贮液池或者地下水池结构设计

矩形水池计算
============================================================================ 设计资料：
池顶活荷P1=2(KN/m^2) 覆土厚度ht=500(mm) 池内水位Hw=5000(mm) 容许承载力R=200(KN/m^2) 水池长度H=6000(mm) 水池宽度B=6000(mm) 池壁高度h0=5000(mm) 底板外伸C1=300(mm) 底板厚度h1=300(mm) 顶板厚度h2=100(mm) 垫层厚度h3= 100 (mm) 池壁厚度h4=300(mm) 地基承载力设计值R=200(KPa)
地下水位高于底板Hd=4900(mm) 抗浮安全系数Kf = 1.05
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一.地基承载力验算
( 1 )底板面积AR1 = (H + 2 * h4 + 2 * C1) * (B + 2 * h4 + 2 * C1)
= ( 6 + 2 * .3 + 2 * .3 ) * ( 6 + 2 * .3 + 2 * .3 )
=51.84(m^2)
( 2 )顶板面积AR2 = (H + 2 * h4) * (B + 2 * h4)
= ( 6 + 2 * .3 ) * ( 6 + 2 * .3 )
=43.56(m^2)
( 3 )池顶荷载Pg = P1 + ht * 18
= 2 + .5 * 18
=11 (KN/m^2)
( 4 )池壁重量CB = 25 * (H + 2 * h4 + B) * 2 * H0 * h4
= 25 * ( 6 + 2 * .3 + 6 )* 2 * 5 * .3
=945 (KN)
( 5 )底板重量DB1 = 25 * AR1 * h1
= 25 * 51.84 * .3
=388.8(KN)
( 6 )顶板重量DB2 = 25 * AR2 * h2
= 25 *43.56 * .1
=108.9(KN)
( 7 )水池全重G = CB + DB1 + DB2 + Fk1
=945 +388.8+108.9 +0
=1442.7(KN)
( 8 )单位面积水重Pwg = (H * B * Hw * 10) / AR1
= ( 6 * 6 * 5 * 10) / 51.84
=34.72(KN/m^2)
( 9 )单位面积垫层重Pd = 23 * h3
= 23 * .1
=4.43(KN/m^2)
( 10 )地基反力R0 = Pg + G / AR1 + Pwg + Pd
=11 + 1442.7 / 51.84 + 34.72 + 4.43
= 78 (KN/m^2)
R0 = 78 (KN/m^2) < R = 200(KN /m^2) 地基承载力满足要求!
二.水池整体抗浮验算
底板外伸部分回填土重Fkt=[(H + 2 * h4 + 2 * C1) + (B + 2 * h4)] * 2 * C1 * H0 * 16 =[( 6 + 2 * .3 + 2 * .3 ) + ( 6 + 2 * .3 )]* 2 * .3 * 5 * 16 =662.4(KN)
抗浮全重Fk = G + ht * AR2 * 16+ Fkt (抗浮时覆土容重取16KN/m^3)
= 1442.7+ .5 *43.56 * 16 +662.4
= 2393 (KN)
总浮力Fw = AR2 * (Hd + h1) * 10
= 43.56 * ( 4.9 + .3 ) * 10
= 2265 (KN)
Fk= 2393 (KN) < Kf * Fw= 2378 (KN) 整体抗浮能力满足要求
三.水池局部抗浮验算
池内无支柱,不需验算
四.荷载计算
（1）池内水压Pw= rw * H0 = 10 * 5 = 50 (KN/m^2)
（2）池外土压Pt：
池壁顶端Pt2 = [Pg + rt * (ht + h2)] * [Tan(45-/2) ^ 2]
= [11 + 18 * ( .5 + .1 )] * [Tan(45-20.36/2) ^ 2]
= 10.5(KN/m^2)
池壁底端Pt1 = [Pg + rt * (ht + h2 + H0 - Hd) + rt * Hd] * [Tan(45-/2) ^ 2] + 10 * Hd = [11 + 18 *( .5 + .1 + 5 - 4.9 )+10 * 4.9 ] * [Tan(45-20.36/2)^2] + 10 * 4.9
= 84.12(KN/m^2)
池底荷载qD = Pg + (Fk1 + CB) / AR2
= 11 +(0 +945 ) / 43.56
= 29.22(KN/m^2)
五.内力计算
(H边)池壁内力计算
H / H0 =6000 /5000=1.2
由于 0.5≤ H / H0 ≤ 2
故按三边固定、顶边简支双向板计算池壁内力
根据《矩形板均布荷载作用下静力计算表》采用插值法计算弯矩系数
1.池外（土、水）压力作用下池壁内力
( 1 )水平方向跨中弯矩 Mx = Mx412 + Mx312 = 24.3(KN-m)
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Mx412 =.0218 *10.5 * 25 =5.72(KN-m)
Mx312 =.0101 *(84.12-10.5)* 25 =18.5(KN-m)
( 2 )竖直方向跨中弯矩 My = Mx414 + Mx314 = 33.6(KN-m)
-----------------------------------------------------
Mx414 =.0336 *10.5 * 25 =8.82(KN-m)
Mx314 =.0135 *(84.12-10.5)* 25 =24.8(KN-m)
( 3 )水平方向支座弯矩 Mx0 = Mx415 + Mx315 = -81.4(KN-m)
