矩形水池池顶设计

-1-给水排水工程结构课程设计计算书学校：院系：专业：给排水科学与工程年级：2010级姓名：学号：指导教师：分组号码：二○一二年十二月三十日-2-现浇钢筋混凝土水池顶盖课程设计1.1.1设计资料某矩形水池顶盖平面尺寸为31.5m×18.0m，盖顶平面图如图1-1所示。采用钢筋混泥土顶板，设计此水池顶板。荷载及材料如下：（1）池顶覆土厚度为300㎜（覆土重18kN/m3)；（2）顶盖底面：砂浆抹面，厚20㎜；（3）混凝土重度25kN/m3；（4）材料强度等级:混凝土强度等级C25；主梁和次梁的纵向受力钢筋采用HRB400级，板、主次梁的箍筋采用HRB235级。（5）1-1图中l1=2.00ml2=6.30mq=4kN/m3图1-1矩形水池顶盖平面1.1.2现浇单向板肋梁结构设计1、结构布置及构件截面尺寸确定（1）柱网尺寸确定主梁的跨度为6.00m，次梁的跨度为2.00米，既柱距为6.00m×2.00m.主梁每跨内置两根次梁，板的跨度为2.00m。-3-（2）板的厚度h对于有覆土的水池顶盖，板厚mmlh802000251251，所以取板厚mmh100。（3）主梁界面尺寸hb根据刚度要求，5.787~450630081~14181~1412lh，取mmh700，截面宽度hb21~31，取mmb300。（4）次梁界面尺寸hb根据刚度要求，500~3336000121~181121~1811lh，取mmh500，截面宽度hb21~31，取mmb200。2、板的设计根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）规定，本设计中板区格长边与短边之比为：326，介于3~2之间，易用双向板进行设计。但也可按短边方向受力的单向板计算，在沿长边方向布置足够数量的构造钢筋来处理。(1)材料指示及梁、板截面尺寸C25混凝土：2422/108.2,/27.1,/9.11mmNEmmNfmmNfctcHRB235钢筋：252'/101.2,/210mmNEmmNffsyyHRB400钢筋：252'/100.2,/360mmNEmmNffsyy混凝土重度标准值为3/25mkN，覆土重度标准值为3/18mkN，砂浆抹面层重度标准值为3/20mkN。板厚采用100㎜，次梁采用mmmmhb500200，主梁采用mmmmhb800400。（2）荷载设计值恒荷载分项系数2.1G；因为2/4mkNqk，故活荷载分项系数4.1Q。-4-永久荷载标准值kg覆土重2/4.53.018mkN板自重2/5.21.025mkN抹面重2/4.002.020mkN合计2/3.8mkNgk永久荷载设计值：2/96.93.82.1mkNggkG可变荷载标准值：2/4mkNqk可变荷载设计值：2/6.54.14mkNqqkQ总荷载：2/56.156.596.9mkNqg356.096.9/6.5/gq考虑梁板整体性对内力的影响，计算折算荷载：2'/76.126.52196.92mkNqgg2'/8.226.52mkNqq取1m宽板带进行计算，计算单元上的荷载为2'2'/8.2,/76.12mkNqmkNg（3）板计算简图图2-1板计算简图计算跨度：边跨mmblln1900100180021中跨mmblln200020018002-5-（4）内力计算连续板为9跨，可按五跨连续梁的内力系数进行计算。跨中弯矩：mkN61.49.1)80.2100.076.12078.0(2max1MmkN57.22)80.2079.076.12033.0(2max2MmkNM30.32)80.2085.076.12046.0(2max3支座弯矩：mkNMB36.6229.1)80.2119.076.12105.0(2maxmkNMC28.52)80.2111.076.12079.0(2max计算支座边缘处的内力：mkNbVMMBeB804.422.02256.1536.620,mkNbVMMceC724.322.02256.1528.520,（5）配筋计算及绘制配筋图板厚mmh100。按《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》CECS138：2002，板中受力钢筋的混凝土保护层厚度取100mm，故mmhmmas6535100,350。板正截面承载力计算结果见表2-1。-6-板的配筋计算表2-1截面边跨跨中第一内支座第二跨中中间支座中间跨中mkNM4.61-4.8042.57-3.7243.30201/bhfMcs0.0920.0960.0510.0740.0662211ss0.9520.9490.9740.9620.96620mmfhMAySs354.76370.85193.31283.60250.27选用钢筋140@8130@8150@8140@8150@8实际配筋面积2mm359387359359359最小配筋量2minmin,272mmbhAsmin,ssAAmin,ssAAmin,ssAAmin,ssAAmin,ssAA注：1、表中min取0000/452.0ytff和较大值，比较后取00min272.0。2、对于板：mmhmmb100,1000。