五配筋計算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，假設(shè)考慮側(cè)壁彎矩的

12、有力影響，則側(cè) 壁彎矩荷載分項系數(shù)取 1.0。2以根本組合的設(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， 即鋼筋合力點至壁邊緣距離 a ，見下表：s. z.鋼筋擺放順序水平鋼筋在外水平鋼筋在水平鋼筋 a mms3555豎向鋼筋 a mms50(40)40-截面有效高度 h =h-a 括號數(shù)字用于水平筋為構(gòu)造筋時0 s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(zhǔn)永久組合值彎矩，水、土壓力按標(biāo)準(zhǔn)值，地面堆積荷載按標(biāo)準(zhǔn)值的 0.5 ，汽車、列車荷載不考慮。3裂縫寬度限值軋鋼、煉鋼、煉鐵等水處理設(shè)施： 0.

13、25mm污水處理設(shè)施： 0.20mm 4裂縫寬度計算按?給水排水工程構(gòu)筑物構(gòu)造設(shè)計規(guī)?GB 50069-2002附錄 A 進(jìn)展，現(xiàn)有 E*cel 計算表格可用。5 受力鋼筋的保護層厚度：側(cè)壁取 30mm，與污水接觸取 35mm，當(dāng)外表有水泥砂漿或涂料 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)壁厚度可參考以下表格初步擬定埋置情況壁頂部 邊界條件水平長度 /高度L /HB B深度平 方/直徑 H2/D20平面形狀壁厚埋深圍有、無地下水H/20 H/25H/25圓形20有無有. z.-有板或梁自由有板或梁自由有板或梁自由有板或梁自由H/30H /12

14、BH /15BH /10BH /12BH /15BH /18BH /12BH /15BH /12BH /10BH /15BH /12B地下水池地下水池地上水池22222222矩形矩形矩形無 有 無 有 無 有 無 有 無注 1 壁厚按 50 mm 的倍數(shù)取值，水池較深時應(yīng)采用變厚度形式，壁厚在任何情況下不小于 250 mm。2 按假定厚度試算， 按強度或裂縫寬度確定的配筋率應(yīng)在 0.30.8%之間，最好在 0.40.6%之間。假設(shè)配筋率0.3% ，應(yīng)減小厚度；假設(shè)配筋率0.8% ，應(yīng)加大厚度。. z.-3 控制裂縫寬度最好用提高配筋率的方法， 而不用加大厚度的方法。2底板厚度底板厚度按壁厚的

15、1.21.5 倍， 以 1.2 倍起算， 與壁板類似， 以配 筋率控制。采用樁基時，為使樁與池壁中心線一致，應(yīng)將底板外挑。八抗浮驗算按最高地下水位計算底板底面的浮托力，不計池水重，以池壁、 底板自重抵抗地下水浮托力，抗浮系數(shù)1.05。采用樁基時，可考慮加上樁的抗拔承載力特征值來抵抗浮托力。九工況組合1 地下水池在池外水、土壓力包括地面荷載作用下的計算，此時不考慮池水壓力；在池水壓力作用下的計算， 此時不考慮地面荷載及池外地下水的作用， 但應(yīng)以池外土壓力抵消一局部池水壓力產(chǎn)生的彎矩， 強度計算 時，此時的土壓力荷載分項系數(shù)取 1.0。2地上水池地上水池指埋深較小的水池，底板頂面位于地面以下1m，

16、這種情況可只作在池水壓力作用下的計算。十構(gòu)造要求1. 伸縮縫間距m. z.地下水池有覆土頂面外露水池4030 非嚴(yán)寒、非寒冷地區(qū)-20 嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)注： 超出上表限值時，以留后澆帶或摻膨脹劑措施解決。2水平構(gòu)造筋、敞口水池池頂構(gòu)造筋見附表一、二；轉(zhuǎn)角處鋼 筋構(gòu)造見構(gòu)造附圖；3受力筋及構(gòu)造筋盡可能采用直徑較小的鋼筋，鋼筋間距盡可 能100 轉(zhuǎn)角處因鋼筋搭接而加密除外，也200。4 水平筋一般置于豎筋側(cè)， 水池長度超過伸縮縫間距時水平筋置于豎筋外側(cè)，這兩種情況豎筋保護層厚度均為 30mm。當(dāng)水平筋為主要受力筋時， 水平筋置于豎筋外側(cè)， 此時水平筋保護層厚度為 30mm。附表一 水池水平構(gòu)造配筋：

17、壁厚或底板厚mmHRB 33512150121001410016100181002021025035040055060075080010001050125012200142001620016150未超過伸縮縫間距時超過伸縮縫間距時1300150018150備注附表二 敞口水池池壁頂面水平配筋：. z.-壁厚(mm)配 筋HRB335250500316750950420550700418U 型套箍高 20082001000620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 按以下取值：相鄰壁水平較小凈跨長/4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

