圆形水池设计(YSC-1)
项目名称300方园形水池构件编号日期2020.11.04
设计shaohuizhang 校对审核
执行规范:
《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010), 本文简称《混凝土规范》
《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011), 本文简称《地基规范》
《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012), 本文简称《荷载规范》
《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB 50069-2002), 本文简称《给排水结构规范》《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》(CECS 138-2002), 本文简称《水池结
构规程》
钢筋：d - HPB300; D - HRB335; E - HRB400; F - RRB400; G - HRB500; P - HRBF335; Q - HRBF400; R - HRBF500
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1 设计资料
1.1 基本信息
圆形水池形式：敞口
池内液体重度10.0kN/m3
浮托力折减系数1.00
裂缝宽度限值0.20mm
抗浮安全系数1.10
水池的几何尺寸如下图所示:
1.2 荷载信息
地面活荷载:10.00kN/m2
活荷载组合系数:0.90
荷载分项系数:
自重 :1.20
其它恒载:1.27
地下水压:1.27
其它活载:1.40
荷载准永久值系数:
顶板活荷载 :0.40
地面堆积荷载:0.50
地下水压 :1.00
温(湿)度作用:1.00
活载调整系数:
其它活载:1.00
壁面温差:10.0℃ 温差内力折减系数:0.65 混凝土线膨胀系数:0.000010
1.3 混凝土与土信息
土天然重度:18.00kN/m3土饱和重度:20.00kN/m3
土内摩擦角ψ:30.0度
地基承载力特征值fak=120.00kPa
基础宽度和埋深的地基承载力修正系数ηb=1.00、ηd=1.00
混凝土等级:C30 纵筋级别:HRB335
混凝土重度:25.00kN/m3
配筋调整系数:1.20
纵筋保护层厚度:
下侧(外侧) - 35 50
2 计算内容
（1）荷载标准值计算
（2）抗浮验算
（3）地基承载力计算
（4）内力及配筋计算
（5）抗裂度、裂缝计算
（6）混凝土工程量计算
3 荷载标准值计算
参数说明:
γc、γw、γ土、γ饱和、γ水——混凝土、池内水、自然土、饱和土、水的重度
H、R、t、t1、t2、Le——池壁净高、水池内圆半径、池壁厚、顶板厚、底板厚、底板
外挑长度
A s、A t、A b——池壁面积、顶板面积、底板面积
Hb、Hw——基底到地面的距离、地下水到地面的距离
底板：荷载计算按地基净反力
底板面积A b=π(R＋t＋Le)2= 3.14×(6.500＋0.20＋0.30)2 = 153.94m2
池壁面积A s=π((R＋t)2－R2) = 3.14×((6.500＋0.20)2－6.5002) = 8.29m2
池壁外圆面积A t=141.03m2
挑出部分覆土重Gexs=γ土×(Ab－At)×Hw＋(γ饱和－γ水)×(Ab－At)×(Hb－Hw－t2) =18.00×(153.94－141.03)×1.000＋(20.00－10.00)×(153.94－141.03)×(2.500-1.000-0.30)
=387.36kN
恒荷载:
池壁自重p k=(γc×H×A s)/A b
=(25.00×2.500×8.29)/153.94
=3.37kN/m2
外挑覆土p sv=Gexs/A b=387.36/153.94=2.52kN/m2
活荷载:
地面活荷载q m= q×(A b-A t)/A b
=10.00×(153.94-141.03)/153.94
=0.84kN/m2
地下水压力p gw=[γ水×(Hb-Hw-t2)×(A b-A t)]/A b
=[10.00×(2.50-1.00-0.30)×(153.94-141.03)]/153.94
=1.01kN/m2
池壁
主动土压力系数K a=tg2(45-ψ/2)=0.33
恒荷载:
池内水作用p w=γw×hw=10.00×2.000=20.00kN/m2
池外土作用(地下水位处)p ep_w=γ土×Hw×K a
=18.00×1.000×0.33=6.00kN/m2
池外土作用(池底)p ep=p ep_w＋(γ饱和－γ土)×(Hb－Hw－t2)×K a
=6.00＋(20.00－10.00)×(2.500－1.000－
0.30)×0.33=10.00kN/m2
活荷载:
温度作用M tk=0.65×0.1×Ec×t2×△t×αc
=0.65×0.1×30000000.00×0.202×(10.00)×0.00001=-
7.80kN.m/m
地面活荷载q m=q×K a=10.00×0.33=3.33kN/m2
地下水作用(池底)p gw_b=γ水×(Hb－Hw－t2)
=10.00×(2.500－1.000－0.30)=12.00kN/m2
hpb3004 地基承载力验算:
计算基础底面的压力：
池壁内壁圆面积:Aic=πR2= 3.14×6.5002 = 132.73m2
池壁外壁圆面积:A t=π(R＋t)2=3.14×(6.500＋0.20)2=141.03m2
池壁自重Gs=γc×A s×H=25.00×8.29×2.500=518.36kN
