室外水池计算

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浙江中烟动力中心计算书

室外水池

抗浮水位：－0.80m 地下室底板顶标高：-6.00m 底板厚600mm，顶板厚300mm。

静止土压力作用系数K0＝1－sinθ（内摩擦角θ＝250）＝0.58 地面活荷载取10kN/㎡

＝2843mm2）

轴力：25x0.5x5.2＋15＝80kN/m（顶板15kN/m）

1．1 基本资料

1．1．1 工程名称：工程一

1．1．2 矩形截面偏心受压构件构件受力特征系数 αcr ＝ 2.1 截面尺寸 b×h ＝ 1000×500mm 受压构件计算长度 lo ＝ 4900mm 1．1．3 纵筋根数、直径：第 1 种：5Φ16 第 2 种：5Φ20

受拉区纵向钢筋的等效直径 deq ＝ ∑(ni * di^2) / ∑(ni * υ * di) ＝ 18.2mm

带肋钢筋的相对粘结特性系数 υ ＝ 1

1．1．4 受拉纵筋面积 As ＝ 2576mm 钢筋弹性模量 Es ＝ 200000N/mm

1．1．5 最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离 c ＝ 50mm 纵向受拉钢筋合力点至截面近边的距离 as ＝60mm ho ＝ 440mm 1．1．6 混凝土抗拉强度标准值 ftk ＝ 2.01N/mm 1．1．7 按荷载效应的标准组合计算的轴向力值 Nk ＝ 65kN 按荷载效应的标准组合计算的弯距值 Mk ＝ 190kN·m

轴向力对截面重心的偏心矩 eo ＝ Mk / Nk ＝ 190000000/65000 ＝ 2923mm

1．1．8 设计时执行的规范：

《混凝土结构设计规范》（GB 50010－2002），以下简称混凝土规范

1．2 最大裂缝宽度验算

1．2．1 按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率 ρte，按下式计算：

ρte ＝ As / Ate （混凝土规范 8.1.2－4）

对矩形截面的偏心受压构件：Ate ＝ 0.5 * b * h ＝ 0.5*1000*500 ＝ 250000mm

ρte ＝ As / Ate ＝ 2576/250000 ＝ 0.0103

1．2．2 按荷载效应的标准组合计算的纵向受拉钢筋的等效应力 σsk，按下列公式计算：

偏心受压：σsk ＝ Nk * (e - z) / (As * z) （混凝土规范 8.1.3－4） 1．2．2．1 使用阶段的轴向压力偏心距增大系数 ηs，当 lo / h ＝ 4900/500 ＝ 9.8 ≤ 14 时，取 ηs ＝ 1.0 1．2．2．2 截面重心到纵向受拉钢筋合力点的距离 ys

ys ＝ 0.5 * b * h ^ 2 / (b * h) - as ＝ 0.5*1000*500^2/(1000*500)-60 ＝ 190mm

1．2．2．3 轴向压力作用点至纵向受拉钢筋合力点的距离 e，按混凝土规范式 8.1.3－6

计算：e ＝ ηs * eo + ys ＝ 1*2923+190 ＝ 3113mm

1．2．2．4 受压翼缘面积与腹板有效面积的比值 γf'，对于矩形截面，γf' ＝ 0 1．2．2．5 纵向受拉钢筋合力点至截面受压区合力点的距离 z，按混凝土规范式 8.1.3－5 计算：

z ＝ [0.87 - 0.12 * (1 - γf') * (ho / e) ^ 2] * ho ＝ [0.87-0.12*(1-0)*(440/3113)^2]*440 ＝ 382mm

一、外墙计算

i 外墙土、水压力作用时计算得

标准组合 MBK=190kN.m

Mck＝90 kN.m

基本组合 MB＝262kN.m

Mc＝123kN.m 带入MorGain计算： 1、外墙外侧根部

①配筋计算（MB＝262kN.m, 500mm厚， a＝

50mm）

1．1 基本资料

1．1．1 工程名称：工程一

1．1．2 混凝土强度等级：C30 fc ＝ 14.33N/mm ft ＝ 1.43N/mm 1．2．2．6 σsk ＝ Nk * (e - z) / (As * z) ＝ 65000*(3113-382)/2576/382

