除臭设备设计计算书讲解
8、除臭设备设计计算书
8.1、生物除臭塔的容量计算
1#生物除臭系统
参数招标要求计算过程
序
号太仓市港城组团污水处理厂改扩建工程设备采购、安装项目
1 2 设备尺寸
处理能力
2.5×2.0×
3.0m
2000m3/h Q=2000m3/h
V=处理能力Q/（滤床接触面积m2）/S=2000/
（2.5×2）/3600=0.1111m/s
3 空塔流速＜0.2 m/s
臭气停留
时间4
5 ≥12s S=填料高度H/空塔流速 V(s)=1.6/0.1111=14.4S 炭质填料风阻220Pa/m×填料高度 1.6m=352Pa
设备风阻＜600Pa
2#生物除臭系统
参数
序
招标要求计算过程
号太仓市港城组团污水处理厂改扩建工程设备采购、安装项目
1 2 设备尺寸
处理能力
4.0×2.0×3.0m
3000m3/h Q=3000m3/h
V=处理能力Q/（滤床接触面积m2）/S=3000/
（4×2）/3600=0.1041m/s
3 空塔流速＜0.2 m/s
臭气停留
时间4
5 ≥12s S=填料高度H/空塔流速 V(s)=1.6/0.1041=15.36S 炭质填料风阻220Pa/m×填料高度 1.6m=352Pa
设备风阻＜600Pa
3#生物除臭系统
参数招标要求计算过程
序
号太仓市港城组团污水处理厂改扩建工程设备采购、安装项目
1 2 设备尺寸
处理能力
7.5×3.0×3.3m（两台）
20000m3/h Q=20000m3/h
V=处理能力Q/2（滤床接触面积m2）/S=10000/
（7.5×3.0）/3600=0.1234m/s
3 空塔流速＜0.2 m/s
臭气停留
时间4
5 ≥12s S=填料高度H/空塔流速 V(s)=1.7/0.1234=13.77S 炭质填料风阻220Pa/m×填料高度 1.7m=374Pa
设备风阻＜600Pa
4#生物除臭系统
参数
序
招标要求计算过程
号太仓市港城组团污水处理厂改扩建工程设备采购、安装项目
1 2 设备尺寸
处理能力
7.5×3.0×3.0m（两台）
18000m3/h Q=18000m3/h
V=处理能力Q/2（滤床接触面积m2）/S=18000/
（7.5×3）/3600=0.1111m/s
3 空塔流速＜0.2 m/s
臭气停留
时间4
5 ≥12s S=填料高度H/空塔流速 V(s)=1.6/0.1111=14.4S 炭质填料风阻220Pa/m×填料高度 1.6m=352Pa
设备风阻＜600Pa
8.2、喷淋散水量(加湿)的计算
生物除臭设备采用生物滤池除臭形式，池体上部设有检修窗，进卸料口，侧面设有观察窗等，其具体计算如下：
1号除臭单元总风量：2000m 3/h ，设计 1套 8.0×5.0×3.0m 生物滤池除臭设备。
根据《环保设备设计手册》，实际选用液气比为：G/L=500
再根据《化工工艺设计手册》，额定流量取正常流量的 1.0~1.1倍，因此我司选用 液气比为 G/L=500。 则循环水泵流量为
a: Q 水泵=L/G×Q 气量=2000/500=4m 3/h
因此，选用水泵参数：流量为 4m 3/h ，扬程为 15m ，功率为 0.55kW 。 同理可得喷淋水泵及 2#、3#、4#系统的散水量的计算过程。
8.3、化学除臭系统能力计算
已知条件：
处理风量：V h =2000m 3/h 水的密度（20℃）ρL =998.2 kg/m 3 废气温度，常温 T=20℃
废气密度（20℃，按空气密度计）ρV =1.205 kg/m 3 水的密度和液体的密度之比? =1
填料因子（1/m ）φ =274（空心多面球 Φ50） 液体粘度（mPa·S ）μ L =1.005（20℃） 相关计算： 1）泛点气速 u f
0.5
? ρ ? 由 L =0.0632查填料塔泛点和压降通用关系图乱堆填料泛点线可得 ? ? h
V h L ρ ? ? V u f 2?φρ V g ρL μ 0.2
L
=0.037；
（1）
根据已知条件，并由式（1）可计算出泛点气速 u f =1.15m/s 2）塔体相关计算