底板自重Gb=γc×A b×t2=25.00×153.94×0.30=1154.54kN
水池自重Gp=Gs＋Gb=518.36＋1154.54=1672.90kN
挑出部分覆土重Gexs=γ土×(Ab－At)×Hw＋(γ饱和－γ水)×(Ab－At)×(Hb－Hw－t2)
=18.00×(153.94－141.03)×1.000＋(20.00－10.00)×(153.94－141.03)×(2.500-1.000-0.30)
=387.36kN
池内水自重Gw=p w×Aic=20.00×132.73=2654.65kN
外挑部分活荷载Gqm=qm×(A b-A t)=10.00×(153.94-141.03)
=129.12kN
地下水荷载Giw=154.94kN
基础底面的压力p k=(Gp＋Gw＋Gexs＋Gqm＋Giw)/A b=4998.97/153.94=32.47kPa
基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m，需修正承载力特征值
计算地基承载力特征值修正值：
f a=f ak＋ηbγ(b-3)＋ηdγm(d-0.5)
水池底板底下的土的重度
γ=γ饱和－γ水=20.00-10.00=10.00kN/m3
水池底板底以上土的加权平均重度
γm=[γ土×Hw＋(γ饱和－γ水)×(Hb－Hw)]／Hb
=[18.00×1.000＋(20.00－10.00)×(2.500－1.000)]／2.500
=13.20kN/m3
f a=120.00＋1.00×10.00×(6.000－3)＋1.00×13.20×(2.500－0.5)=176.40kPa p k=32.47kPa<f a=176.40kPa 地基承载力满足
5 抗浮验算:
水池自重Gp=1672.90kN
挑出部分的覆土重Gexs=387.36kN
地下水作用荷载Giw=154.94kN
总自重W=Gp＋Gexs＋Giw=2215.20kN
池体浸入水中高度h=1.50m
水池底面积Ab=153.94m2
浮托力折减系数ηfw=1.00
总浮力F=ηfwγ水 h A b=1.00×10.00×1.50×153.94=2309.07kN
W/F=0.96<Kf=1.10，抗浮验算不满足。
6 内力及配筋计算:(轴力:kN 弯矩:kN.m 面积:mm2配筋面积:mm2/m)
池壁：弯矩外侧受拉为正，轴力受拉为正
顶板：下侧受拉为正，底板：上侧受拉为正
按《给水排水工程结构设计手册》静力计算查表
池壁的约束条件: 上端自由，下端固定
池壁内力计算查表系数H2/dt=2.5002/13.200×0.20=2.37
单工况作用下内力
池内水作用:
0.10H 0.11 0.02 30.76
0.20H 0.38 0.06 35.66
0.30H 0.75 0.12 39.50
0.40H 1.11 0.18 41.28
0.50H 1.35 0.23 40.15
0.60H 1.35 0.22 35.39
0.70H 0.94 0.16 26.97
0.75H 0.51 0.09 21.72
0.80H -0.10 -0.02 16.01
0.85H -0.92 -0.15 10.01
0.90H -1.99 -0.33 5.24
0.95H -3.32 -0.55 1.48
1.00H -4.95 -0.83 0.00
地下水作用:
0.10H -0.06 -0.01 -18.45 0.20H -0.23 -0.04 -21.40 0.30H -0.45 -0.07 -23.70 0.40H -0.67 -0.11 -24.77 0.50H -0.81 -0.14 -24.09 0.60H -0.81 -0.13 -21.23 0.70H -0.56 -0.09 -16.18 0.75H -0.31 -0.05 -13.03 0.80H 0.06 0.01 -9.61 0.85H 0.55 0.09 -6.00 0.90H 1.20 0.20 -3.15
0.95H 1.99 0.33 -0.89
1.00H
2.97 0.50 -0.00 侧向土作用:
0.10H -0.05 -0.01 -15.38 0.20H -0.19 -0.03 -17.83 0.30H -0.37 -0.06 -19.75 0.40H -0.55 -0.09 -20.64 0.
50H -0.68 -0.11 -20.08 0.60H -0.67 -0.11 -17.70 0.70H -0.47 -0.08 -13.49 0.75H -0.26 -0.04 -10.86 0.80H 0.05 0.01 -8.01 0.85H 0.46 0.08 -5.00 0.90H 1.00 0.17 -2.62
0.95H 1.66 0.28 -0.74
1.00H
2.48 0.41 -0.00 温差作用:
0.10H 0.50 6.58 67.04 0.20H 1.66 6.78 63.09 0.30H 3.03 7.01 -2.10 0.40H 4.38 7.23 -15.34 0.50H 5.58 7.43 -19.37 0.60H 6.60 7.60 -17.54 0.70H 7.45 7.74 -12.55 0.75H 7.82 7.80 -9.62 0.80H 8.18 7.86 -6.72 0.85H 8.51 7.92 -4.09 0.90H 8.84 7.97 -1.96
0.95H 9.16 8.03 -0.51
1.00H 9.49 8.08 -0.00
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