＝ 181N/mm 1．1．3 钢筋强度设计值 fy ＝ 300N/mm Es ＝ 200000N/mm 1．1．4 由弯矩设计值 M 求配筋面积 As，弯矩 M ＝ 262kN·m

1．2．3 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数 ψ，按混凝土规范式 8.1.2－2 计

1．1．5 截面尺寸 b×h ＝ 1000*500mm ho ＝ h - as ＝ 500-50 ＝ 450mm 算：

ψ ＝ 1.1 - 0.65 * ftk / (ρte * σsk) ＝ 1.1-0.65*2.01/(0.0103*181) ＝

1．2 计算结果：

1．2．1 相对界限受压区高度 ξb

0.399

1．2．4 最大裂缝宽度 ωmax，按混凝土规范式 8.1.2－1 计算：

ξb ＝ β1 / [1 + fy / (Es * εcu)] ＝ 0.8/[1+300/(200000*0.0033)] ＝ 0.550 ωmax ＝ αcr * ψ * σsk * (1.9 * c + 0.08 * deq / ρte ) / Es

＝ 2.1*0.399*181*(1.9*50+0.08*18.2/0.0103)/200000 ＝ 1．2．2 受压区高度 x ＝ ho - [ho ^ 2 - 2 * M / (α1 * fc * b)] ^ 0.5 ＝ 450-[450^2-2*262000000/(1*14.33*1000)]^0.5 ＝ 43mm

1．2．3 相对受压区高度 ξ ＝ x / ho ＝ 43/450 ＝ 0.095 ≤ ξb ＝ 0.550 1．2．4 纵向受拉钢筋 As ＝ α1 * fc * b * x / fy ＝ 1*14.33*1000*43/300 ＝ 2037mm

1．2．5 配筋率 ρ ＝ As / (b * ho) ＝ 2037/(1000*450) ＝ 0.45% 最小配筋率 ρmin ＝ Max{0.20%, 0.45ft/fy} ＝ Max{0.20%, 0.21%} ＝ 0.21%

0.179mm

2、外墙内侧中部

①配筋计算（Mc＝123 kN.m， 500mm厚， a＝

50mm）

1．1 基本资料

1．1．1 工程名称：工程一

1．1．2 混凝土强度等级：C30 fc ＝ 14.33N/mm ft ＝ 1.43N/mm 1

②裂缝计算（MBK=190kN.m ， φ18/20@100， As

1．1．3 钢筋强度设计值 fy ＝ 300N/mm Es ＝ 200000N/mm 1．1．4 由弯矩设计值 M 求配筋面积 As，弯矩 M ＝ 123kN·m

1．2 计算结果：

1．2．1 相对界限受压区高度 ξb

1．2．2 受压区高度 x ＝ ho - [ho ^ 2 - 2 * M / (α1 * fc * b)] ^ 0.5 ＝ 450-[450^2-2*123000000/(1*14.33*1000)]^0.5 ＝ 19mm

1．2．3 相对受压区高度 ξ ＝ x / ho ＝ 19/450 ＝ 0.043 ≤ ξb ＝ 0.550 1．2．4 纵向受拉钢筋 As ＝ α1 * fc * b * x / fy ＝ 1*14.33*1000*19/300 ＝ 931mm

1．2．5 配筋率 ρ ＝ As / (b * ho) ＝ 931/(1000*450) ＝ 0.21% 最小配筋率 ρmin ＝ Max{0.20%, 0.45ft/fy} ＝ Max{0.20%, 0.21%} ＝ 0.21%

As,min ＝ b * h * ρmin ＝ 1075mm

＝ [0.87-0.12*(1-0)*(444/2921)^2]*444 ＝ 385mm

1．2．2．6 σsk ＝ Nk * (e - z) / (As * z) ＝ 33000*(2921-385)/1131/385 1．2．3 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数 ψ，按混凝土规范式 8.1.2－2 计算：

