多格水池底板内力计算分析

发布于：2023-03-03 17:14:03 来自：建筑结构/水池水塔烟囱设计 [复制转发]

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模型介绍

两格敞口矩形水池，单格内净尺寸5.2 m×5.2 m×7.0 m（H），壁厚0.4 m，底板厚度0.45 m，飞边尺寸0.45 m，天然地基，地基承载力②层粉质黏土fak=120 kPa。池内水深6 m。采用两种计算方法：①传统单块板法：先计算底板净反力，再计算底板内力，未考虑池壁弯矩的下传；②采用有限元方法计算底板内力。模型简图如下图1所示：

图1 两格水池空间模型

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传统单块板计算

（1）净反力计算

根据以上模型，采用Excel表格手动计算，计算过程如下表所示：

图2 手算计算过程

由以上计算过程可知：不考虑池内水重时底板净反力Pj1=40.52kPa，一格池内水重产生的底板净反力为Pj2=19.75 kPa，其偏心弯矩引起的底板净反力最大值为Pj3=26.55kPa。

无水区格底板净反力平均=Pj1+Pj2-Pj3/2= 47.00kPa；

有水区格底板净反力平均值=Pj1+Pj2+Pj3/2-池内静水压力= 10.55 kPa。

具体计算过程详见图3所示：

图3 手算计算图示

由以上计算结果可知：一格有水一格无水时，无水区格底板平均净反力比有水区格大；一格有水一格无水时单格平均净反力比两格都无水时稍大。

（2）内力计算

采用理正结构工具箱7.5版本，根据上述计算出来的底板净反力可计算得出底板内力，底板内力详见下图4所示，壁板内力详见下图5所示，底板叠加壁板根部弯矩后内力详见下图6所示。底板跨中正弯矩最大值出现在有水区格，底板中间支座负弯矩出现在无水区格。

图4 单块板计算底板内力

图5 单块板计算壁内力

图6 单块板计算底板内力（叠加壁板根部弯矩）

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有限元算法

采用盈建科软件对该模型进行计算，其底板内力详见下图7和图8所示：

图7 底板X方向弯矩

图8 底板Y方向弯矩

图9 弯矩横截面图

由图7和图8可知中间隔墙下底板X方向负弯矩值为-121kN·m；左侧无水区格X方向跨中弯矩45 kN·m，右侧有水区格X方向跨中弯矩50 kN·m；左侧无水区格Y方向跨中弯矩41 kN·m，右侧有水区格Y方向跨中弯矩42 kN·m。底板跨中正弯矩最大值出现在有水区格，底板中间支座负弯矩出现在无水区格。

有限元算法和单块板法弯矩统计详见下表所示：

	单块板法	有限元法	相差（%）
中间隔墙下X方向负弯矩	-123.7	-121	2
X方向跨中正弯矩	79.1	45	43
Y方向跨中正弯矩	76.7	41	47

由上表可知：底板负弯矩两种算法差别不大，底板正弯矩差别较大，其主要原因是单块板法叠加池壁根部弯矩差别较大。单块板法壁板根部弯矩-66.2 kN·m，有限元法壁板根部弯矩-15 kN·m。采用传统单块板法底板跨中正弯矩偏安全。如需精细化设计可结合以上两种方法，分别有所取舍，如底板采用有限元法结果，壁板采用单块矩形板法。

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结论

（1）两格水池，一格有水一格无水时，无水区格底板平均净反力比有水区格大，一格有水一格无水时平均净反力比两格都无水时稍大。多格水池底板平均净反力计算中应适当考虑其他区格内水重产生的净反力。

（2）如水池区格不多（不多于4格）时，可扣除其中一格水池内水重，将其余区格内水重当做池体自重，以此来计算其底板平均净反力。

（3）如水池区格太多、存在多种盛水情况及多层水池等，建议采用旗云水池包络设计，其内力计算结果比较可靠。

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