2022年水池结构设计指南.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 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 工业建筑院 二 五年七月名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目录一 材料 2 二 水、土压力运算 3 三 侧壁内力运算 4 四 底板内力运算 6 五 配筋运算 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 按强度及裂缝宽度掌握的最大弯矩值附表三14 十二 例题 26 李绪华孙衍法编程：覃嘉仕1 名师归纳总

2、结 - - - - - - -第 2 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 钢铁厂的设计中会常常遇到水池,无论是炼铁、炼钢,仍是轧钢,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对水池结构的设计方法进行肯定的统一；一材料CECS 138:2002,1砼强度等级不低于C25,寒冷和冰冷地区不低于C30；2抗渗等级,依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 抗渗等级iw10 S4 1030 S6 30 S8 注：抗渗等级 si 的定义系指龄期为 28d 的砼试件,施加i 一般情形下采纳 S6

3、即可满意要求；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,按下表采纳：大气温度 最冷月平均气温低于 10最冷月平均气温在 3 10抗冻等级 F200 F150 砼抗冻等级 Fi 系指龄期为 28d 的砼试件,在进行相应要求冻融循环总次数 i 次作用,其强度降低不大于2 25%,重量缺失不超过 5%；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 最冷月平均气温在民用建筑热工设计标准取；如：GB 50176-93 中查基本上除东北、 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；

4、二水、土压力运算 1水压力 按季节最高水位运算水压力, 勘察报告中一般提出勘察期间地下 水位,可依据勘察的季节及水位变化幅度确定运算水位,准永久值系 数为 1.0；2土压力 主动土压力系数 K a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,准永久值系数为 1.0；3地面积累荷载作用于水池侧面无特别情形时, 地面积累荷载取 10 kN/m2,准永久值系数为 0.5；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；3 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - -

5、- - - 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假设枕木在滑裂体与水平面夹角55 斜面形成的滑裂体以外,就不需考虑；否就按 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 用于池壁上；三侧壁内力运算1平长壁板K a 后作为矩形分布的荷载作所谓平长壁板,即 L B/HB2有顶板或 LB/H B3无顶板的侧壁板；取 1m 宽截条按竖向单向受弯运算,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意水

6、平角隅4 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 处的强度及裂缝宽度；水平向角隅处弯矩：M cx=mcqHB 2 q均布荷载或三角形荷载的最大值kN/m2mc 见下表：荷载类别池壁顶端支承条件mc均布荷载自由铰接 三角形荷载 自由铰接2深长壁板所谓深长壁板,即 按两部分运算：HB/L B2 的侧壁板,从底板顶面算起, 2LB 以上部分按 水平单向受弯运算, 02LB 部分按双向板 运算,从底板顶面算起 2LB 处视为自由边；5 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 29 页精选学习资料 - - - -

7、- - - - - 3矩形水池除上述两种情形外,即介于平长、深长之间的壁板,按双向受弯运算,以运算手册或软件进行运算；4圆形水池池壁 依据水池高度、半径及壁厚确定运算模型,见下表：H/S 圆柱壳内力运算模型 H/S1 按竖向单向运算,类似于平板1H/S15 按壳体运算环向和竖向内力H/S15 顶端自由时, H/S15 部分的圆柱,按无约束的自由圆柱壳运算薄膜内力H：圆柱壳池壁高度S：圆柱壳的弹体特点系数,S0 . 76RhR：圆柱壳运算半径h：池壁厚度运算可用水工结构手册图表人工运算,也可用SAP 2000 软件进行运算；人工运算较繁琐,最好以 SAP 2000进行运算；四底板内力运算 1长条

8、水池净长 /净宽 21池壁顶以上无荷载如无冷却塔等或荷载较小 底板底面承担由侧壁传来的弯矩, 分别按基本组合设计值和准永久组合设计值运算配筋和裂缝宽度；底板顶面按构造配筋, 即满意最小配筋率；按最小配筋率确定的钢筋面积：A s= min bh,min 为 0.20%C25、0.21%C30也可依据厚度查表,选取较小配筋,表中配筋率 = A s/bh0,其6 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 肯定min h/h0, As/bhmin,等同于 As/bh0min h/h0；2池壁顶以上有荷载如冷却塔等底板以基底净反力按

9、1m 宽简支板运算,但要将壁板底部弯矩加到支座处,以降低底板跨中弯矩,M z=ql2/8-M B；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；采纳桩基时以桩的净反力 作为集中力运算跨中弯炬,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；2一般矩形水池净长 /净宽 21池壁顶以上无荷载如无冷却塔等或荷载较小 底板底面承担由侧壁传来的弯矩, 分别按基本组合设计值和准永久组合设计值运算配筋和裂缝宽度；筋率和考虑超长时的构造纵筋；底板顶面按构造配筋, 即最小配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运算,但要将壁板底部弯矩加到支座处,以降低

