1700吨钢筋混凝土清水池设计.docx

《1700吨钢筋混凝土清水池设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《1700吨钢筋混凝土清水池设计.docx（42页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、2014-2015 学年第二学期给水排水工程结构课程设计设计报告书G = Vx y = 9.075 x 25 = 226.875 kN6. 5. 3.次梁次梁体积二(次梁-端部重合的圈梁)-与主梁交界局部(共25处)总体积：V = (23.6 - 0.7) x 0.2 x (0.4 - 0.2) X 5 - 0.2 X 0.25 x (0.4 - 0.2) x 25 = 4.33m3 自重：G = Vx y = 4.33 x 25 = 108.25kN6. 5. 4.圈梁总体积：V = (18.5 + 23.6 - 0.7) x 2 x 0.35 x (0.4 - 0.2) = 5.796m3

2、 自重：G = V x y = 5.796 x 25 = 144.9kN6. 5. 5.粉刷层仅在池底内侧上一层20mm的水泥砂浆。总体积：V = (23.6 - 0,35 x 2) x (18.5 - 0,35 x 2) - 0.36 x 10 x 0.02 = 8.5384m3 自重：G = V x y = 8.5384 x 20 = 170.768kN6. 5. 6.池底总重2G = 2183 + 226.875 + 108.25 + 144.9 + 170.768 = 2833.793kN 七 2834kN6. 6.覆土计算覆土体积二池上方总体积-楼板体积-主梁体积-次梁体积-圈梁体积

3、-粉刷层体积-沥青层 体积V = 23.6 x 18.5 x 1 - 51.3864 - 10.855 - 6.062 - 8.1144 35.95 = 324.2322m3 自重：G = V x y = 324.2322 x 18 = 5836.1796kN 七 5836kN6. 7.垫层计算要求底板下满铺10cm厚素混凝土垫层，垫层紧贴底板轮廓，超出结构池壁10cm。体积：V = 0.1xS = 0.1x (23.6 + 0.2) x (18.5 + 0.2) + (23.6 + 18.5 - 0.7) x 2 x (0.4 - 0.2) + (23.6 - 0.2S x 5 - 0.7)

4、 x 10 x (0.4 - 0.2) + (18.5 - 0.2 x S - 0.7) x 10 x (0.6 - 0.2) = 57.212m3自重:G = Vx y= 57.212 x 22 = 1258.664kN 七 1259kN6. 8.池顶活荷载6. 8.池顶活荷载q = 23.6 x 18.5 x 3.5 = 1528kN6 . 9.池体总重池体总重=池盖总重+柱总重+池壁总重+腋托总重+池底总重+覆土自重W G = 2689 + 114 + 2047 + 79 + 2834 + 5836 = 13599 kN7 .抗浮验算抗浮运算时不考虑活荷载，且处于池内无水的检修工况。总浮

5、力二水的容重义(水池排开水的体积+底板体积)口浮=10 X (23.6 x 18.5 X 2.2 + 87.32 + 9.075 + 4.33 + 5.796) = 10670kN池体总重浮力1359910670=1.27 1,05符合整体结构抗浮要求。图1水池竖向剖面图8 .地基承载力验算地基验算时要考虑活荷载的影响，且处于池内充满水的运行工况。恒荷载的分项系数，当其效应对结构不利时，对由活荷载效应控制的组合，取分项系 数为1. 2o而活荷载的分项系数一般情况下取1. 4o而垫层属允许承载力，不用考虑系数。G + P (13599 + 1700 x 10) x 1.2 + 1259 x 1.

6、0 + 1.4 x 1528?23.6 x 18.5f 100 kN/m2=符合容许地基承载力要求。9 .池盖设计1.池盖的结构平面布置确定主梁的跨度为6. 1叫尺寸hXb=600X250mni；次梁的跨度为3.9m,尺寸 hXb=400X200mm；主梁每跨内布置1根次梁，板的尺寸为X 1。2=3.05X3. 9%023.901=1.28 3.05故板为双向板。连续双向板按高跨比条件，要求板厚01403050=77mm40h=120mm,符合条件。9. 2.板的设计为多跨连续双向板，按弹性理论设计。9. 2.1.荷载设计值恒荷载的分项系数，当其效应对结构不利时，对由活荷载效应控制的组合，取分

