水池结构设计指南.doc

1、 工业建筑结构设计混凝土结构设计指南及规定第六册 水池结构设计指南（共八册）中冶京诚工程技术有限公司工业建筑院二五年七月1目录一 材料2二 水、土压力计算3三 侧壁内力计算4四 底板内力计算6五 配筋计算9六 裂缝宽度验算9七 侧壁、底板厚度拟定 10八 抗浮验算 11九 工况组合 11十 构造要求 11十一 按强度及裂缝宽度控制的最大弯矩值（附表三） 14十二 例题 26编制：李绪华审核：孙衍法编程：覃嘉仕2钢铁厂的设计中会经常遇到水池，无论是炼铁、炼钢，还是轧钢，都存在水池。因没有统一的设计方法，导致设计方法较为离散。结合给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程 （CECS 138:2002

2、） ，对水池结构的设计方法进行一定的统一。一材料1砼强度等级不低于 C25，严寒和寒冷地区不低于 C30。2抗渗等级，根据最大作用水头与砼厚度的比值确定最大作用水头与砼壁、板厚度之比 iw抗渗等级10 S41030 S630 S8注：抗渗等级 si 的定义系指龄期为 28d 的砼试件，施加i0.1MPa 水压后满足不渗水指标一般情况下采用 S6 即可满足要求。3抗冻等级最冷月平均气温低于3的地区，外露的钢筋砼构筑物的砼应具有良好的抗冻性能，按下表采用：大气温度 抗冻等级最冷月平均气温低于10 F200最冷月平均气温在310 F150砼抗冻等级 Fi 系指龄期为 28d 的砼试件，在进行相应要求

3、冻融循环总次数 i 次作用，其强度降低不大于 25%，重量损失不超过5%。3最冷月平均气温在民用建筑热工设计规范GB 50176-93 中查取。如：北京 4.5 天津 4.0通化 16.1 石家庄 2.9承德 9.4 西安 0.9太原 6.5 本溪 12.2兰州 6.7 银川 8.9 基本上除东北、西北和华北的大部分地区外，其他地区均不需要考虑砼抗冻要求。二水、土压力计算1水压力按季节最高水位计算水压力，勘察报告中一般提出勘察期间地下水位，可根据勘察的季节及水位变化幅度确定计算水位，准永久值系数为 1.0。2土压力主动土压力系数 Ka 可按 1/3，地下水位以上土的重度取18kN/m3，地下水

4、位以下取土的有效重度，可按 10 kN/m3，准永久值系数为 1.0。3地面堆积荷载（作用于水池侧面）无特殊情况时，地面堆积荷载取 10 kN/m2，准永久值系数为40.5。4汽车荷载（作用于水池侧面）等代均布荷载见下表，准永久值系数为 0。荷载等级 等代均布荷载汽车10 级 10 kN/m2汽车15 级 12 kN/m2汽车20 级 15 kN/m25列车荷载（作用于水池侧面）若枕木在滑裂体（与水平面夹角 55斜面形成的滑裂体）以外，则不需考虑；否则按 60 kN/m2 等代均布荷载考虑，准永久值系数为0。上述均布荷载乘以主动土压力系数 Ka 后作为矩形分布的荷载作用于池壁上。三侧壁内力计算

5、1平长壁板5所谓平长壁板，即 LB/HB2（有顶板）或 LB/HB3（无顶板）的侧壁板。取 1m 宽截条按竖向单向受弯计算，下端为固接，上端为自由（无顶板时） 、铰接（有顶板或局部走道板） 。此时应考虑水平角隅弯矩，即验算构造水平筋能否满足水平角隅处的强度及裂缝宽度。水平向角隅处弯矩：Mcx=mcqHB2q均布荷载或三角形荷载的最大值（kN/m 2）mc 见下表：荷载类别 池壁顶端支承条件 mc自由 0.426均布荷载铰接 0.218自由 0.104三角形荷载铰接 0.0352深长壁板所谓深长壁板，即 HB/LB2 的侧壁板，6按两部分计算：从底板顶面算起，2L B 以上部分按水平单向受弯计算