ψ ＝ 1.1 - 0.65 * ftk / (ρte * σsk) ＝ 1.1-0.65*2.01/(0.01*192) ＝ 1．2．4 最大裂缝宽度 ωmax，按混凝土规范式 8.1.2－1 计算： ωmax ＝ αcr * ψ * σsk * (1.9 * c + 0.08 * deq / ρte ) / Es

＝ 2.1*0.422*192*(1.9*50+0.08*12/0.01)/200000 ＝ 0.162mm

1．1．5 截面尺寸 b×h ＝ 1000*500mm ho ＝ h - as ＝ 500-50 ＝ 450mm ＝ 192N/mm

ξb ＝ β1 / [1 + fy / (Es * εcu)] ＝ 0.8/[1+300/(200000*0.0033)] ＝ 0.550 0.422

②裂缝计算（MCK=90kN.m ， φ12@100， As＝1131mm2）

轴力：25x0.5x2.6＝32.5kN/m

1．1 基本资料

1．1．1 工程名称：工程一

1．1．2 矩形截面偏心受压构件构件受力特征系数 αcr ＝ 2.1 截面尺寸 b×h ＝ 1000×500mm 受压构件计算长度 lo ＝ 4900mm 1．1．3 纵筋根数、直径：第 1 种：10Φ12

受拉区纵向钢筋的等效直径 deq ＝ ∑(ni * di^2) / ∑(ni * υ * di) ＝ 12mm

带肋钢筋的相对粘结特性系数 υ ＝ 1

1．1．4 受拉纵筋面积 As ＝ 1131mm 钢筋弹性模量 Es ＝ 200000N/mm

1．1．5 最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离 c ＝ 50mm 纵向受拉钢筋合力点至截面近边的距离 as ＝56mm ho ＝ 444mm 1．1．6 混凝土抗拉强度标准值 ftk ＝ 2.01N/mm 1．1．7 按荷载效应的标准组合计算的轴向力值 Nk ＝ 33kN 按荷载效应的标准组合计算的弯距值 Mk ＝ 90kN·m

轴向力对截面重心的偏心矩 eo ＝ Mk / Nk ＝ 90000000/33000 ＝ 2727mm 1．1．8 设计时执行的规范：

《混凝土结构设计规范》（GB 50010－2002），以下简称混凝土规范

1．2 最大裂缝宽度验算

1．2．1 按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率 ρte，按下式计算：

ρte ＝ As / Ate （混凝土规范 8.1.2－4）

对矩形截面的偏心受压构件：Ate ＝ 0.5 * b * h ＝ 0.5*1000*500 ＝ 250000mm

ρte ＝ As / Ate ＝ 1131/250000 ＝ 0.00452

在最大裂缝宽度计算中，当 ρte ＜ 0.01 时，取 ρte ＝ 0.01 1．2．2 按荷载效应的标准组合计算的纵向受拉钢筋的等效应力 σsk，按下列公式计算：

1．2．2．1 使用阶段的轴向压力偏心距增大系数 ηs，当 lo / h ＝ 4900/500 ＝ 9.8 ≤ 14 时，取 ηs ＝ 1.0 1．2．2．2 截面重心到纵向受拉钢筋合力点的距离 ys

ys ＝ 0.5 * b * h ^ 2 / (b * h) - as ＝ 0.5*1000*500^2/(1000*500)-56 ＝ 194mm

1．2．2．3 轴向压力作用点至纵向受拉钢筋合力点的距离 e，按混凝土规范式 8.1.3－6

计算：e ＝ ηs * eo + ys ＝ 1*2727+194 ＝ 2921mm

1．2．2．5 纵向受拉钢筋合力点至截面受压区合力点的距离 z，按混凝土规范式 8.1.3－5 计算：

z ＝ [0.87 - 0.12 * (1 - γf') * (ho / e) ^ 2] * ho

ii 内墙水压力作用时计算得

标准组合 MBK=73kN.m

Mck＝30kN.m

基本组合 MB＝102kN.m

Mc＝42kN.m 1、外墙内侧根部

①配筋计算（MB＝102kN.m, 500mm厚， a＝50mm）

1．1 基本资料

1．1．1 工程名称：工程一

1．1．2 混凝土强度等级：C30 fc ＝ 14.33N/mm ft ＝ 1.43N/mm 1．1．3 钢筋强度设计值 fy ＝ 300N/mm Es ＝ 200000N/mm 1．1．4 由弯矩设计值 M 求配筋面积 As，弯矩 M ＝ 102kN·m

