矩形水池结构计算方案.docx
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矩形水池结构计算方案
矩形水池结构计算书
项目名称_____________日期_____________
设计者_____________校对者_____________
一、示意图：
二、基本资料：
1．依据规范及参考书目：
《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008），以下简称《砼规》
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002），以下简称《地基规范》
《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002），以下简称《给排水结规》
《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》（CECS138-2002），简称《水池结规》
《建筑结构静力计算手册》（第二版）
2．几何信息：
水池类型:
无顶盖，半地下水池
水池长度L＝11940mm，宽度B＝5990mm，高度H＝4180mm
地面标高＝0.000m，池底标高＝-4.180m
池壁厚度t3＝400mm，池壁贴角c1＝0mm
底板中间厚度t2＝400mm，底板两侧厚度t4＝400mm
底板贴角长度c2＝0mm，底板外挑长度a＝400mm
池壁顶端约束形式:
自由
底板约束形式:
固定
3．地基土、地下水和池内水信息：
地基土天然容重γ＝18.00kN/m3，天然容重γm＝20.00kN/m3
地基土内摩擦角φ＝30.00度，地下水位标高＝-2.000m
池内水深HW＝0.00mm，池内水重度γs＝10.00kN/m3
地基承载力特征值fak＝120.00kPa
宽度修正系数ηb＝0.00，埋深修正系数ηd＝1.00
修正后地基承载力特征值fa＝170.89kPa
浮托力折减系数＝1.00，抗浮安全系数Kf＝1.05
4．荷载信息：
地面活荷载q＝10.00kN/m2，活荷载组合值系数＝0.90
恒荷载分项系数:
池身的自重γG1＝1.20,其它γG＝1.27
活荷载分项系数:
地下水压力γQ1＝1.27,其它γQ＝1.27
地面活荷载准永久值系数ψq＝0.40
温（湿）度变化作用的准永久值系数ψt＝1.00
池内外温差或湿度当量温差△t＝10.0度
温差作用弯矩折减系数ηs＝0.65
混凝土线膨胀系数αc＝1.00×10-5/℃
5．材料信息：
混凝土强度等级：
C25
轴心抗压强度标准值fck＝16.70N/mm2；轴心抗拉强度标准值ftk＝1.78N/mm2
轴心抗压强度设计值fc＝11.90N/mm2；轴心抗拉强度设计值ft＝1.27N/mm2
混凝土弹性模量Ec＝2.80×104N/mm2
纵向受力钢筋种类：
HRB400
钢筋强度设计值fy＝360N/mm2；弹性模量Es＝2.00×105N/mm2
钢筋混凝土重度γc＝25.0kN/m3，泊松比μc＝0.167
内侧钢筋保护层厚度as＝35mm，外侧保护层厚度as'＝35mm
裂缝宽度限值[ωmax]＝0.200mm，配筋调整系数＝1.00
三、地基承载力验算及抗浮验算：
1．基底压力计算：
池壁自重G2＝1295.03kN
底板及底板贴角自重G3＝865.05kN
水池自重Gc＝G1＋G2＋G3
＝0.00＋1295.03＋865.05＝2160.07kN
池内水重Gw＝0.00kN
池顶覆土重量Gt1＝0.00kN
池顶地下水重量Gs1＝0.00kN
底板外挑覆土重量Gt2＝806.14kN
底板外挑地下水重量Gs2＝266.72kN
基底以上的覆盖土总重量Gt＝Gt1＋Gt2
＝0.00＋806.14＝806.14kN
基底以上的地下水总重量Gs＝Gs1＋Gs2
＝0.00＋266.72＝266.72kN
顶板活荷载作用力Gh1＝0.00kN
地面活荷载作用力Gh2＝149.84kN
活荷载作用力总和Gh＝Gh1＋Gh2
＝0.00＋149.84＝149.84kN
基底面积A＝86.50m2
基底压强Pk＝（Gc＋Gw＋Gt＋Gs＋Gh）/A
＝（2160.07＋0.00＋806.14＋266.72＋149.84）/86.505＝39.11kN/m2
2．修正地基承载力：
依照《建筑地基基础设计规范》式5.2.4：
fa=fak＋ηb×γ×（b－3）＋ηd×γm×（d－0.5）