10、底板跨中弯矩；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；跨中弯矩的运算采纳 下述方法：7 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 先依据静力运算手册按双向板运算跨中短向、长向弯矩 M x、M y,假定底板的长边与短边由壁板所传弯矩为Mx0、M y 0,就考虑支座负弯矩后的跨中弯矩按下式运算M xx=M x-mxx Mx0-mxyM y0 M yy=M y-myx Mx 0-myyM y 0 mxx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

11、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：LWmxxmxymyx0.324 0 0 myy0 0 0 采纳桩基时, 以桩的净反力作为集中力运算跨中弯矩,板边负弯矩等于壁板底部弯矩,跨中正弯矩以负弯矩抵消一部分；5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M r19 12 qR2M t1 1992qR29696固接M r17192 qR2M t1792 qR296968 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - q1m 宽的板基底净反力kN/m2 mR圆板半径rR五配筋运算

12、1弯矩运算中,水、土压力乘以荷载分项系数 1.27,地面积累 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, 强度运算时的池外土压力荷载分 项系数取 1.0；运算底板跨中弯矩时, 假设考虑侧壁弯矩的有力影响,1.0；就侧壁弯矩荷载分项系数取 2以基本组合的设计值弯矩运算配筋面积,可人工运算,也可 以构件运算软件运算, 应留意爱护层厚度问题, 即钢筋合力点至壁边 缘距离 as,见下表：钢筋摆放次序水平钢筋 asmm竖向钢筋 asmm水平钢筋在外35 5040 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 1先按

13、配筋运算结果选配出钢筋的直径及间距,然后验算裂缝 宽度；2裂缝宽度验算采纳准永久组合值弯矩,水、土压力按标准值,地面积累荷载按标准值的 3裂缝宽度限值0.5,汽车、列车荷载不考虑；9 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4裂缝宽度运算按给水排水工程构筑物结构设计标准GB 50069-2002附录 A 进行,现有 Excel 运算表格可用；5受力钢筋的爱护层厚度：侧壁取 30mm,与污水接触取 35mm,当外表有水泥砂浆或涂料时可削减 10mm；底板取 40mm；受力筋可能是水平筋或竖筋；七侧壁、底板厚度拟定1侧壁厚

14、度可参考以下表格初步拟定埋置情 壁顶部 埋深范畴 水平长度 深度平况 平面外形 边界条 内有、无 /高度 方/直径 壁厚件 地下水 L B/HB H2/D 有20 H/20 圆形 无 H/25 有20 H/25 无 H/30 地下水 有板或 有2 HB/12 池 梁 无 HB/15 地下水 自由 有2 HB/10 池 矩形 无 HB/12 矩形 有板或 有2 HB/15 梁 无 HB/18 自由 有2 HB/12 无 HB/15 有板或2 HB/12 梁自由2 HB/10 地上水 矩形池 有板或2 HB/15 梁自由2 HB/12 注 1 壁厚按 50 mm 的倍数取值, 水池较深时应采纳变厚

15、度形式,壁厚在任何情形下不小于 250 mm；2 按假定厚度试算, 按强度或裂缝宽度确定的配筋率应在 0.30.8%之间,最好在 0.40.6%之间；假设配筋率 0.3%,应减小厚度；10 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 假设配筋率 0.8%,应加大厚度；3掌握裂缝宽度最好用提高配筋率的方法,2底板厚度而不用加大厚度的方法；底板厚度按壁厚的 1.21.5 倍,以 1.2 倍起算,与壁板类似,以配筋率掌握；采纳桩基时,为使桩与池壁中心线一样, 应将底板外挑；八抗浮验算按最高地下水位运算底板底面的浮托力,不计池内水

16、重,以池壁、底板自重抗击地下水浮托力,抗浮系数1.05；采纳桩基时,可考虑加上桩的抗拔承载力特点值来抗击浮托力；九工况组合 1地下水池 在池外水、土压力包括地面荷载作用下的运算,此时不考虑 池内水压力；在池内水压力作用下的运算, 此时不考虑地面荷载及池外地下水 的作用,但应以池外土压力抵消一部分池内水压力产生的弯矩,强度 运算时,此时的土压力荷载分项系数取 1.0；2地上水池 地上水池指埋深较小的水池,底板顶面位于地面以下1m,这 种情形可只作在池内水压力作用下的运算；十构造要求 1. 伸缩缝间距 m地下水池有覆土40 非寒冷、非冰冷地区顶面外露水池30 11 名师归纳总结 - - - - -