1．1．5 截面尺寸 b×h ＝ 1000*500mm ho ＝ h - as ＝ 500-50 ＝ 450mm

1．2 计算结果：

1．2．1 相对界限受压区高度 ξb

ξb ＝ β1 / [1 + fy / (Es * εcu)] ＝ 0.8/[1+300/(200000*0.0033)] ＝ 0.550 ＝ 450-[450^2-2*102000000/(1*14.33*1000)]^0.5 ＝ 16mm

1．2．3 相对受压区高度 ξ ＝ x / ho ＝ 16/450 ＝ 0.036 ≤ ξb ＝ 0.550 1．2．4 纵向受拉钢筋 As ＝ α1 * fc * b * x / fy ＝ 1*14.33*1000*16/300 ＝ 769mm

1．2．5 配筋率 ρ ＝ As / (b * ho) ＝ 769/(1000*450) ＝ 0.17% 最小配筋率 ρmin ＝ Max{0.20%, 0.45ft/fy} ＝ Max{0.20%, 0.21%} ＝ 0.21%

偏心受压：σsk ＝ Nk * (e - z) / (As * z) （混凝土规范 8.1.3－4） 1．2．2 受压区高度 x ＝ ho - [ho ^ 2 - 2 * M / (α1 * fc * b)] ^ 0.5

1．2．2．4 受压翼缘面积与腹板有效面积的比值 γf'，对于矩形截面，γf' ＝ 0 As,min ＝ b * h * ρmin ＝ 1075mm

②裂缝计算（MBK=73kN.m ， φ12@100， As＝1131mm2）

1．1 基本资料

1．1．1 工程名称：工程一

1．1．2 矩形截面受弯构件构件受力特征系数 αcr ＝ 2.1 截面尺寸 b×h ＝ 1000×500mm 1．1．3 纵筋根数、直径：第 1 种：10Φ12

受拉区纵向钢筋的等效直径 deq ＝ ∑(ni * di^2) / ∑(ni * υ * di) ＝ 12mm

带肋钢筋的相对粘结特性系数 υ ＝ 1

1．1．4 受拉纵筋面积 As ＝ 1131mm 钢筋弹性模量 Es ＝ 200000N/mm

1．1．5 最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离 c ＝ 50mm 纵向受拉钢筋合力点至截面近边的距离 as ＝56mm ho ＝ 444mm 1．1．6 混凝土抗拉强度标准值 ftk ＝ 2.01N/mm

1．1．7 按荷载效应的标准组合计算的弯距值 Mk ＝ 73kN·m 1．1．8 设计时执行的规范：

《混凝土结构设计规范》（GB 50010－2002），以下简称混凝土规范

1．2 最大裂缝宽度验算

1．2．1 按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率 ρte，按下式计算：

ρte ＝ As / Ate （混凝土规范 8.1.2－4）

对矩形截面的受弯构件：Ate ＝ 0.5 * b * h ＝ 0.5*1000*500 ＝ 250000mm

ρte ＝ As / Ate ＝ 1131/250000 ＝ 0.00452

在最大裂缝宽度计算中，当 ρte ＜ 0.01 时，取 ρte ＝ 0.01 1．2．2 按荷载效应的标准组合计算的纵向受拉钢筋的等效应力 σsk，按下列公式计算：

受弯：σsk ＝ Mk / (0.87 * ho * As) （混凝土规范 8.1.3－3） σsk ＝ 73000000/(0.87*444*1131) ＝ 167N/mm

1．2．3 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数 ψ，按混凝土规范式 8.1.2－2 计算：

ψ ＝ 1.1 - 0.65 * ftk / (ρte * σsk) ＝ 1.1-0.65*2.01/(0.01*167) ＝ 0.32

1．2．4 最大裂缝宽度 ωmax，按混凝土规范式 8.1.2－1 计算： ωmax ＝ αcr * ψ * σsk * (1.9 * c + 0.08 * deq / ρte ) / Es