取设计气速为泛点气速 70%，则 u=0.805m/s ，取 0.8 m/s 在设计气速下，喷淋塔截面积 A=V h /u=0.7m 2
喷淋塔为卧式，故设计为矩形截面，则截面为 0.7m×1m 。 2）塔设备有效高度 h 计算
设备设计停留时间 t=1.5s （填料段）
则在设计气速下，设备填料层高度 h=u*t=1.44m ；取 h=1.5m ，另设备底部水箱及布气 段高度取 h 1=0.9m ，除雾层高度 h 2=0.2，喷淋所需高度 h 3=0.4m ，塔设备高度 H=h+h 1+h 2+ h 3=1.5+0.9+0.2+0.4=3.0m 。 3）液体喷淋量核算： 采用水为吸收剂。
由液气比（L/ m 3）一般为 2~3之间，这里取 2 则喷淋水量 L h =V h *2=4 m 3/h 4）压降计算
填料层高度：取 1~1.5m ，这里为 1.5m;填料为 Φ50空心多面球
0.5
? ρ ? =0.0632； u 2 ?φρ V μL 0.2 =0.018；查填料塔泛点和压降通用关 在设计气速下， L ?
? h
L V h ρ V g ρL ? ? 系图可知每米填料压降约 ΔP=300Pa 5）喷嘴数量 n 喷嘴覆盖面积 A 0； 2
θ
A 0 = πH 2 tg
（3）
2
其中，H 为喷嘴距离填料高度 m （这里取 H=0.3m ）
θ为喷嘴喷雾角度（根据喷嘴不同有 120°、90°、60°等，这里可选 θ=90°） 喷嘴数量 n n = αA （4）
A 0
α为喷淋覆盖率，一般取 200%~300%（这里取 α=300%） A 为塔截面积 m 2
A 0为单个喷嘴覆盖面积 m 2
根据公式（3）可得 A 0=0.283，由（4）可计算出 n=6.14，圆整后得喷嘴数量 7个。由 于喷淋水量为 4m 3/h,则每个喷嘴的小时喷淋量为 4/7=0.57 m 3/h
8.4、加药系统计算
污水处理厂高峰浓度经验值，在化学除臭设备正常运转的情况下，当进口 H 2S 浓
度在 20ppm 和设计空气流量时，须能达到 99%的最终除去率。
H 2S ： NH 3：
15~30mg/m 3 10~15mg/m 3
臭味浓度： 2000~5000 已知条件：
25%NaOH 密度（20℃）：ρ1=1.28g/cm 3 93%H 2SO 4密度（20℃）：ρ2=1.83g/cm 3 12%NaClO 密度（20℃）：ρ3=1.1g/cm 3 H 2S 初始浓度：30mg/m 3 NH 3初始浓度：15mg/m 3
1#化学除臭设备(废气处理量 2000m 3/h)：
根据化学反应式
H 2S + 2NaOH → Na 2S + 2H 2O Na 2S + 4NaClO → Na 2SO 4 + 4NaCl
2NH 3 + H 2SO 4 →（NH 4）2SO 4 1) 2)
3)
由已知条件及式 1），可计算 H 2S 去除 99%后 NaOH 消耗量 99%?Q 废气 ?C H 2S ? 2? 40
M NaOH = =140 g/h
34
由 25%NaOH 密度为 1.28g/cm 3，可计算出 25%NaOH 消耗量为 140/(1.28*25%*1000)=0.45L/h
由已知条件及式 2），可计算 NaClO 消耗量 99%?Q 废气 ?C H 2S ?78 ? 4?74.5
=526 g/h
M NaClO = 34 78
由 12%NaClO 密度为 1.1g/cm 3，可计算出 12%NaClO 消耗量为 526/(1.1*12%*1000)=4L/h
由已知条件及式 3），可计算 NH 3去除 98%后 H 2SO 4消耗量 98%?Q 废气 ?C NH ?98
M H2SO4 = 3
=85 g/h
2?17
由 93% H 2SO 4密度为 1.83g/cm 3，可计算 93% H 2SO 4消耗量为 85/(1.83*93%*1000)=0.05L/h
2#化学除臭设备(废气处理量 3000m 3/h)：
根据化学反应式