7、项系 数为1.2。而活荷载的分项系数一般情况下取1.4,当活荷载大于4kN/n?时，分项系数可取 1. 3o9. 2. L 1.恒荷载楼板自重+楼板粉刷层+楼板沥青层+覆土g = 1.2 x板总面积1284.66 + 719 + 59.34 + 5836=1.2 x23.2 X 18.122.57 kN/m29. 2.1. 2.活荷载=3. 5X1. 4=4. 9 kN/m29. 2.1. 3.理论设计值对于连续双向板，可采用折算荷载作为设计值：, qog = g + / = 22.57 + 2.45 = 25.02kN/m2q 4.9_qz = - = = 2.45kN/m2g，+ q，=

8、g + q = 27.47kN/m29. 2. 2.荷载的最不利布置9. 2. 2. 1.求跨中最大正弯矩DBBBBDCAAAACCAAAAC,CAAAACCAAAACDBBBBD清水池的荷载应按照棋盘型布置方式布置:g+qggg+q对于这种荷载分布情况可分解成满布荷载g + 日及间隔布置土方两种情况。对于前一种荷载情况（正对称荷载），可近似简化为各区格板都固定支承在中间支承 上；对于后一种荷载情况（反对称荷载），可近似简化为各区格板在中间支承处都是简支 的；沿楼盖周围那么根据实际支承情况确定。由于有圈梁约束，故认为板与池壁间皆为固定 支承。9. 2. 2. 2.求支座最大负弯矩支座最大负弯矩

9、可近似按满布活荷载（即g +。）求的。这时认为各区格板都固定在 中间支座上，沿楼盖周围那么根据实际支承情况确定，均为固定支承。当相邻区格板分别求 得的同一支座负弯矩不相同时丁取绝对值的较大值作为该支座最大负弯矩。92.3,计算跨度按弹性理论设计，且板在边支座与支座构件整浇，边跨与中间各跨的计算跨度皆取支 承中心线之间的距离。具体数据列于下表。10. 2. 4.弯矩计算跨中最大弯矩当为内支座固定时在g+q/2作用下的跨中弯矩值与内支座较支时在q/2 作用下的跨中弯矩值之和。支座最大负弯矩为当支座固定时g+q作用下的支座弯矩。考虑泊松比，混凝土泊松比取0. 2,跨中设计弯矩值取：VI V2mm=m

10、r + vm2=m2 + vm1根据不同的支承情况，整个水池盖板可分为上图所示四种区格板。1） A区格板：loi/lo2=O. 78,周边固支时，由附表7-4查得L、方向的跨中弯矩系数分别为0. 0281,0.0138,支座弯矩系数分别为-0.0679, -0. 0561,周边简支时,由附表7-1查得Ln、儿方向的跨中弯矩系数分别为0.0585, 0.0327。于是：120m1 = (0.0281 + 0.2 x 0.0138) (g +岛 + (0.0585 + 0.2=0.03086 x 25.02 x 3.052 + 0.06504 x 2.45 x 3.052 = 8.66/c/Vm2

11、 = (0.0138 + 0.2 x 0.0281) (g +岛 + (0.0327 + 0.2 x 0.0585残岛=0.01942 x 25.02 x 3.052 + 0.0444 x 2,45 x 3.052 = 553kNm i = m i = -0.0679(n + q)L20=-17.50WVmr 2 M2 0.0561（ + q）岛=-1434kN2） B区格板：loi/lo2=O. 78,周边固支时,由附表7-4查得Ln、1。2方向的跨中弯矩系数分别为0.0281,0.0138,支座弯矩系数分别为-0.0679, -0. 0561,三边简支、一边固定时，由附表7-1查得1、方向

12、的跨中弯矩系数分别为0.0440, 0.0179。于是：m1 = (0.0281 + 0.2 x 0.0138) (g + 鼎 + (0.0440 + 0.2q- 2120=0.03086 x 25.02 x 3.052 + 0.04758 x 2.45 x 3.052 = 8.27/c/Vm2 = (0.0138 + 0.2 x 0.0281) (g +. + (0.0179 + 0.2 x 0.0440)耨=0.01942 x 25.02 x 3.052 + 0.0267 x 2.45 x 3.052 = 5.13/c/Vm = mr 0.0679( + q)B = -17.50/c/Vm

