热力工程中普通混凝土小室的配筋计算

郭 蒙

(太原市热力公司，山西 太原 030012)

热力工程中普通混凝土小室的配筋计算

郭 蒙

(太原市热力公司，山西 太原 030012)

介绍了混凝土小室的相关概念，根据双向板的弹性计算理论，对混凝土小室侧墙、底板的弯矩进行了计算分析，并结合具体实例作了说明，使混凝土小室侧墙、底板的配筋设计更加科学、合理，从而达到经济配筋的目的。

混凝土小室，荷载，弯矩，配筋计算

0 引言

热力管线工程中普通混凝土小室的设计非常常见。由于混凝土小室的内力计算受覆土厚度、永久荷载、小室自重、土压力、可变荷载、汽车荷载、消防车荷载、堆放荷载等多种因素影响，所以在混凝土小室内力计算时，将双向板的弹性计算理论应用到弯矩的计算中，可以使设计更加合理，配筋更加经济。

1 混凝土小室相关概念

混凝土小室简单说就是入户前的控制阀门井，里面设置控制阀门，人可进入到里面进行操作。其四周侧面墙体、底板和预制盖板共同构成了混凝土小室的封闭空间，混凝土小室侧墙、底板由钢筋混凝土浇筑而成，是混凝土小室的重要组成部分。

2 双向板的弹性计算理论

2.1 均布荷载作用下双向板的弹性计算理论

利用均布荷载作用下双向板的弹性计算弯矩系数表，板中弯矩：

弯矩M=表中系数×qL2。

2.1.1 底板

1)底板上层中部弯矩：按四边简支考虑。

Ma，Mb为板中心平行于La或Lb方向的跨中弯矩。L取矩形板的短边长度(见图1)。

2)底板下层端部弯矩：按四边固定考虑。

2.1.2 侧墙

将侧墙的水平荷载分解成均布荷载+三角形分布荷载(见图3)。

均布荷载按三边固结一边自由考虑。

2.2 三角形分布荷载作用下双向板的弹性计算理论

利用三角形分布荷载作用下双向板的弹性计算弯矩系数表，板中弯矩：

弯矩M=表中系数×qL2。

三角形分布荷载按三边固结一边自由考虑。

3 荷载标准值

3.1 永久荷载

1)混凝土小室自重：

GXS=γ1V1。

其中，GXS为混凝土小室自重，kN；γ1为钢筋混凝土的重度，kN/m3；V1为固定混凝土小室的体积，m3。

2)土压力：

GT=γ2tch。

其中，GT为土压力，kN/m2；γ2为土的有效重度，kN/m3；tc为土荷载系数，一般取1.1；h为土厚度，m。

3.2 可变荷载

3.2.1 汽车荷载

根据我国CJJ77—98城市桥梁设计荷载标准的规定，地面车辆荷载的设计标准为：

对快速路、主干路——采用“城—A”级汽车荷载。

对次干路、支路——采用“城—B”级汽车荷载。

“城—A”和“城—B”级车辆荷载传递到不同埋地深度的竖向压力标准值参见《给水排水工程结构设计手册》表1.2.3-6。

3.2.2 消防车荷载

根据GB50009—2012建筑结构荷载规范表5.1.1，消防车面荷载标准值一般取35kN/m2。

3.2.3 堆放荷载

地面堆放建筑材料或土料，应按实际堆放情况，一般至少要考虑10kN/m2的均布荷载。

3.2.4 可变荷载的选取

三者取大值。

4 荷载设计值

根据GB50009—2012建筑结构荷载规范3.2.3条：

永久荷载的分项系数应符合3.2.4条规定：当永久荷载效应对结构不利时，对由可变荷载效应控制的组合应取1.2，对由永久荷载效应控制的组合应取1.35。

可变荷载的分项系数应符合下列规定：

对标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构的可变荷载，应取1.3；其他情况，应取1.4。

5 配筋计算

根据GB50010—2010混凝土结构设计规范。

1)板的受压区高度x：

3)判断ξ与ξb：

ξ≤ξb，满足要求。

4)计算所需钢筋面积AS：

5)计算最小配筋率ρmin：

ASmin=ρminbh>AS按最小配筋率配筋，反之取AS。

6 举例

6.1 混凝土小室尺寸

2.4.1 样本筛选。样本筛选要剔除掉离平均值较大的样本点，研究采用标准差分析方法进行筛选，将各个遥感、GIS因子中为样本的标准偏差，为样本的平均值，Xi为样本的数值)的样本数据给予剔除。最后，选取了90个满足条件的样本点数据参与建模，30个满足条件的样本点作为验证样方。

净长L=2 500mm,净宽B=2 000mm,净高H=1 800mm，顶板厚TD=250mm，底板厚TB=250mm，侧墙厚TC=250mm，覆土厚H0=5 000mm。

混凝土小室平面图见图6，立面图见图7。

6.2 材料

钢筋混凝土：重度γ1=25kN/m3。

混凝土等级：C30，fc=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2。

钢筋等级：HRB400，fy=360N/mm2。

6.3 荷载

汽车荷载：等级为城A,H0=5.0m>2.8m。

查《给水排水工程结构设计手册》表1.2.3-6,标准值Qc=10.18kN/m2。

消防车荷载：标准值Qx=35kN/m2,取Q=max(QcQx)=Qx=35kN/m2。

6.4 荷载计算

6.4.1 标准值取值

1)混凝土小室自重GXS=γ1V1。

2)土压力GT=γ2tch。

a.混凝土小室盖板顶土压力GBDT=110 kN/m2;b.混凝土小室侧墙顶土压力GCDT=115.5 kN/m2;c.混凝土小室侧墙底土压力GCBT=157.85 kN/m2。