H 2S + 2NaOH → Na 2S + 2H 2O Na 2S + 4NaClO → Na 2SO 4 + 4NaCl 2NH 3 + H 2SO 4 →（NH 4）2SO 4
1)
2)
3)
由已知条件及式 1），可计算 H 2S 去除 99%后 NaOH 消耗量 99%?Q 废气 ?C H 2S ? 2? 40
M NaOH = =210 g/h
34
由 25%NaOH 密度为 1.28g/cm 3，可计算出 25%NaOH 消耗量为 210/(1.28*25%*1000)=0.66L/h
由已知条件及式 2），可计算 NaClO 消耗量 99%?Q 废气 ?C H 2S ?78 ? 4?74.5
=789 g/h
M NaClO = 34 78
由 12%NaClO 密度为 1.1g/cm 3，可计算出 12%NaClO 消耗量为 789/(1.1*12%*1000)=6L/h
由已知条件及式 3），可计算 NH 3去除 98%后 H 2SO 4消耗量 98%?Q 废气 ?C NH ?98
M H2SO4 = 3
=127 g/h
2?17
由 93% H 2SO 4密度为 1.83g/cm 3，可计算 93% H 2SO 4消耗量为 127/(1.83*93%*1000)=0.075L/h
3#化学除臭设备(废气处理量 20000m 3/h)：
根据化学反应式
H 2S + 2NaOH → Na 2S + 2H 2O Na 2S + 4NaClO → Na 2SO 4 + 4NaCl 2NH 3 + H 2SO 4 →（NH 4）2SO 4
1)
2)
3)
由已知条件及式 1），可计算 H 2S 去除 99%后 NaOH 消耗量 99%?Q 废气 ?C H 2S ? 2? 40
M NaOH = =1398 g/h
34
由 25%NaOH 密度为 1.28g/cm 3，可计算出 25%NaOH 消耗量为 1398/(1.28*25%*1000)=4.4L/h
由已知条件及式 2），可计算 NaClO 消耗量
99%?Q 废气 ?C H 2S ?78 ? 4?74.5
=5259 g/h
M NaClO = 34 78
由 12%NaClO 密度为 1.1g/cm 3，可计算出 12%NaClO 消耗量为 5259/(1.1*12%*1000)=40L/h
由已知条件及式 3），可计算 NH 3去除 98%后 H 2SO 4消耗量 98%?Q 废气 ?C NH ?98
M H2SO4 = 3
=848 g/h
2?17
由 93% H 2SO 4密度为 1.83g/cm 3，可计算 93% H 2SO 4消耗量为 848/(1.83*93%*1000)=0.5L/h
4#化学除臭设备(废气处理量 18000m 3/h)：
根据化学反应式
H 2S + 2NaOH → Na 2S + 2H 2O Na 2S + 4NaClO → Na 2SO 4 + 4NaCl 2NH 3 + H 2SO 4 →（NH 4）2SO 4 3)
1)
2)
由已知条件及式 1），可计算 H 2S 去除 99%后 NaOH 消耗量 99%?Q 废气 ?C H 2S ? 2? 40
M NaOH = =1258 g/h
34
由 25%NaOH 密度为 1.28g/cm 3，可计算出 25%NaOH 消耗量为 1258/(1.28*25%*1000)=3.95L/h
由已知条件及式 2），可计算 NaClO 消耗量 99%?Q 废气 ?C H 2S ?78 ? 4?74.5
=4733 g/h
M NaClO = 34 78
由 12%NaClO 密度为 1.1g/cm 3，可计算出 12%NaClO 消耗量为 4733/(1.1*12%*1000)=36L/h
由已知条件及式 3），可计算 NH 3去除 98%后 H 2SO 4消耗量 98%?Q 废气 ?C NH ?98
M H2SO4 = 3
=767 g/h
2?17
由 93% H 2SO 4密度为 1.83g/cm 3，可计算 93% H 2SO 4消耗量为 767/(1.83*93%*1000)=0.45L/h