6、，02L B 部分按双向板计算，从底板顶面算起 2LB 处视为自由边。3矩形水池除上述两种情况外，即介于平长、深长之间的壁板，按双向受弯计算，以计算手册或软件进行计算。4圆形水池池壁根据水池高度、半径及壁厚确定计算模型，见下表：H/S 圆柱壳内力计算模型H/S1 按竖向单向计算，类似于平板1H/S15 按壳体计算环向和竖向内力H/S15 顶端自由时，H/S 15 部分的圆柱，按无约束的自由圆柱壳计算薄膜内力H：圆柱壳池壁高度 S：圆柱壳的弹体特征系数， RhS76.0R：圆柱壳计算半径 h：池壁厚度计算可用水工结构手册图表人工计算，也可用 SAP 2000 软件进行计算。人工计算较繁琐，最好以

7、 SAP 2000 进行计算。四底板内力计算1长条水池（净长/净宽2）（1）池壁顶以上无荷载（如无冷却塔等）或荷载较小底板底面承受由侧壁传来的弯矩，分别按基本组合设计值和准7永久组合设计值计算配筋和裂缝宽度。底板顶面按构造配筋，即满足最小配筋率。按最小配筋率确定的钢筋面积：As= minbh， min 为 0.20%（C25） 、0.21%（C30）也可根据厚度查表，选取较小配筋，表中配筋率 = As/bh0，其一定 minh/h0， As/bh min，等同于 As/bh0 minh/h0。（2）池壁顶以上有荷载（如冷却塔等）底板以基底净反力按 1m 宽简支板计算，但要将壁板底部弯矩加到支座

8、处，以降低底板跨中弯矩，M z=ql2/8-MB。基底净反力包括壁板、顶板及上部冷却塔等设备自重，而不包括池内水重及底板自重。采用桩基时以桩的净反力作为集中力计算跨中弯炬，板边负弯矩等于壁板底部弯炬，跨中正弯矩以负弯矩抵消一部分。注意此处的负弯矩用作强度计算时，荷载分项系数为 1.0。2一般矩形水池（净长/净宽2）（1）池壁顶以上无荷载（如无冷却塔等）或荷载较小底板底面承受由侧壁传来的弯矩，分别按基本组合设计值和准永久组合设计值计算配筋和裂缝宽度。底板顶面按构造配筋，即最小配筋率和考虑超长时的构造纵筋。（2）池壁顶以上有荷载（如冷却塔等）底板以基底净反力按四边简支板计算，但要将壁板底部弯矩加到

9、支座处，以降低底板跨中弯矩。基底净反力包括壁板、顶板及上8部冷却塔等设备自重，而不包括池内水重及底板自重。跨中弯矩的计算采用下述方法：先根据静力计算手册按双向板计算跨中短向、长向弯矩Mx、M y，假定底板的长边与短边由壁板所传弯矩为 Mx0、M y0，则考虑支座负弯矩后的跨中弯矩按下式计算Mxx=Mx-mxx Mx0-mxyMy0Myy=My-myx Mx0-myyMy0mxx长边负弯矩在短向跨中的弯矩系数mxy短边负弯矩在短向跨中的弯矩系数myx长边负弯矩在长向跨中的弯矩系数myy短边负弯矩在长向跨中的弯矩系数上述系数见下表：WL1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7

10、 1.8 1.9 2.0mxx 0.160 0.214 0.266 0.318 0.366 0.412 0.454 0.494 0.528 0.562 0.592mxy 0.306 0.288 0.270 0.251 0.230 0.212 0.194 0.175 0.158 0.142 0.126myx 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采用桩基时，以桩的净反力作为集中力计算跨中弯矩，板边负弯矩等于壁

11、板底部弯矩，跨中正弯矩以负弯矩抵消一部分。95圆形底板周边支座形式 半径 r 处的径向弯矩 半径 r 处的切向弯矩铰接 2)1(96qRMr 2)91(6qRMt 固接 7r 7tq1m 宽的板基底净反力（kN/m 2m） R圆板半径 r五配筋计算1弯矩计算中，水、土压力乘以荷载分项系数 1.27，地面堆积及车辆荷载产生的侧压力乘以荷载分项系数 1.4。池内有水，考虑池外土压力时，强度计算时的池外土压力荷载分项系数取 1.0；计算底板跨中弯矩时，若考虑侧壁弯矩的有力影响，则侧壁弯矩荷载分项系数取 1.0。2以基本组合的设计值弯矩计算配筋面积，可人工计算，也可以构件计算软件计算，应注意保护层厚度问题，即钢筋合力点至壁边缘距离 as，见下表：钢筋摆放顺序 水平钢筋as（ mm）竖向钢筋as（ mm）水平钢筋在外 35 50(40)水平钢筋在内 55 40截面有效高度 h0=h-as （括号内数字用于水平筋为构造筋时）六裂缝宽度验算