-----------------------------------------------------
Mx415 =-.072 *10.5 * 25 =-18.9(KN-m)
Mx315 =-.034 *(84.12-10.5)* 25 =-62.5(KN-m)
( 4 )竖直方向支座弯矩 My0 = Mx416 + Mx316 = -100.(KN-m)
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Mx416 =-.081 *10.5 * 25 =-21.2(KN-m)
Mx316 =-.043 *(84.12-10.5)* 25 =-79.1(KN-m)
2.池内水压力作用下池壁内力
( 1 )水平方向跨中弯矩 Mx312w = Sx312 * Pw * LX ^ 2= .0101 * 50 * 25 =12.6(KN-m) ( 2 )竖直方向跨中弯矩 Mx314w = Sx314 * Pw * LX ^ 2= .0135 * 50 * 25 =16.8(KN-m) ( 3 )水平方向支座弯矩 Mx315w = Sx315 * Pw * LX ^ 2= -.034 * 50 * 25 =-42.5(KN-m) ( 4 )竖直方向支座弯矩 Mx316w = Sx316 * Pw * LX ^ 2= -.043 * 50 * 25 =-53.7(KN-m) (B边)池壁内力计算
六.配筋计算
(1)竖向分布筋计算
Mk=-100Kn-m,故M=140 Kn-m
HRB335级钢筋，C25混凝土
由此可知其配筋面积 As=1940 mm^2,实配 16-100（As=2010）
(2)水平分布筋计算
Mk=-81.4KN-m,故 M=114 Kn-m
HRB335级钢筋，C25混凝土
由此可知其配筋面积 As=1539 mm^2,实配 14-100（As=1546）
七.裂缝验算
(1)竖向裂缝计算
板的混凝土等级：C25
受拉区主筋为二级钢筋，直径16mm，间距100mm
MK=100KN-m，混凝土保护层厚度：C=35mm；板厚：300mm
ftk=1.78N/mm2；Es=200000N/mm2；h0=265mm
ATe=0.5bh；dEq=16.000mm
ρTe＝As/ATe=2009.6/150000=.013 取PTe=.013
σSk＝MK/(0.87×h0×As)=207.988
ψ＝1.1－0.65fTk/ρTe×σSk= .685 取ψ=.685
Wmax=2.1×σSk(1.9C+0.08dEq/ρTe)/Es=.24233mm
Wmax大于0.2，裂缝宽度不满足要求！
故选用 18-110（As=2313）
重新验算裂缝得到Wmax=2.1×σSk(1.9C+0.08dEq/ρTe)/Es=0.183<0.2，满足要求。

1)水平向裂缝计算
板的混凝土等级：C25
受拉区主筋为二级钢筋，直径14mm，间距100mm
MK=81.4KN-m，混凝土保护层厚度：C=35mm；板厚：300mm
ftk=1.78N/mm2；Es=200000N/mm2；h0=265mm
ATe=0.5bh；dEq=14.000mm
ρTe＝As/ATe=1538.6/150000=.010 取PTe=.010
σSk＝MK/(0.87×h0×As)=221.130
ψ＝1.1－0.65fTk/ρTe×σSk= .590 取ψ=.590
Wmax=2.1×σSk(1.9C+0.08dEq/ρTe)/Es=.24064mm
Wmax大于0.2，裂缝宽度不满足要求！
故选用 16-110（As=1828）
重新验算裂缝得到Wmax=2.1×σSk(1.9C+0.08dEq/ρTe)/Es=0.198<0.2，满足要求
八.底板计算
1.内力计算
地基反力R0k = Pg + G / AR1 + Pwg + Pd
=11 + 1442.7 / 51.84 + 34.72 + 4.43
= 78 (KN/m^2)
故： R0 = 1.2*（Pg + G / AR1 + Pd）+1.4*2
=1.2*（11 + 1442.7 / 51.84 + 4.43）+1.4*2
= 54.8(KN/m^2)
底板的计算类型为四边固支
线荷载q=54.8KN/m；LX=6m；LY=6m
LX/LY=1.000
Min(LX,LY)=6m
在矩形荷载下，查表得：
MX=.01760×54.8×6×6=34.721KN-M
MY=.01760×54.8×6×6=34.721KN-M
M0X=-.05130×54.8×6×6=-101.205KN-M
M0Y=-.05130×54.8×6×6=-101.205KN-M
调整后得：
MX=(34.721+34.721/6)=40.508KN-M
MY=(34.721+34.721/6)=40.508KN-M
M0X=-101.205KN-M
M0Y=-101.205KN-M
所以：M=101.2 Kn-m
HRB335级钢筋，C25混凝土
由此可知其配筋面积 As=1361 mm^2,实配 14-110（As=1399）
2.裂缝验算
板的混凝土等级：C25
受拉区主筋为二级钢筋，直径14mm，间距110mm
MK=72KN-m，混凝土保护层厚度：C=35mm；板厚：300mm
ftk=1.78N/mm2；Es=200000N/mm2；h0=275mm
ATe=0.5bh；dEq=14.000mm
ρTe＝As/ATe=1398.727/150000=.009 取PTe=.010
σSk＝MK/(0.87×h0×As)=215.153
ψ＝1.1－0.65fTk/ρTe×σSk= .562 取ψ=.562
Wmax=2.1×σSk(1.9C+0.08dEq/ρTe)/Es=.22672mm
Wmax大于0.2，裂缝宽度不满足要求！
调整钢筋为 14-100，重新验算得到Wmax=0.188<0.2，满足要求。