8.5、除臭风机能力计算
生物除臭设备采用生物滤池除臭形式，池体上部设有检修窗，进卸料口，侧面设
有观察窗等，其具体计算如下：
1号除臭单元总风量：2000m 3/h ，设计 1台风机，技术参数： Q=2000m3/h,P=1900Pa,N=4Kw 。 风机选型计算
恶臭气体通过收集输送系统，通过风机的抽吸作用进入生物除臭设备，现对风机 进行全压计算。 管道阻力计算
总设计风量为 Q=2000 m 3/h ，计算公式如下： 风管流速计算：
Q ：管段风量-------m 3/h ； A ：管段截面积-------m 2， A=Πd 2/4，d 为风管半径
沿程摩擦压力损失：
h = λ l u 2
= h ?l f
d 2g h ：比压阻-------
引风管主要管段 1：
Q=2000m 3/h ，查管道内气体最低速度表，取 V=12m/s ，则风管截面积为：
Q 2000m /h 3
= 0.069m
A = 3600?V = 2
8m / s ?3600s 得 r=0.149m ，取整得 d=0.298m ，选 DN300管径。 验证气体流速：
Q
2000m /h 3
= 8.05m /S
V = 3600? A = 0.069?3600s 可知，符合招标文件要求，
查表可查得各管段的管径及沿程阻力，如下表所示。
主管道沿程阻力计算表
序 号 1 流量 (m 3/h) 2000 1300 700 数量 (米) 5 单位长度阻沿程阻力 主要技术规格流速（m/s ）
力(Pa) (Pa) ?300 ?300 8.05 5.8 3.01 15 2 65 1.27 83 3 52 ?200 6.18 5.41
2.14 111 153 362 4
300
60
?150 2.55
管道动压 Pa 合计沿程阻力 Pa
362
各管件局部摩擦系数（查手册）为：风管入口 ，根据局部阻力计算公式
，90°弯头、三通
，软
接
得到各局部阻力损失统计结果如下： 管道局部阻力损失计算表
序号 局部阻力 风阀 个数 单个阻力 Pa
阻力 Pa 1 2 3 4
4 10 10 10 8
40 490 10 弯头、三通 软接 49 1 变径
8
64 合计总阻力 Pa
604
综上所述，管道阻力=沿程阻力+局部阻力=362+604=966Pa 。 设备阻力计算
生物滤床阻力计算
查表可得以下参数：
颗粒体积表面积平均直径（米）： 0.003
气体密度（千克/立方米）：1.2
气体粘度（帕·秒）×10-5: 1.81
空床空隙率（%）：0.51
通过上述公式计算可得雷诺系数R em=9.4712，阻力系数f=17.59，从而固定床阻力损失P为352Pa。总设备阻力=352*2=704Pa
风机设计选型
综合设备阻力、管道阻力及烟囱段阻力，则系统总风压损失约为1373Pa。根据招标文件要求，风压在最大臭气量的条件下，具有高于系统压力损失10%的余量，风压损失如下表所示：
设备阻力管道阻力设计余量 10% 风压损失
704Pa 966Pa 167Pa 1837Pa
风压取整得2000Pa。综上所述并且风量根据招标文件要求，风机风量为2000m3/h，风压为1900Pa，功率：4kW，品牌：台湾顶裕风机。
同理可算2/3/4号除臭单元的风机能力计算过程。
独立基础设计计算书
目录 1 基本条件的确定 (2) 2 确定基础埋深 (2) 2.1设计冻深 (2) 2.2选择基础埋深 (2) 3 确定基础类型及材料 (2) 4 确定基础底面尺寸 (2) 4.1确定B柱基底尺寸 (2) 4.2确定C柱基底尺寸 (3) 5 软弱下卧层验算 (3) 5.1 B柱软弱下卧层验算 (3) 5.2 C柱软弱下卧层验算 (4) 6 计算柱基础沉降 (4) 6.1计算B柱基础沉降 (4) 6.2计算C柱基础沉降 (6) 7 按允许沉降量调整基底尺寸 (7) 8 基础高度验算 (8) 8.1 B柱基础高度验算 (9) 8.2 C柱基础高度验算 (10) 9 配筋计算 (12) 9.1 B柱配筋计算 (12) 9.2 C柱配筋计算 (14)