fa=120.00＋0.00×10.00×（6.0－3）＋1.00×13.83×（4.2－0.5）
=170.89kN/m2
3．地基承载力验算结论：
Pk＝39.11kN/m2≤fa＝170.89kN/m2
故地基承载力满足要求。
4．抗浮验算：
抗浮力Gk＝Gc＋Gt＋Gs
＝2160.07＋806.14＋266.72＝3232.93kN
浮力F＝1885.80kN
Gk/F＝3232.93/1885.80＝1.71≥Kf＝1.05
故抗浮验算满足要求。
四、荷载计算：
1．池壁荷载计算：
池外荷载：
主动土压力系数Ka＝0.333
侧向压力荷载组合（kN/m2）：
表中：
Hi--距池底高度，m
ptk--作用在池壁的土压力标准值，kN/m2
psk--作用在池壁的地下水压力标准值，kN/m2
pqk--地面活荷载作用在池壁的侧向压力标准值，kN/m2
Qw--作用在池壁的侧向压力基本组合值，kN/m2
Qwk--作用在池壁的侧向压力准永久组合值，kN/m2
Hi
ptk
psk
pqk
Qw
Qwk
3.78
0.00
0.00
3.33
3.81
1.33
1.78
12.00
0.00
3.33
19.05
13.33
0.0
17.93
17.80
3.33
49.19
37.07
池内底部水压力：
标准值psk＝0.00kN/m2
基本组合设计值ps＝0.00kN/m2
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＝2160.07kN
基础底面以上土重标准值Gt＝806.14kN
基础底面以上水重标准值Gs＝266.72kN
基础底面以上活载标准值Gh＝149.84kN
水池底板以上全部竖向压力基本组合：
Qb＝（γG1×Gc＋γG×Gt＋γQ1×Gs＋ψc×γQ×Gh）/A
＝（1.20×2160.07＋1.27×806.14＋1.27×266.72＋0.90×1.27×149.84）
/86.505＝47.70kN/m2
水池底板以上全部竖向压力准永久组合：
Qbk＝（Gc＋Gt＋ψs×Gs＋ψq×Gq＋ψq1×Gq1）/A
＝（2160.07＋806.14＋1.00×266.72＋0.40×149.84＋0.40×0.00）/86.505
＝38.07kN/m2
板底均布净反力基本组合：
Q＝47.70－1.20×25.0×0.400＝35.70kN/m2
板底均布净反力准永久组合：
Qk＝38.07－25.0×0.400＝28.07kN/m2
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＝（γG1×Gc＋γG×Gw＋γQ×Gh）/A
＝（1.20×2160.07＋1.27×0.00＋1.27×0.00）/86.505＝29.96kN/m2
水池底板以上全部竖向压力准永久组合：
Qbk＝（Gc＋Gw＋ψq1×Gq1）/A
＝（2160.07＋0.00＋0.40×0.00）/86.505
＝24.97kN/m2
板底均布净反力基本组合：
Q＝29.96－1.20×25.0×0.400－1.27×10.00×0.00＝17.96kN/m2
板底均布净反力准永久组合：
Qk＝24.97－25.0×0.400－10.00×0.00＝14.97kN/m2
五、内力计算：
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）
1．L侧池壁内力计算：
计算跨度：
Lx＝11.540m，Ly＝3.780m，三边固定，顶边自由
池壁类型：
普通池壁，按双向板计算
H＝2L处池外土压力作用下的水平向跨中弯矩：
基本组合M＝20.16kN·m，准永久组合Mk＝13.83kN·m
H＝2L处池内水压力作用下的水平向边缘弯矩：
基本组合M＝-0.00kN·m，准永久组合Mk＝-0.00kN·m
基本组合作用弯矩表（kN·m/m）：
表中：
M1--池外填土，池内无水时，池壁的基本组合作用弯矩值
M2--池内有水，池外无土时，池壁的基本组合作用弯矩值
Mo--温湿度作用下，池壁的基本组合作用弯矩值
部位
M1
M2
Mo
基本组合
L侧墙横向跨中-内侧
20.16
-
-
20.16
L侧墙横向跨中-外侧
-
-0.00
-
0.00
L侧墙横向边缘-内侧
-
-0.00
-
0.00
L侧墙横向边缘-外侧
-74.01
-
-29.36
-103.37
L侧墙竖向跨中-内侧
1.32
-
-
1.32