＝ 2.1*0.32*167*(1.9*50+0.08*12/0.01)/200000 ＝ 0.107mm 1．2．5 受弯构件表面处的最大裂缝宽度 ωs,max，可近似按下列公式计算： ωs,max ＝ (h - x) / (ho - x) * ωmax 当 z ＝ 0.87 * ho 时，x ＝ 0.26 * ho

ωs,max ＝ (h - x) / (ho - x) * ωmax ＝ (500-115)/(444-115)*0.107 ＝ 0.125mm

i 内墙水压力作用时计算得

标准组合 MBK=73kN.m

Mck＝30 kN.m

基本组合 MB＝102kN.m

Mc＝42 kN.m

①配筋计算（MB＝102kN.m, 400mm厚， a＝

50mm）

1．1 基本资料

1．1．1 工程名称：工程一

1．1．5 截面尺寸 b×h ＝ 1000*400mm ho ＝ h - as ＝ 400-50 ＝ 350mm

1．2 计算结果：

1．2．1 相对界限受压区高度 ξb

ξb ＝ β1 / [1 + fy / (Es * εcu)] ＝ 0.8/[1+300/(200000*0.0033)] ＝ 0.550 1．2．2 受压区高度 x ＝ ho - [ho ^ 2 - 2 * M / (α1 * fc * b)] ^ 0.5 ＝ 350-[350^2-2*102000000/(1*14.33*1000)]^0.5 ＝ 21mm

1．2．3 相对受压区高度 ξ ＝ x / ho ＝ 21/350 ＝ 0.06 ≤ ξb ＝ 0.550 1．2．4 纵向受拉钢筋 As ＝ α1 * fc * b * x / fy ＝ 1*14.33*1000*21/300 ＝ 1001mm

1．2．5 配筋率 ρ ＝ As / (b * ho) ＝ 1001/(1000*350) ＝ 0.29% 最小配筋率 ρmin ＝ Max{0.20%, 0.45ft/fy} ＝ Max{0.20%, 0.21%} ＝ 0.21%

②裂缝计算（MBK=73kN.m ， φ12@100， As＝1131mm2）

轴力：25x0.4x5.2＝52kN/m

1．1 基本资料

1．1．1 工程名称：工程一

1．1．2 矩形截面偏心受压构件构件受力特征系数 αcr ＝ 2.1 截面尺寸 b×h ＝ 1000×400mm 受压构件计算长度 lo ＝ 4900mm 1．1．3 纵筋根数、直径：第 1 种：10Φ12

受拉区纵向钢筋的等效直径 deq ＝ ∑(ni * di^2) / ∑(ni * υ * di) ＝ 12mm

带肋钢筋的相对粘结特性系数 υ ＝ 1

1．1．4 受拉纵筋面积 As ＝ 1131mm 钢筋弹性模量 Es ＝ 200000N/mm

1．1．5 最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离 c ＝ 50mm 纵向受拉钢筋合力点至截面近边的距离 as ＝56mm ho ＝ 344mm 1．1．6 混凝土抗拉强度标准值 ftk ＝ 2.01N/mm 1．1．7 按荷载效应的标准组合计算的轴向力值 Nk ＝ 52kN 按荷载效应的标准组合计算的弯距值 Mk ＝ 73kN·m

轴向力对截面重心的偏心矩 eo ＝ Mk / Nk ＝ 73000000/52000 ＝ 1404mm 1．1．8 设计时执行的规范：

《混凝土结构设计规范》（GB 50010－2002），以下简称混凝土规范 1．2 最大裂缝宽度验算

1．2．1 按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率 ρte，按下式计算：

ρte ＝ As / Ate （混凝土规范 8.1.2－4）

对矩形截面的偏心受压构件：Ate ＝ 0.5 * b * h ＝ 0.5*1000*400 ＝ 200000mm

ρte ＝ As / Ate ＝ 1131/200000 ＝ 0.00565

在最大裂缝宽度计算中，当 ρte ＜ 0.01 时，取 ρte ＝ 0.01 1．2．2 按荷载效应的标准组合计算的纵向受拉钢筋的等效应力 σsk，按下列公式计算： 3