1 基本条件确定 人工填土不能作为持力层，选用亚粘土作为持力层。 2 确定基础埋深 2.1设计冻深 ???Z =Z zw zs o d ψψze ψ=2.01.000.950.90???1.71=m 2.2选择基础埋深 根据设计任务书中给出的数据，人工填土d 1.5m =，因持力层应选在亚粘土层处，故取0m .2d = 3 确定基础类型及材料 基础类型为：柱下独立基础 基础材料：混凝土采用C25，钢筋采用HPB235。 4 确定基础底面尺寸 根据亚粘土e=0.95，l I 0.65=，查表得0, 1.0b d ηη==。因d=2.0m 。 基础底面以上土的加权平均重度： 1[18.0 1.519.0(2.0 1.5)]/2.018.25o γ=?+?-=3/m KN 地基承载力特征值a f （先不考虑对基础宽度进行修正）： 11(0.5)150 1.018.25(2.00.5)177.38a a d m f f d ηγ=+?-=+??-=a KP 4.1 确定B 柱基底尺寸 202400 17.47.177.3820 2.0 K a G F A m f d γ≥ ==--?由于偏心力矩不大，基础底面面积按 20％增大，即A=1.20A =20.962m 。一般l/b=1.2～2.0，初步选择基础底面尺寸： 25.4 3.921.06m 3.9A l b b m =?=?==，虽然>m 3,但b η=0不需要对a f 进行修正。 4.1.1持力层承载力验算 基础和回填土重：20 2.021.06842.4G G dA KN γ==??= 偏心距：2100.0652400842.4k e m = =+ 第三部分 设备设计计算与选型 3.1苯∕甲苯精馏塔的设计计算 通过计算D=1.435kmol/h ， η=F D F D x x ，设%98=η可知原料液的处理量为F=7.325kmol/h ，由于每小时处理量很小，所以先储存在储罐里，等20小时后再精馏。故D=28.7h koml ,F=146.5kmol/h ,组分为18.0x =F ,要求塔顶馏出液的组成为90.0x D =,塔底釜液的组成为01.0x W =。 设计条件如下： 操作压力:4kPa （塔顶表压）； 进料热状况:自选； 回流比:自选； 单板压降:≤0.7kPa ； 全塔压降:%52=T E 。 3.1.1精馏塔的物料衡算 (1) 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 苯的摩尔质量 11.78M A =kg/kmol 甲苯的摩尔质量 13.92M B =kg/kmol 18.0x =F 90.0x D = 01.0x W = (2) 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 =F M 0.18×78.11+(1-0.18)×92.13=89.606kg/kmol =D M 0.9×78.11+(1-0.9)×92.13=79.512kg/kmol =W M 0.01×78.11+(1-0.01)×92.13=91.9898kg/kmol (3) 物料衡算 原料处理量 F=146.5kmol/h 总物料衡算 146.5=D+W 苯物料衡算 146.5×0.18=0.9×D+0.01×W 联立解得 D=27.89kmol/h W=118.52kmol/h 3.1.2 塔板数的确定 (1)理论板层数T N 的求取 苯—甲苯属理想物系，可采用图解法求理论板层数。 ①由物性手册查得苯—甲苯物系的气液平衡数据，绘出x —y 图，见下图3.1 图3.1图解法求理论板层数 ②求最小回流比及操作回流比。 采用作图法求最小回流比。在图中对角线上，自点e （0.45，0.45）作垂线ef 即为进料线（q 线），该线与平衡线的交点坐标为 667.0y q = 450.0x q = 故最小回流比为 1.1217 .0233 .045.0667.0667.09.0x y y x q q q min ==--= --= D R 取操作回流比为 R=22.21.12min =?