13、2 = m = 0.0561(g + q)品=-14.34/cN3） C区格板：loi/lo2=O. 78,周边固支时,由附表7-4查得I。1、lo2方向的跨中弯矩系数分别为0. 0281,0.0138,支座弯矩系数分别为-0.0679, -0. 0561,三边简支、一边固定时,由附表7-1查得L、1。2方向的跨中弯矩系数分别为0.0323, 0.0448。于是：= (0.0281 + 0.2 X 0.0138) (g + (0.0323 + 0.2 X 0.0448) | 岛=0.03086 x 25.02 x 3.052 + 0.04126 x 2.45 x 3.052 = 8.12Nm2

14、 = (0.0138 + 0.2 x 0.0281) (g + (0.0448 + 0.2 x 0.0323) ! 鼎=0.01942 x 25.02 x 3.052 + 0.05126 x 2.45 x 3.052 = 5.69/c/Vm = m = 0,0679(g + q)L20=-17.50/c/Vm2 = tti 2 = -0.0561( + q)存 i = -14.34AN4） D区格板：loi/lo2=O. 78,周边固支时,由附表7-4查得I。1、1。2方向的跨中弯矩系数分别为0. 0281,0.0138,支座弯矩系数分别为-0.0679, -0. 0561,邻边简支、邻边固定

15、时，由附表20/Lq- 27-1查得L、1。2方向的跨中弯矩系数分别为0.0370, 0.0198。于是：m1 = (0.0281 + 0.2 x 0.0138) (g +岛 + (0.0370 + 0.2=0.03086 x 25.02 x 3.052 + 0.04096 x 2.45 x 3.052 = 8.12/c/Vm2 = (0.0138 + 0.2 x 0.0281) (g +岛 + (0.0198 + 0.2 x 0.0370)耨=0.01942 x 25.02 x 3.052 + 0.0272 x 2.45 x 3.052 = 5.14/c/V=-17.50/c/V120mf

16、2 m = -0.0561( + q)Ci = -14.34fcAf对边区格板的简支边，取或m=0。各区格板分别算得弯矩值列于表1：表1各区格板按弹性理论计算的弯矩值ABCDloi (in)3.053. 053. 053. 05lo2 (m)3.93.93.93.9I01/I020. 780. 780. 780. 78mi8.668.278. 128. 12m25. 535. 135. 695. 14mJ-17. 50-17. 50-17. 50-17. 50mJ-17. 50-17. 50-17. 50-17. 50ni2-14. 34-14. 34-14. 34-14. 34m2”-14.

17、 34-14. 34-14. 34-14.349.2.5.截面设计9. 2. 5.1.设计参数的选定池体混凝土强度等级 C30, fc=14. 3N/mm2, ft =1. 43N/mm2o板内受力钢筋为HPB235, fy=210MPao 一般板内受力钢筋直径为6-12mnb间距不大于 200mm,查表可得。=0.614 (要求 1=1. 0,取单位板宽(lOOOnun)作为计算范 围。板中受力筋混凝保护层最小厚度为30mm。由于双向配筋，两个方向的截面有效高度不同。考虑短跨方向弯矩大于长跨方向，故 将短跨的跨中受力钢筋置于长跨方向的外侧，以便具有较大的截面有效高度。故假设选用用钢筋,短跨方

18、向：hoi=h-3O-5=85mm,长跨方向：h02=85-10=75mm,支 座截面：ho二85mm；由于顶盖周边设有圈梁，故所有区格的跨中弯矩及各个支座弯矩皆可折减20% (折减 系数为0.8)作为配筋弯矩设计值。9. 2. 5. 2.受力配筋计算受力配筋具体计算公式如下：M% = -7TT2 aifcbh% = 1 - 2asbhuajcs=7计算结果见表2：表2双向板截面配筋h0 (mm)m(kN m)As (mm2)配筋实际As (mm2)跨中A区格Ln方向850.8X8. 66=6. 9284020811O457102方向750.8X5. 53=4. 424289O8150335B