L侧墙竖向跨中-外侧
-
-0.00
-
0.00
L侧墙竖向下边缘-内侧
-0.00
-
-
0.00
L侧墙竖向下边缘-外侧
-
-101.91
-
-101.91
L侧墙竖向上边缘-内侧
-0.00
-
-
0.00
L侧墙竖向上边缘-外侧
-
0.00
-
0.00
准永久组合作用弯矩表（kN·m/m）：
表中：
MK1--池外填土，池内无水时，池壁的准永久组合作用弯矩值
MK2--池内有水，池外无土时，池壁的准永久组合作用弯矩值
MKO--温湿度作用下，池壁的准永久组合作用弯矩值
部位
MK1
MK2
MKO
准永久组合
L侧墙横向跨中-内侧
13.83
-
-
13.83
L侧墙横向跨中-外侧
-
-0.00
-
0.00
L侧墙横向边缘-内侧
-
-0.00
-
0.00
L侧墙横向边缘-外侧
-49.55
-
-25.68
-75.24
L侧墙竖向跨中-内侧
1.75
-
-
1.75
L侧墙竖向跨中-外侧
-
-0.00
-
0.00
L侧墙竖向下边缘-内侧
-0.00
-
-
0.00
L侧墙竖向下边缘-外侧
-
-71.85
-
-71.85
L侧墙竖向上边缘-内侧
-0.00
-
-
0.00
L侧墙竖向上边缘-外侧
-
0.00
-
0.00
2．B侧池壁内力计算：
计算跨度：
Lx＝5.590m，Ly＝3.780m，三边固定，顶边自由
池壁类型：
普通池壁，按双向板计算
H＝2L处池外土压力作用下的水平向跨中弯矩：
基本组合M＝17.46kN·m，准永久组合Mk＝11.89kN·m
H＝2L处池内水压力作用下的水平向边缘弯矩：
基本组合M＝-0.00kN·m，准永久组合Mk＝-0.00kN·m
基本组合作用弯矩表（kN·m/m）：
表中：
M1--池外填土，池内无水时，池壁的基本组合作用弯矩值
M2--池内有水，池外无土时，池壁的基本组合作用弯矩值
Mo--温湿度作用下，池壁的基本组合作用弯矩值
部位
M1
M2
Mo
基本组合
B侧墙横向跨中-内侧
17.46
-
-
17.46
B侧墙横向跨中-外侧
-
-0.00
-
-31.60
B侧墙横向边缘-内侧
-
-0.00
-
0.00
B侧墙横向边缘-外侧
-32.99
-
-29.36
-66.66
B侧墙竖向跨中-内侧
10.78
-
-
10.78
B侧墙竖向跨中-外侧
-
-0.00
-
-23.37
B侧墙竖向下边缘-内侧
-0.00
-
-
0.00
B侧墙竖向下边缘-外侧
-
-45.11
-
-81.40
B侧墙竖向上边缘-内侧
-0.00
-
-
0.00
B侧墙竖向上边缘-外侧
-
0.00
-
0.00
准永久组合作用弯矩表（kN·m/m）：
表中：
MK1--池外填土，池内无水时，池壁的准永久组合作用弯矩值
MK2--池内有水，池外无土时，池壁的准永久组合作用弯矩值
MKO--温湿度作用下，池壁的准永久组合作用弯矩值
部位
MK1
MK2
MKO
准永久组合
B侧墙横向跨中-内侧
11.89
-
-
11.89
B侧墙横向跨中-外侧
-
-0.00
-
-27.64
B侧墙横向边缘-内侧
-
-0.00
-
0.00
B侧墙横向边缘-外侧
-23.51
-
-25.68
-52.97
B侧墙竖向跨中-内侧
8.00
-
-
8.00
B侧墙竖向跨中-外侧
-
-0.00
-
-20.45
B侧墙竖向下边缘-内侧
-0.00
-
-
0.00
B侧墙竖向下边缘-外侧
-
-32.65
-
-64.41
B侧墙竖向上边缘-内侧
-0.00
-
-
0.00
B侧墙竖向上边缘-外侧
-
0.00
-
0.00
3．底板内力计算：
计算跨度：
Lx＝11.540m，Ly＝5.590m，四边固定
Lx/Ly＝2.06>2.0，按y向的单向板计算。
基本组合作用弯矩表（kN·m/m）：
表中：
M1--池外填土，池内无水时，基底反力对底板作用的弯矩
M2--池内有水，池外无土时，基底反力对底板作用的弯矩
部位
M1
M2
基本组合
底板L向跨中-上侧
0.00
0.00
0.00
底板L向跨中-下侧
0.00
0.00
0.00
底板L向边缘-上侧
0.00
0.00
0.00
底板L向边缘-下侧
0.00
0.00
0.00
底板B向跨中-上侧
139.43
70.17
139.43
底板B向跨中-下侧
139.43
70.17
0.00
底板B向边缘-上侧
0.00
0.00
0.00
底板B向边缘-下侧
0.00
0.00
0.00
准永久组合作用弯矩表（kN·m/m）：
表中：