=R ③求精馏塔的气、液相负荷 L=RD=2.2×27.89=61.358kmol/h 基础计算书 C 轴交3轴DJ P 01计算 一、计算修正后的地基承载力特征值 选择第一层粉土为持力层，地基承载力特征值fak=120 kPa ，ηd=2.0，rm=17.7kN/m 3, d=1.05m ，初步确定埋深d=1.5m ，室内外高差0.45m 。 根据《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011) 式5.2.4 计算 修正后的抗震地基承载力特征值 = 139(kPa)； 二、初步选择基底尺寸 A ≧Fk fa ?γG A ≧ 949139?20×1.5 =8.7㎡ 取独立基础基础地面a=b=3000mm 。采用坡型独立基础，初选基础高度600mm ，第一阶h 1=350mm ，第二阶h 2=250mm 。 三、作用在基础顶部荷载标准值 结构重要性系数: γo=1.0 基础混凝土等级:C30 ft_b=1.43N/mm 2 fc_b=14.3N/mm 2 柱混凝土等级: C30 ft_c=1.43N/mm 2 fc_c=14.3N/mm 2 钢筋级别: HRB400 fy=360N/mm 2 矩形柱宽 bc=500mm 矩形柱高 hc=500mm 纵筋合力点至近边距离: as=40mm 最小配筋率: ρmin=0.150% Fgk=949.000kN Fqk=0.000kN Mgxk=14.000kN*m Mqxk=0.000kN*m Mgyk=25.000kN*m Mqyk=0.000kN*m Vgxk=45.000kN Vqxk=0.000kN Vgyk=17.000kN Vqyk=0.000kN 永久荷载分项系数rg=1.20 可变荷载分项系数rq=1.40 Fk=Fgk+Fqk=949.000+(0.000)=949.000kN Mxk=Mgxk+Fgk*(B2-B1)/2+Mqxk+Fqk*(B2-B1)/2 =14.000+949.000*(1.500-1.500)/2+(0.000)+0.000*(1.500-1.500)/2 =14.000kN*m Myk=Mgyk+Fgk*(A2-A1)/2+Mqyk+Fqk*(A2-A1)/2 =25.000+949.000*(1.500-1.500)/2+(0.000)+0.000*(1.500-1.500)/2 =25.000kN*m Vxk=Vgxk+Vqxk=45.000+(0.000)=45.000kN Vyk=Vgyk+Vqyk=17.000+(0.000)=17.000kN F1=rg*Fgk+rq*Fqk=1.20*(949.000)+1.40*(0.000)=1138.800kN Mx1=rg*(Mgxk+Fgk*(B2-B1)/2)+rq*(Mqxk+Fqk*(B2-B1)/2) =1.20*(14.000+949.000*(1.500-1.500)/2)+1.40*(0.000+0.000*(1.500-1.500)/2) =16.800kN*m My1=rg*(Mgyk+Fgk*(A2-A1)/2)+rq*(Mqyk+Fqk*(A2-A1)/2) ++=f a f ak b ()-b 3d m ( )-d 0.5 1. 厌氧塔的设计计算 1.1 反应器结构尺寸设计计算 （1） 反应器的有效容积 设计容积负荷为 5.0 /( 3 / ) N v kgCOD m d 进出水 COD 浓度 C 0 2000( mg / L) ， E=0.70 QC 0 E 3000 20 0.70 8400m 3 3 V= 5.0 ，取为 8400 m N v 式中 Q ——设计处理流量 m 3 / d C 0——进出水 CO D 浓度 kgCOD/ 3 m E ——去除率 N V ——容积负荷 （2） 反应器的形状和尺寸。 工程设计反应器 3 座，横截面积为圆形。 