19、区格1()1方向850.8X8. 27=6. 6163830813O387102方向750.8X5. 13=4. 10426810110714A-B85-17. 5084601090873A-C85-14. 34683010110714C-D85-17. 5084601090873B-B85-14. 346830)10110714B-D85-14.34683 iono714表中均满足&W Zb,满足要求。板内跨中截面最小配筋量为:公bh335100 x 1000=0.335%而支座截面最小配筋率大于0. 2%且要求大于045 x勺=0.45 x炭=0.306%。Jy，1U故最小配筋率满足要求。

20、9. 2. 5. 3.双向板的构造配筋由于顶盖周边设有圈梁，双向板与池壁为固定连接，所以不需要考虑板角附加短钢筋 和于池壁相垂直的附加负筋。板内构造钢筋仅有与主梁垂直的附加负筋。要求其数量不少于每米5中6 （即每米单位 长度为141丽2）,且沿主梁单位长度内的总截面面积不少于板中单位宽度内受力钢筋总截面 的1/3 （本课设中即为457/3=153nlm2）伸入板中长度从主梁梁肋边算起不少于板计算跨度 1。的1/4 （本课设中即为设中/4为75mm,取1000mm）。综上与主梁垂直的附加负筋：中6180,伸入板中长度从主梁梁肋边算起为1000mm（单 侧）o3.次梁的设计为多跨连续梁（hXb=4

21、00X200mm,共六跨，每跨跨度相差小于10%,计算时可视为5 等跨），按塑性内力重分布理论设计计算。10. 3.1.荷载设计值沿长跨方向的支承梁承受板面传递来的梯形分布荷载，按弹性理论设计计算梁的支座 弯矩，将梯形荷载等效为均布荷载。11. 3.1. L恒荷载1）板传来的恒荷载：3.05p = 2xgx 三=2x 22.57 x - = 68.8385kN/mLoi3.05% = 0.5 x 卢=0.5 x = 0.3911。23.9Ps = (1 - 2al + a；)p，= (l- 2 x 0.3912 + 0.3913) x 68.8385 = 51.91/c/V/m2)次梁自重：取

22、恒载的分项系数为1.230.31= 1.2 x - = 1.68kN/m23.6 0.35 x 2 0.25 x 53)次梁粉刷20mm的水泥砂浆抹面自重为：2 x 20 x 0.02 x (0.4 - 0.12 0.064) x 1.2 = 0.21kN/m沥青层自重为：2 x 0.1 x (0.4 - 0.12 - 0.064) x 1.2 = 0.05kN/mg2 = 0.21 + 0.05 = 0.26fc/V/m4)恒荷载g =+ 必 +=51.91 + 1.68 + 0.26 = 53.85/c/V/m9. 3.1. 2.活荷载Zoi3.05p，= 2xqx*=2x4,5 x -

23、= 13.725kN/mZqi3.05=0.5 x 詈=0.5 x = 0.3911023.9q = Ps = (1 - 2诏 + *)p = (1 - 2 x 0.3912 + 0.3913) X 13.725 = 1035kN/m9. 3.1. 3.荷载设计值q + g = 10.35 + 53.85 = 64.2kN/m93.2.计算简图用调幅法计算等跨连续梁的支座弯矩，根据表11-4中规定确定计算跨度：两端与支撑 物整体连接，计算跨度为净距L。边跨:ZOi = ln = 3900 - 350 - 250/2 = 3425mm 中间跨：l02 = % = 3900 250 = 3650m

24、m次梁的计算如图2所示：3425 !A36503650 1142mmo 所以采用牛=1142nwi, hrf = 120mo 截面均只布 置一排受力筋。混凝土强度等级 C30, a 1 =1. 0； 8=1.0； fc =14. 3N/mm2； ft =1. 43N/mm2；混凝土保 护层厚度至少35mm,故d=/i 45 = 355租瓶。次梁内受力钢筋为IIRB335, fk300Mpa。 截面最小配筋率大于0. 2%且要求大于0.45 x g = 0.45 X震=0.2145%。箍筋采用JyfJ UUHPB235, fy=210MPao判别支座T形截面类别:ag押f h。一(1201.0