二、内墙计算

偏心受压：σsk ＝ Nk * (e - z) / (As * z) （混凝土规范 8.1.3－4） 1．2．2．1 使用阶段的轴向压力偏心距增大系数 ηs，当 lo / h ＝ 4900/400 ＝ 12.25 ≤ 14 时，取 ηs ＝ 1.0 1．2．2．2 截面重心到纵向受拉钢筋合力点的距离 ys

ys ＝ 0.5 * b * h ^ 2 / (b * h) - as ＝ 0.5*1000*400^2/(1000*400)-56 ＝ 144mm

1．2．2．3 轴向压力作用点至纵向受拉钢筋合力点的距离 e，按混凝土规范式 8.1.3－6

计算：e ＝ ηs * eo + ys ＝ 1*1404+144 ＝ 1548mm

z ＝ [0.87 - 0.12 * (1 - γf') * (ho / e) ^ 2] * ho ＝ [0.87-0.12*(1-0)*(344/1548)^2]*344 ＝ 297mm

1．2．2．6 σsk ＝ Nk * (e - z) / (As * z) ＝ 52000*(1548-297)/1131/297 ＝ 193N/mm

1．2．3 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数 ψ，按混凝土规范式 8.1.2－2 计算：

ψ ＝ 1.1 - 0.65 * ftk / (ρte * σsk) ＝ 1.1-0.65*2.01/(0.01*193) ＝ 0.426

1．2．4 最大裂缝宽度 ωmax，按混凝土规范式 8.1.2－1 计算： ωmax ＝ αcr * ψ * σsk * (1.9 * c + 0.08 * deq / ρte ) / Es

＝ 2.1*0.426*193*(1.9*50+0.08*12/0.01)/200000 ＝ 0.165mm

总重：1155x（9+7.2+14.4）

+8232+846+2964+3017

＝50402kN

均布:50402/1155=43.6kN/m2。水浮力：

总重：10x（5.2+0.6）x1155＝66990kN 均布：10x（5.2+0.6）＝58kN/m2 1.05S－R＝1.05x66900-50402＝19843kN

四、局部抗浮验算

i 上下块计算，上、下端部3.25m范围恒荷载：

500mm厚覆土：18x0.5＝9kN/m2 300mm厚顶板：24x0.3＝7.2 kN/m2

外墙（500mm厚）：长度2x3.25+18＝24.5m 24x24.5x0.5x（5.2-0.3）＝1440kN

600mm厚底板： 24x0.6＝14.4 kN/m2 底板外挑1000mm

18x1x（8 x5.2+18x0.5）+6.5x1.5x（8x5.2+18x0.5）

＝1404kN

底板面积顶板A＝3.25x18＝58.5m2

底板A＝（3.25+1）X(18+3)=89m2

合计：

总重：89x14.4+58.5x（9＋7.2）

+1440+1404

＝55073kN 均布:5073/89=57kN/m2

水浮力：

总浮力：10x（5.2+0.6）x89＝5162kN 均布浮力：10x（5.2+0.6）＝58kN/m2 根据试桩报告：CZ7＃试桩，单桩竖向抗拔极限承载力780kN。

三、总体抗浮验算

根据《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》抗浮抗力系数不应小于 1.05。

抗浮计算时，混凝土容重取ρ

＝24kN/m3，土容

重取ρ＝18kN/m3，

抗浮水位取-0.80m（室外地面以下500mm）。

恒荷载：

500mm厚覆土：18x0.5＝9kN/m2 300mm厚顶板：24x0.3＝7.2 kN/m2

外墙（500mm厚）：长度2x（52+18）＝140m 24x140x0.5x（5.2-0.3）＝8232kN

内墙承压（400mm厚）: 长度 18m 24x18x0.4x4.9＝846kN 导流墙（300mm厚）：长度 14x6＝84m

24x84x0.3x4.9＝2964kN

600mm厚底板： 24x0.6＝14.4 kN/m2 底板外挑1500mm

8x140x1.5x5.2+18x140x1.5x0.5＝3017kN

底板面积 A＝（52+3）X(18+3)=1155m2 合计：

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