以下文章来源于HX水池结构微探索 ,作者天隆寺主持 “当水池壁板为四边支承或三边支承、顶端自由的单向板时,不仅需计算其单向方向的内力,还需计算非单向方向处的角隅弯矩。本文从规范和算例角度出发,引入约束概念,进一步加深大家对角隅弯矩的理解。有约束的地方一般就有内力,约束刚度大,内力大,反之亦然,角隅弯矩即是单向板受到与之垂直壁板约束的表现。
以下文章来源于HX水池结构微探索 ,作者天隆寺主持
图1 壁板水平向角隅处的局部负弯矩
之所以把角隅弯矩拿出来讲讲,其主要原因是很多设计人员简单的认为单向板只向一个方向传力,另一个方向不传递力,故另一个方向没有弯矩,仅构造配筋,实际壁板与壁板交接处存在不可忽略的水平弯矩。从约束的角度出发可以很好的理解角隅弯矩,当水池壁板满足单向板传力时,仅是中间很大一部分受力情况符合单向传力条件,两边受相邻壁板约束处弯矩依然会异号,约束刚度大,异号的效应更明显,约束刚度小,异号的效果弱,极限情况,两边无约束时,即无角隅弯矩。
图2 规范算法角隅弯矩
(2)由下图3~图5可知旗云有限元算法得到的角隅弯矩为-2.3kN·m。规范算法和有限元算法计算结果差异较小,误差仅4.5%,从侧面说明旗云有限元算法的正确性。大家可根据实际情况合理选用计算方法,亦可私信我索取规范算法的小程序。
图3 4m×2m(H)板块内水工况MXX方向弯矩
图4 10m×2m(H)板块内水工况MXX方向弯矩
图5 20m×2m(H)板块内水工况MXX方向弯矩
由上图3~图5可知:当壁板高度不变(2m),长度越来越长时(4m→20m),角隅弯矩基本不变,均为-2.3,角隅弯矩的影响区域也基本不变,均在一个区格(0.25HB=0.25×2.0m=0.5m),图5壁板中间黑色框内橘黄色区域即是纯单向板区域,其他区域还是受到了相邻壁板的影响,只是水池越长影响的范围越来越小,即角隅弯矩的影响范围有限。任何约束都有其影响范围。
《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》(GB 50032-2003)6.3.5条规定了设防烈度8度和9度时池壁角隅处的最小配筋率及锚固长度。
需要注意的是:手算时池内有水、池外无土和池内无水、池外有土工况均需复核角隅弯矩。当采用电算时,不用手算角隅弯矩,直接取用计算结果,同时锚固长度取上述6.3.5条及单、双板锚固长度的包络。
壁板配筋型式尽量不要采用下图⑤号筋的样子。随着建筑市场上人力资源成本的上升,结构设计宜尽量简单,本着能简单不复杂的原则,⑤号筋能稍微节省钢筋长度,但是增加了制作、运输及绑扎的难度,宜将⑤号筋拆成两根独立的L型钢筋,满足锚固长度即可。水池内其它类似配筋型式可一并优化。
知识点:水池计算之角隅弯矩