25、x 14.3 x 1142 x 120 x(355 - -j = 578.1/cN - m 53.79/c/V-m截面属于第一类T形截面，计算公式如下：_ M% 一 aJcb/h1C = 1 - 2as表3次梁正截面受弯承载力计算由上表可知：截面1均小于0.35,满足塑性内力重分布的要求; 呜=-=070%3S2145%，满足最小配筋率的要求。截面弯矩设计值 （KN M）a sAs (mm2)选配钢筋实际面积 As （mm2）153. 790. 02610. 02655122016+1014556247. 070. 02290. 02314472016+1018657347. 070. 022

26、90. 02314472 16+1 14556A-31. 380. 01520.01542972016+1014556B-68. 460. 03330. 03386542016+1018657C-53. 790. 02610. 02655122 16+1 145569. 3. 4. 2.斜截面受剪承载力斜截面受剪承载力计算包括截面尺寸复核、腹筋计算、最小配筋率验算。1）验算截面尺寸：hw =- h； = 355 120 = 235mm因?=篝=1.175 V4,截面尺寸按下式验算： U4 yJ U0.25/岫0 = 0.25 x 1 x 14.3 x 200 x 355 = 253.825 V

27、max = 128.88/c/V 故截面尺寸符合要求。2）验算是否需要计算配置箍筋:0.7ftbhQ = 0.7 x 1.43 x 200 x 355 = 71.071/c/V psvmin9 满足要求。9. 4.主梁的设计主梁的跨度为6. 1叫共3跨，为等跨连续梁；尺寸hXb=600X250mm；主梁每跨内布置1根次梁；按弹性理论计算。9. 4.1.荷载设计值6.1m的跨度内，次梁和板上传来的荷载一局部由主梁承载，另一局部由柱子承载。9. 4.L L恒荷载1）主梁自重:54.275私=12 X 18.5-0.35x2 = 3MN/m2）主梁粉刷层自重包括20mm的水泥砂浆抹面自重和沥青层自重

28、:g2 = 1.2 x (20 x 0.02 + 0.1) x 0,25 + (0.6 - 0.12 - 0.064) x 2 X 0.946 = 0.62/c/V/m将上述均布荷载简化为集中荷载，那么在6. 1m跨度中，主梁总自重为(3.66 + 0.62) x 6.1 = 26.11kN.在6. 1m跨度中板传递的恒荷载：g3 = 22.57 x 3.9 x 3.05 = 268.47 KN3)次梁传递的恒荷载：g4 = (1.68 + 0.26) x 3.9 = 7.57KN4)主梁的集中恒荷载：G = 26.11 + 268.47 + 7.57 = 302.15KN9. 4.1. 2.

29、板传递的活荷载Q = 3.5 x 1.4 x 3,9 x 3.05 = 58.29KN9. 4.1. 3.荷载设计值G + Q = 302.15 + 58.29 = 360.44kN作用于每跨上中央位置。9. 4. 2.计算简图主梁按弹性理论计算，由于梁与柱整体浇注，其计算跨度取支承中心线之间的距离， 主梁两端在圈梁上的支承长度为a=350mm,中间固定支承在两个bx b=300x 300mni的混凝土 柱上。因跨度相差不超过10%,可视为等跨连续梁取6100mm。G+Q G+Q G+QABCD9. 4. 2. 1,弯矩设计值弯矩2KGlo+AQlo,式中分项系数K2可由附表6-2相应栏内查得

30、。不同荷载组合 下各截面的弯矩计算结果如下表:表4主梁的弯矩计算9. 4. 2. 2.剪力设计值荷载简图k/此k/比k/M?k/Mc1G G GJ J 10. 175Glo=322. 55-0. 15OGlo=-276.470. 100Gl0=184.31-0. 15OGlo=-276. 47 2Q Q0. 162Qlo=57. 60-0. 175Q1O=-62. 220.137Qlo=48. 71-0. O5OQlo=-17. 78 3QQ0. 213Qlo=75. 74-0. O75Qlo=-26. 67-0. O75Qlo=-26. 67 4Q A -0. O75Qlo=-26. 670

31、. 175Qlo=62.22-0. O75Qlo=-26. 67Mmin(1) + (4)322.55(1) +-338. 69+ 184.31(1) +-303.14Mmax(1) + (3) 398. 29(1) + (4) 246. 53剪力V=K3G+KQ不同荷载组合下各截面的剪力计算结果见下表:表5主梁的剪力计算荷载简图k/VAk/VB1k/VBr1G G GJ J J A 0. 350G=105. 75-0.650G=-196. 400. 500G= 15L 082Q Q八 八0. 325Q=18. 94-0.675Q=-39. 350. 625Q=36. 433QQJ 10.42