6.4.2 设计值取值

1)侧墙。

a.混凝土小室侧墙上端垂直均布荷载设计值Q1CZ。

由永久荷载控制Q11CZ=190.23 kN/m2。由可变荷载控制Q12CZ=1.2×115.5+1.4×35=187.6 kN/m2。

取由永久荷载控制Q1CZ=max(Q11CZQ12CZ)=190.23 kN/m2。

b.混凝土小室侧墙下端垂直均布荷载设计值Q2CZ。

由永久荷载控制:

Q21CZ=1.35×157.85+0.98×35=247.40 kN/m2。

由可变荷载控制:

Q22CZ=1.2×157.85+1.4×35=238.42 kN/m2。

取由永久荷载控制:Q2CZ=max(Q21CZQ22CZ)=247.40 kN/m2。

c.混凝土小室侧墙上端水平均布荷载设计值Q1SP。

d.混凝土小室侧墙下端水平均布荷载设计值Q2SP。

2)底板。

混凝土小室底板垂直均布荷载设计值Q3CZ。

由永久荷载控制:

Q31CZ=1.35×(6.25+18.18+110)+0.98×35=215.78 kN/m2。

由可变荷载控制:

Q32CZ=1.2×(6.25+18.18+110)+1.4×35=210.32 kN/m2。

取永久荷载控制:Q3CZ=max(Q31CZQ32CZ)=215.78 kN/m2。

6.5 内力计算

6.5.1 底板

短边计算长度La=2.25 m，长边计算长度Lb=2.75 m。

1)底板上层中部弯矩：按四边简支考虑。

弯矩系数Ma=0.056，Mb=0.034 8。

2)底板下层端部弯矩：按四边固定考虑。

底板下层短向弯矩设计值:

底板下层长向弯矩设计值:

6.5.2 侧墙

qJB=Q1sp=63.41 kN，l=Lb=2.75 m。

qSJ=Q2sp-Q1sp=82.47-63.41=19.06 kN/m2。

1)均布荷载按三边固结一边自由考虑。

侧墙外侧固端均布荷载作用下垂直荷载弯矩设计值：

侧墙外侧固端均布荷载作用下水平荷载弯矩设计值：

2)三角形荷载按三边固结一边自由考虑。

侧墙外侧固端三角形荷载作用下垂直荷载弯矩设计值：

侧墙外侧固端三角形荷载作用下水平荷载弯矩设计值:

侧墙外侧固端下部垂直弯矩设计值:

MCXC=MCJC+MCSC=30.66 kN·m。

侧墙外侧固端水平弯矩设计值:

MCXS=MCJS+MCSS=44.09 kN·m。

6.6 配筋计算

1)底板。h=250 mm，as=40 mm，h0=210 mm，b=1 000 mm。

a.底板上层配筋。

M=MDSD=61.17 kN·m,ξb=0.518。

。

b.底板下层固端配筋。

M=MDXD=72.21 kN·m，x=25.61 mm<ξbh0，AS=1 017.13 mm2。

2)侧墙取h=250 mm，as=40 mm,h0=210 mm,b=1 000 mm。

a.侧墙外侧固端下部配筋。

M=MCXC=30.66 kN·m，x=10.47 mm<ξbh0，AS=415.89 mm2,AS

b.侧墙外侧固端水平配筋。

M=MCXS=44.10 kN·m，x=15.24 mm<ξbh0，AS=605.37 mm2。

7 结语

长期的设计实践中，在充分考虑覆土厚度,永久荷载,小室自重、土压力、可变荷载,汽车荷载、消防车荷载、堆放荷载等多种影响内力计算因素的情况下，利用双向板弹性计算理论对混凝土小室侧墙、底板的弯矩进行计算，可以使混凝土小室侧墙、底板的配筋设计更加合理，从而达到经济配筋的目的。我们在今后的设计工作中还将继续应用该方法。

[1] GB 50009—2012，建筑结构荷载规范.

[2] GB 50010—2010，混凝土结构设计规范.

[3] 《给水排水工程结构设计手册》编委会.给水排水工程结构设计手册.北京：中国建筑工业出版社，2007.

[4] 90JG结构设计手册.北京：北京市建筑设计研究院，1990.

The reinforcement calculation of common concrete chambers in thermal engineering

Guo Meng

(TaiyuanHeatingPowerCo.,Taiyuan030012,China)

This paper introduced the related concepts of concrete chambers, based on the elastic calculation theory of two-way slab, made calculation and analysis on concrete chambers side wall, plate bending moment, and combining with specific examples made detailed description, in order to make concrete chamber side wall, plate reinforcement design more scientific, reasonable, so as to achieve the aim of reinforcement.

concrete chambers, load, bending moment, reinforcement calculation

2015-09-13

郭 蒙(1980- )，女，工程师

1009-6825(2015)33-0044-03

TU755

A