玻璃钢水箱3 结构设计玻璃钢水箱3 结构设计.doc

3 结构设计 水箱结构设计主要通过结构强度、刚度计算来确定结构尺寸。设计要求是外形美观、施工方便、整体组装拆卸容易。 根据造型设计已经确定了水箱容积V=6.5m3，箱体直径2R=200cm，高H=220cm，水位高h=207cm，箱体厚度t，箱底厚度t，箱顶厚度t，水的密度γ=1.0×，人孔半径r=250mm，箱顶锥壳半顶角?=75°。 3.1水箱荷载分析 3.1.1设计载荷 (1) 静水压： 设计静水压，按水箱内的最高水位决定。静水压参照表3.1取值[4]。 表3.1 静水压取值 项 目 数 值 水箱高度/m 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 最高水位/m 0.7 1.2 1.6 2.1 2.6 静水压值/MPa 0.007 0.012 0.016 0.021 0.026 静水压 ： （3.1） 是静水压（MPa）；为水面高度（m）；水箱的最高水位是从水箱底部到溢流孔的高度。即该水箱静水压 (2)风压荷载 风压力按下式计算： （3.2） 式中—风压系数，矩形水箱取1.4； —风速压，与水箱离地高度有关。 ~时， （3.3） 时， （3.4） 即该水箱风压荷载计算如下： (3)雪荷载计算 雪荷载按表3.2取值。 表3.2 雪荷载取值 最大积雪深度/cm 每1cm厚雪质量/(kg/m2) 计算取值/(kg/m2) 30以内 1.0 30 50以内 1.5 75 100以内 2.0 200 已知，雪载荷取值。 (4)人荷载 人荷载以计算。 (5)地震荷载 设计只考虑水平方向地震波的影响，所以引起的地震水平分力计算公式如下： F=2 （3.5） Pw=γβKHh0xtanh×10-1 （3.6） Pb=γβKHh0×10-1 （3.7） 式中—水箱侧壁发生的变动水压，； —水箱底发生的变动水压，； —地震水平分力； —水的密度，； —水平震度，（为重力加速度，其值取） —水位，； —水箱长的1/2，cm； —到水面的深度，cm； —水箱底板边缘到水箱中心线的距离，cm； —水箱的反应系数（满水时一次固有周期在以下时）。 带入数据得： Pb=γβKHh0×10-1=-2.75MPa F=2=22.67MPa 3.1.2荷载组合 荷载组合按建筑规范最不利情况计算[5]。 3.1.3安全系数 安全系数的确定，可参照钢结构或混凝土结构设计标准[5]。强度计算的安全系数参照表3.3取值。 表3.3 强度计算的安全系数 名称 长期荷载 短期荷载 水压 8 4 挡板 应力 4 2.5 其他玻璃钢 3 2 补强零件 聚氯乙烯 3 2 聚乙烯 4.5 2 3.1.4强度计算项目 (1) 水箱主体 水箱的强度计算项目见表3.4 表3.4 水箱的强度计算项目 项目 检验内容 侧壁 静水压、变动水压、剪切、风压 挡板 底板 静水压、变动水压、剪切、风压 顶板 雪荷载、人荷载 补强材料 内部补强 静水压、变动水压、雪荷载、人荷载 外部补强 静水压、变动水压、风压 水箱安装处 地震荷载、风压 配管部件 地震荷载 (2)水箱基础计算 水箱基础按荷载条件对表3.5所列项目进行强度和变形计算、校核。 表3.5 水箱基础计算项目 项目 荷载条件 标准 基座变形 静水压、雪荷 最大变形小于5mm 基座梁应力 静水压、雪荷、地震荷载、风压 不超过许应应力 地脚的应力 静水压、雪荷、地震荷载、风压 不超过许应应力 支承的应力 静水压、雪荷、地震荷载、风压 不超过许应应力 底座、拉杆及其他 静水压、雪荷