（5）裂缝宽度验算第一跨跨中裂缝宽度验算：板的恒载标准值kN/m30.8kg，活荷载kN/m0.5kq，活荷载永久值kqqqq0.1×5.0=0.5kN/m，则折算荷载为：kN/m55.825.03.821qk'kqggkN/m25.025.021'qqq由荷载永久组合产生的跨中最大弯矩为：mkN77.20.225.01.055.8078.01.0078.0221'q'k1qlqgM裂缝宽度验算所需的各项参数为：-7-260s1qsqkN/mm18.1076545787.01077.20.87hAM,01.000914.010010005.0457testeAA取te=0.014.002.00.118.10701.078.165.01.165.01.12sqtetkf，取4.0最大裂缝宽度：vdcW1tessqmax111.05.1E8.10.10111.08011.0305.1101.218.1074.08.150.25mmmm049.0（满足要求）其他各支座及各跨中截面的最大裂缝宽度，经验算均未超过规范限值，验算过程从略。（6）挠度计算给谁排水工程水池结构的有关规范对一般贮水池顶盖构件的挠度限值没有明确的规定。在实际工程设计时，通常根据经验对梁、板的跨高比设定在一定范围内即可不验算挠度。这里按《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）规定，一般楼、屋盖受弯构件的挠度限制进行验算。《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）规定，一般楼、屋盖受弯构件按荷载效应标准组合并考虑荷载长期作用影响计算的最大挠度，当l7m时，不应超过200/l（l为构件的计算跨度）。等截面等跨的多跨连续梁板的最大挠度一般产生在第一跨内。本设计的梁板均只验算第一跨，且取跨中点挠度进行验算。虽然实际的最大挠度均产生在略偏近于端支座一侧，但取跨中点挠度进行控制所带来的误差甚小，可以忽略不计。第一跨正弯矩区段的刚度计算：按荷载标准组合计算的第一跨中最大弯矩为：mkN37.40.25.21.08.10078.01.0078.0221'k'k1klqgM由荷载准永久组合产生的跨中最大弯矩为：-8-mkN77.20.25.21.055.8078.01.0078.0221'q'1qlqgMk计算短期刚度所需的参数：260s1kskN/mm10.1696545787.01037.40.87hAM01.000914.010010005.0457testeAA，取01.0te,4.0416.010.16901.078.165.01.165.01.1sktetkf取416.000'f'f'fbhhbb则第一跨正弯矩区段的短期刚度为：651000457108.2101.262.0416.015.165457101.25.3162.015.14525'fE20ss1shAEB211mmN1008.4考虑长期作用影响的刚度为：1s1k11q1k11BMMMB21111mmN105.21008.437.41277.237.4B支座负弯矩区段的刚度计算：在计算第一跨的挠度时所采用的活荷载分布状态应该时第一跨跨中产生最大正弯矩的活荷载分布状态，此时B支座的负弯矩也应按这种活荷载分布状态进行计算。如果用'Bq'BkMM、分别表示在这种活荷载分布状态下B支座的荷载效应标准组合值和荷载效应准永久组合值，则221'k'k'Bk2053.0105.0llqgMmkN07.50.25.2053.08.10105.02-9-221'q'k'Bq2053.0105.0llqgMmkN64.30.225.0053.055.8105.02在B支座边缘截面相应的弯矩分别为：2222'k'k'kB,0'kB,'ke,B,blqgMbVMMmkN74.322.020.25.28.1007.52222'q'k'qB,0'qB,'qe,B,blqgMbVMMmkN76.222.020.225.055.864.3计算短期刚度所需的参数：260ske,B,skN/mm72.1446545787.01074.30.87'hAM01.0,01.000914.010010005.0457teteste取AA4.0,4.030.072.14401.078.165.01.165.01.1sktetk取f则B支座负弯矩区段的短期刚度为：00'f'f'fbhhbb651000457108.2101.262.04.015.165457101.25.3162.015.14525'fE20ssBshAEB211mmN1015.4考虑长期作用影响的刚度为：11Bs'Bk1'Bq'BkB1015.407.51264.307.51BMMMB211mmN1042.2-10-可见，很接近，满足与1B11B25.0BBBBB按《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002)可取整跨刚度1B为计算挠度，这样的简化使挠度计算大为方便。第一跨跨中挠度验算：114114141k141k1050.210020005.2973.01050.210020008.10644.0100973.0100644.0BlqBlgf符合要求mm0.102002000200mm0.61l(7)板的配筋图板的配筋如图1-4（）所示。分布钢筋采用250@8，每米板宽的分布钢筋的截面面积为2mm201，大于15%2smm55.68457%15A，同时大于该方向截面面积的0