17、 - -第 12 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 20 寒冷、冰冷地区注： 超出上表限值时,以留后浇带或掺膨胀剂措施解决；2水平构造筋、敞口水池池顶构造筋见 筋构造见 构造附图 ；附表一、二 ；转角处钢3受力筋及构造筋尽可能采纳直径较小的钢筋,钢筋间距尽可能100转角处因钢筋搭接而加密除外 ,也 200；4水平筋一般置于竖筋内侧,水池长度超过伸缩缝间距时水平筋置于竖筋外侧,这两种情形竖筋爱护层厚度均为 30mm；当水平筋为主要受力筋时, 水平筋置于竖筋外侧, 此时水平筋保护层厚度为 30mm；附表一水池水平构造配筋 ：备注壁厚或底板厚未超过伸缩缝超过伸缩缝mm

18、间距时间距时HRB 335 250350 12200 12150 400550 14200 12100 600750 16200 14100 8001000 16150 16100 10501250 18100 13001500 18150 20100 附表二 敞口水池池壁顶面水平配筋：壁厚mm 250500 550700 750950 1000 U 型套箍 高 200 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 配筋3 16 4 18 4 20 6 20 8200 HRB335 构造附图：侧壁转角处 侧壁交接处侧壁

19、、底板转角处侧壁、底板交接处图中 l 按以下取值：相邻壁水平较小净跨长 /4 或中间壁水平净跨长 /4 两者取较小值,并不小于500 13 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 侧壁净高 /4 十一按强度及裂缝宽度掌握的最大弯矩值附表三1受力钢筋爱护层厚度按30 mm,当 30mm 时,将强度弯矩值 M 乘以折减系数 0.95h600、0.98h600进行折减；将裂 缝宽度弯矩值 M q 乘以折减系数 0.90h700、0.95h700；2强度掌握的最大弯矩M 系指按表中给定的配筋推算出的最大弯矩设计值,应与在水、土

20、压力及地面活荷载、车辆荷载作用下的基 本组合弯矩值对应,即考虑荷载分项系数；3裂缝掌握的最大弯矩M q 系指裂缝宽度为 0.25 mm 时,按表中给定的配筋推算出的最大弯矩值,应与在水、 土压力及地面活荷载作用下的准永久组合弯矩值对应,的准永久值系数 0.5；不计车辆荷载, 并考虑地面活荷载4设计人运算出两种弯矩后,先核实 强度对应的弯矩值 ,满意 后再核实 裂缝对应的弯矩值 ,两项必需都满意, 即运算出的两项弯矩 值必需都小于表中数值；5运算弯矩值应按钢筋直径从小到大 次序与表中 最接近 的弯矩值对应,查看配筋率,假设0.3%或0.8%,就应考虑减小或加大侧壁或底板厚度； 查表时,应首优先选

21、用 直径较小的钢筋 ,这样可在相同裂缝宽度下降低钢筋用量；6未列入表中的配筋,小直径钢筋属不满意最小配筋率 ,大直径钢筋属 配筋率过大 ,前者不得采纳,后者一般也不采纳；14 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 7转角处钢筋间距可能变为50、75,可按 100、150 的强度及裂缝掌握的弯矩值分别乘以1.5、1.8；配筋率 % A s/bh0附表三按强度及裂缝宽度掌握的最大弯矩值壁、底板配筋强度掌握的最裂缝掌握的最厚度HRB335大弯矩 M 大弯矩 M qmm kN mkN m直径间距C25 C30 C25 C30

22、 200 35 35 31 31 12 150 46 46 43 46 100 68 68 64 67 200 47 47 41 44 250 14 150 61 62 53 57 100 89 91 84 88 200 60 61 49 52 16 150 78 79 66 70 100 112 115 110 114 12 150 57 58 55 55 100 84 85 78 83 200 58 59 50 50 300 14 150 77 77 67 72 100 112 114 101 105 200 75 76 62 67 16 150 98 99 81 86 100 142 1

23、45 129 134 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 壁、底板配筋强度掌握的最裂缝掌握的最配筋率厚度HRB335大弯矩 M 大弯矩 M q % mm 直径间距kN mkN mA s/bh0C25 C30 C25 C30 300 200 93 94 73 77 18 150 122 124 98 103 350100 174 179 164 169 12 150 69 69 58 58 100 101 102 95 101 200 70 70 52 52 14 150 92 93 82 89 100 135