32、5Q=24. 77-0.575Q=-33.52+ Vmax(1) + 130. 52(1) + (2)-235. 75(1) + (2) 187.5194.23.弯矩，剪力包络图1）弯矩包络图：荷载组合（1） + （3）时，第一跨跨内最大弯矩蛇皿二398.29101（跨中处），第二跨跨 内最小弯矩卜以加=184.31KNm（跨中处），此时，Ma=O, Mb=-303. 14KN m；荷载组合（1） + （2）时，支座最大负弯矩Mb二一338. 69KN 叫其他的两个支座的弯矩 为，Ma=0, Mc=-303. 14KN m,此时第一跨跨中 Mi=380. 15KN m；第二跨跨中M2=233.

33、 02KN m；荷载组合（1） + （4）时，第二跨内最大弯矩M23=246.53KNm（跨中处），第一跨跨内 最小弯矩 Mimin=322. 55KN m（跨中处）,此时,MA=0, MB=Mc=-303. 14KN m；2）剪力包络图：荷载组合（1） + （3）时,Vmx=荷0. 52kN；此时 Vb尸-229. 92kN； VBr=151. 08kN；荷载组合（1） + （2）时，Vb最大,其 Vb尸-235. 75kN； VBr=187. 51kN；此时Va=124. 69kNo9.4.3.承载力计算主梁尺寸 bXh=250X600mnb 混凝土强度等级 C30, a =1. 0； B

34、=1.0； fc=14. 3N/mm2； ft=l. 43N/mm2；混凝土保护层厚度至少35川川，由于主梁支座处，主梁与次梁截 面纵筋相互交叉重叠，使主梁承受负弯矩的纵筋位置下降，梁的有效高度减小。故支座截 面配一层钢筋时，可取力=力-50 = 550切机；配二层钢筋时，可取=/-70 = 530小根。主 梁内受力钢筋为HRB335, fy=300MPa,。=0.55。箍筋采用HPB235, f产210MPa。9. 4. 3. 1.正截面受弯承载力正截面受弯承载力计算时，由于与板相连构成倒T型截面，跨中区翼缘（板）处于梁 的受拉区，一旦混凝土开裂，翼缘对承载力起不了作用。故对跨中截面以矩形截

35、面计算： bXh=250X600mmo而支座截面以T形截面计算，因bfr 120= 0.218 0,1550根据上册表3-7,翼缘宽度b,按计算跨度考虑，取,I。 6100bf = = - = 2033mm1 33按梁（纵肋）净距S3900-500=3400mm考虑，取bf = b + sn = 250 + 3400 = 3650 2033mm所以采用bJ =2033mm, hj =120mmo截面均布置二排受力筋。B支座边的弯矩设计值：VQb180.22 x 0.3Mb = MBmax 一号=-338.69 += -311.68/c/V , m乙乙纵而受力钢筋除第二跨截面为一排外ho二h-5

36、0二550频，其余均为两排，hO=h- 70=530mm。判别B支座T形截面类别：、fcbfhf （/I。-?）=14.3 X 2033 X 120 X（530 -竽）=1639.7/cN-m M 支摩可知支座截面属于第一类T形截面。计算公式如下：_ M“S - a Jeb/咻1=1 J1 - 2as表6正截面受弯承载力计算由上表可知：所有的&b,符合要求。截面1B2形式两排矩形两排倒T型一排矩形弯矩设计值398. 29-338. 69246. 53ho (mm)530530550a s0. 39660. 04150. 2280g0. 54530. 04240. 2624As344421761720选配钢筋4 中 28+2 2550282 25+2 中 22实际As344522811742最小配筋率加讥=0.45 Xy = 0.45 X 芸=0.2145%, Asmin = pminbhQ = 295mm2,/ vSUU符合要求。主梁纵向截面的弯起和切断按弯矩包络图确定。9 . 4. 3. 2.斜截面受剪承载力1）验算截面尺寸：hw = h0 -= 530 120 = 410mm因牛=盥=1.64 4,截面尺寸按下式验算： U乙O U0.25cfcbhQ =