18、/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(dāng)30mm 時，將強度彎矩 值 M 乘以折減系數(shù) 0.95h600、0.98h600進(jìn)展折減；將裂縫寬度彎矩值 M 乘以折減系數(shù) 0.90 h700、 0.95 h700。q2強度控制的最大彎矩 M 系指按表中給定的配筋推算出的最大彎矩設(shè)計值，應(yīng)與在水、土壓力及地面活荷載、車輛荷載作用下的根本組合彎矩值對應(yīng)，即考慮荷載分項系數(shù)。3裂縫控制的最大彎矩 M 系指裂縫寬度為 0.25 mm 時， 按表中 q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(zhǔn)永久組合彎矩值對應(yīng)， 不計車輛荷載， 并

19、考慮地面活荷載的 準(zhǔn)永久值系數(shù) 0.5。. z.-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，假設(shè)0.3%或0.8%，則應(yīng)考慮減小或加大側(cè) 壁或底板厚度。查表時，應(yīng)首優(yōu)先選用直徑較小的鋼筋，這樣可在一 樣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

20、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配筋HRB335直徑1214間距200150100200150100強度控制的最大彎矩 MkN mC25354668476189C30354668476291裂縫控制的最大彎矩 MqkN mC25314364415384C30314667445788配筋率(%)A /bhs 00.260.350.530.360.480.62壁、底板厚度(mm). z.-. z.250300壁、底板厚度(mm)30016121416200150100150100200150100200150100配筋HRB335直徑181214間距2001501

21、0015010020015060781125784587711275981426179115588559771147699145強度控制的最大彎矩 MkN mC2593122174691017092C309412417969102709349661105578506710162811295270114558350721056786134裂縫控制的最大彎矩 MqkN mC25739816458955282C30771031695810152890.470.630.950.290.430.290.390.590.380.510.77配筋率(%)A /bhs 00.490.650.970.240.3

22、60.240.33-. z.350400壁、底板厚度(mm)4001002001618121416150100200150100100150100200150100配筋HRB335直徑1820間距2001501002001501359011817311214721311810815810513920313791120175113149217119108160106140205強度控制的最大彎矩 MkN mC25131173251160209C30132174255162212118779714988116186113931387911517012577104155951221931219314

23、679124178裂縫控制的最大彎矩 MqkN mC25106135209120158C301111432181281670.490.320.430.640.410.550.820.310.280.420.280.370.56配筋率(%)A /bhs 00.350.470.700.440.58450壁、底板厚度(mm)1214161820100100150100200150100200150100200150100配筋HRB335直徑121416間距100100150100200302 308135 136123 124181 183120 121159 160233 235150 15219

24、8 200289 293184 185241 243349 355強度控制的最大彎矩 MkN mC25152205179263170C30153206180266171257 266131 13195 95158 16981 81135 140192 203114 114155 166233 244140 151180 191284 294裂縫控制的最大彎矩 MqkN mC25134181143216116C301341951432291160.870.270.250.370.240.330.490.310.410.620.380.510.77配筋率(%)A /bhs 00.240.330.2

25、90.430.28-. z.500550壁、底板厚度(mm)550182022141618150100200150100200150100100150100200150100配筋HRB335直徑間距20020150100200223 225327 331207 209272 275396 402248 250324 328468 478228 229199 200293 296189 190249 251365 369強度控制的最大彎矩 MkN mC25231304443276C3023230644927917825915720331118023337320614524111820228619

26、1272157217324193247386212145258118204302裂縫控制的最大彎矩 MqkN mC25160228340204C301602453562110.370.550.340.460.680.410.550.830.300.260.390.250.330.50配筋率(%)A /bhs 00.310.410.620.37-. z.600壁、底板厚度(mm)22141618202225150100100100200150100200150100200150100200150配筋HRB335直徑141618間距100100150362525251323208274403254

27、335490305400582387511366534252326209276407256338496307404592391518強度控制的最大彎矩 MkN mC25276357302C30277359304259 276404 420216 216269 289120 120207 207314 334163 163255 275370 390214 214286 307436 455265 285345 365裂縫控制的最大彎矩 MqkN mC25220299210C302203222100.500.750.270.360.230.300.450.280.370.560.340.450.680.440.58配筋率(%)A /bhs 00.250.330.28-. z.650700壁、底板厚度(mm)10020020222514161820150100200150100200150100100100150100200150100配筋HRB335直徑間距200445 449280 282369 372542 548336 338442 446645 654428 431560 567810 825299 301387 3893