24、 137 118 125 200 90 91 77 77 400 16 150 118 120 97 104 100 173 175 149 155 200 112 113 88 95 18 150 147 149 116 122 100 213 217 186 193 12 100 118 119 113 121 14 150 108 108 93 93 100 158 160 138 146 200 105 106 79 79 16 150 139 140 115 124 16 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - -

25、- 100 203 205 170 178 壁、底板配筋强度掌握的最裂缝掌握的最配筋率厚度HRB335大弯矩 M 大弯矩 M q % mm kNmkNmA s/bh0直径间距C25 C30 C25 C30 200 131 132 106 111 400 18 150 173 174 135 143 100 251 255 209 218 450 200 160 162 120 128 20 150 209 212 158 167 100 302 308 257 266 12 100 135 136 131 131 14 150 123 124 95 95 100 181 183 158 169

26、 200 120 121 81 81 16 150 159 160 135 140 100 233 235 192 203 200 150 152 114 114 18 150 198 200 155 166 100 289 293 233 244 200 184 185 140 151 20 150 241 243 180 191 100 349 355 284 294 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 壁、底板配筋强度掌握的最裂缝掌握的最配筋率厚度HRB335大弯矩 M 大弯矩 M q % mm kNm

27、kNmA s/bh0直径间距C25 C30 C25 C30 12 100 152 153 134 134 14 100 205 206 181 195 16 150 179 180 143 143 500 100 263 266 216 229 200 170 171 116 116 18 150 223 225 178 191 100 327 331 259 272 550200 207 209 157 157 20 150 272 275 203 217 100 396 402 311 324 200 248 250 180 193 22 150 324 328 233 247 100 4

28、68 478 373 386 14 100 228 229 206 212 16 150 199 200 145 145 100 293 296 241 258 200 189 190 118 118 18 150 249 251 202 204 100 365 369 286 302 18 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 壁、底板配筋强度掌握的最裂缝掌握的最配筋率厚度HRB335大弯矩 M 大弯矩 M q % mm 直径间距kNmkN mA s/bh0C25 C30 C25 C30 550200 231 23

29、2 160 160 20 150 304 306 228 245 100 443 449 340 356 200 276 279 204 211 600 22 150 362 366 259 276 100 525 534 404 420 14 100 251 252 216 216 16 100 323 326 269 289 200 208 209 120 120 18 150 274 276 207 207 100 403 407 314 334 200 254 256 163 163 20 150 335 338 255 275 100 490 496 370 390 200 305

30、307 214 214 22 150 400 404 286 307 100 582 592 436 455 25 200 387 391 265 285 150 511 518 345 365 19 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 壁、底板配筋强度掌握的最裂缝掌握的最配筋率厚度HRB335大弯矩 M 大弯矩 M q % mm 直径间距kN mkNmA s/bh0C25 C30 C25 C30 650 14 100 276 277 220 220 16 100 357 359 299 322 18 150 30

31、2 304 210 210 100 445 449 345 369 200 280 282 165 165 20 150 369 372 285 285 100 542 548 402 425 700 200 336 338 217 217 22 150 442 446 317 340 100 645 654 469 492 200 428 431 295 314 25 150 560 567 376 400 100 810 825 592 616 14 100 299 301 222 222 16 100 387 389 326 326 18 150 327 330 213 213 100

32、484 488 378 405 200 304 305 167 167 20 150 401 404 289 289 20 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 100 589 595 435 463 壁、底板配筋强度掌握的最裂缝掌握的最配筋率厚度HRB335大弯矩 M 大弯矩 M q % mm kNmkNmA s/bh0直径间距C25 C30 C25 C30 700 200 365 367 220 220 22 150 480 484 349 376 100 702 711 504 531 200 464 468

33、318 318 750 25 150 609 616 409 436 100 884 899 630 657 16 100 417 419 331 331 18 150 353 355 215 215 100 522 526 412 444 20 150 432 435 292 292 100 636 642 471 502 200 393 395 222 222 800 22 150 518 522 383 384 100 759 768 541 572 200 501 505 322 322 25 150 658 665 444 475 100 957 973 670 701 16 100

34、 444 446 334 334 18 100 556 560 449 469 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 壁、底板配筋强度掌握的最裂缝掌握的最配筋率厚度HRB335大弯矩 M 大弯矩 M q % mm kN mkNmA s/bh0直径间距C25 C30 C25 C30 20 150 461 463 295 295 100 678 685 508 544 800 200 419 421 224 224 22 150 552 556 388 388 100 810 819 580 615 850 200 534 538 325 325 25 150 703 709 481 517 100 1024 1039 710 746 16 100 474 477 337 337 18 100 594 598 474 474 20 150 492