MK1--池外填土，池内无水时，基底反力对底板作用的弯矩
MK2--池内有水，池外无土时，基底反力对底板作用的弯矩
部位
MK1
MK2
准永久组合
底板L向跨中-上侧
0.00
0.00
0.00
底板L向跨中-下侧
0.00
0.00
0.00
底板L向边缘-上侧
0.00
0.00
0.00
底板L向边缘-下侧
0.00
0.00
0.00
底板B向跨中-上侧
109.63
58.48
109.63
底板B向跨中-下侧
109.63
58.48
0.00
底板B向边缘-上侧
0.00
0.00
0.00
底板B向边缘-下侧
0.00
0.00
0.00
六、配筋及裂缝计算：
配筋计算方法：
依据《砼规》第6.2条规定按单筋受弯构件计算。
抗裂验算根据：
依据《砼规》第8.7条进行抗裂验算。
裂缝宽度计算：
依据《砼规》第8.8条进行裂缝宽度计算。
按基本组合弯矩计算配筋，按准永久组合弯矩计算裂缝。
1．表中符号意义：
M--截面的基本组合作用弯矩值，kN·m/m
MK--截面的准永久组合作用弯矩值，kN·m/m
As--截面的钢筋计算面积，mm2/m
As'--截面的钢筋实配面积，mm2/m
ωmax--截面的裂缝宽度，mm
2．L侧池壁配筋及裂缝表：
部位
M
MK
As
实配钢筋
As'
ωmax
L侧墙横向跨中-内侧
20.16
13.83
548
φ12@150
754
0.053
L侧墙横向边缘-内侧
0.00
0.00
548
φ12@150
754
0.000
L侧墙横向跨中-外侧
0.00
0.00
548
φ12@100
1131
0.000
L侧墙横向边缘-外侧
-103.37
-75.24
1113
φ12@100
1131
0.191
L侧墙竖向跨中-内侧
1.32
1.75
548
φ12@150
754
0.007
L侧墙竖向下边缘-内侧
0.00
0.00
548
φ12@150
754
0.000
L侧墙竖向上边缘-内侧
0.00
0.00
548
φ12@150
754
0.000
L侧墙竖向跨中-外侧
0.00
0.00
548
φ12@200
565
0.000
L侧墙竖向下边缘-外侧
-101.91
-71.85
1097
φ12@100
1131
0.183
L侧墙竖向上边缘-外侧
0.00
0.00
548
φ12@200
565
0.000
3．B侧池壁配筋及裂缝表：
部位
M
MK
As
实配钢筋
As'
ωmax
B侧墙横向跨中-内侧
17.46
11.89
548
φ12@150
754
0.045
B侧墙横向边缘-内侧
0.00
0.00
548
φ12@150
754
0.000
B侧墙横向跨中-外侧
-31.60
-27.64
548
φ12@150
754
0.105
B侧墙横向边缘-外侧
-66.66
-52.97
705
φ12@150
754
0.202
B侧墙竖向跨中-内侧
10.78
8.00
548
φ12@150
754
0.031
B侧墙竖向下边缘-内侧
0.00
0.00
548
φ12@150
754
0.000
B侧墙竖向上边缘-内侧
0.00
0.00
548
φ12@150
754
0.000
B侧墙竖向跨中-外侧
-23.37
-20.45
548
φ12@100
1131
0.052
B侧墙竖向下边缘-外侧
-81.40
-64.41
868
φ12@100
1131
0.164
B侧墙竖向上边缘-外侧
0.00
0.00
548
φ12@100
1131
0.000
4．底板配筋及裂缝表：
部位
M
MK
As
实配钢筋
As'
ωmax
底板L向跨中-上侧
0.00
0.00
548
φ12@150
754
0.000
底板L向边缘-上侧
0.00
0.00
548
φ12@150
754
0.000
底板L向跨中-下侧
0.00
0.00
548
φ12@150
754
0.000
底板L向边缘-下侧
0.00
0.00
548
φ12@150
754
0.000
底板B向跨中-上侧
139.43
109.63
1529
φ12@70
1616
0.195
底板B向边缘-上侧
0.00
0.00
548
φ12@70
1616
0.000
底板B向跨中-下侧
0.00
0.00
548
φ12@150
754
0.000
底板B向边缘-下侧
0.00
0.00
548
φ12@150
754
0.000
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