1） 反应器有效高为 h 17.0m 则 横截面积： S V 有效 8400 ＝495(m 2 ) h 17.0 单池面积： S i S 495 165(m 2 ) n 3 2) 单池从布水均匀性和经济性考虑，高、直径比在 1.2 ： 1 以下较合适。 设直径 D 15 m ，则高 h D*1.2 15 * 1.2m 18 ，设计中取 h 18m 单池截面积： S i ' 3.14 * ( D )2 h 3.14 7.52 176.6( m 2 ) 2 设计反应器总高 H 18m ，其中超高 1.0 m 单池总容积： V i S i ' H ' 176.6 (18.0 1.0) 3000( m 3 ) 单个反应器实际尺寸： D H φ15m 18m 反应器总池面积： S S i ' n 176.6 3 529.8(m 2 ) 反应器总容积： V V 'i n 3000 3 9000(m 3 ) 目录 一、基本设计资料 (1) 二、设计内容： (1) （一）中墩及基础尺寸拟定 (1) 1.墩帽尺寸拟定 (1) 2.墩身尺寸确定 (2) 3基础尺寸确定.................................. - 4 - （二）墩帽局部受压验算. (4) 1.上部构造自重 (4) 2.墩身自重计算 (4) 3.浮力计算 (5) 4.活载计算 (5) 5.水平荷载计算 (7) 6.墩帽局部受压验算 (8) （三）墩身底截面验算 (9) 1.正截面强度验算 (9) 2.基底应力验算 (10) 3.稳定性验算.................................. - 10 - 4.沉降量验算.................................. - 10 - 5.墩顶水平位移验算............................ - 10 - 混凝土实体中墩与扩大基础设计 一、基本设计资料 1.设计荷载标准：公路II级 2.上部结构： 上部结构采用装配式后张法预应力混凝土简支T梁。跨径40m，计算跨径38.80m，梁长39.96m，梁高230cm，支座尺寸25cm×35cm×4.9cm（支座为板式橡胶支座，尺寸为顺×横×高），主梁间距160cm，桥面净宽为7+2×0.75m，一孔上部结构荷载为5070kN。 3.水文资料： 设计水位182.7m 河床标高177.65m; 一般冲刷度 1.60m; 局部冲刷深度2.80m。 4.地质资料： 表层3米厚为软塑粘性土，其液性指数I L=0.8；孔隙比e=0.7；容重γ=18.0kN/m3，以下为砾砂，中密γ=19.7kN/m3。 二、设计内容： （一）中墩及基础尺寸拟定 1.墩帽尺寸拟定（采用20号混凝土） 顺桥向墩帽宽度：b≥f + a +2c1 + 2c2 f = 40m(跨径)－38.80m(计算跨径)＝1.20m 支座顺桥向宽度a = 0.25m 查表2-1 c1=0.1m c2=0.2m b =1.20 + 0.25 + 2×0.1 + 2×0.2=2.05m 按抗震要求：b/2 ≥ 50+L(跨径) =50+40=90cm b =2.05m 则取满足上述要求的墩帽宽度b=2.05m 横桥向墩帽宽： 矩形：B = 两侧主梁间距 + a + 2c1 + 2c2 =1.6×4+ 0.35 + 2×0.1+ 2×0.2=7.35m 圆端形：B=7.35 + b =7.35+2.05=9.4m 锥形基础计算 项目名称_____________日期_____________ 设计者_____________校对者_____________ 一、设计依据 《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2002)① 《混凝土结构设计规范》 (GB50010-2010)② 《简明高层钢筋混凝土结构设计手册》李国胜 二、示意图 三、计算信息 构件编号: JC-1 计算类型: 验算截面尺寸 1. 几何参数 矩形柱宽bc=600mm 矩形柱高hc=1170mm 基础端部高度h1=200mm 基础根部高度h2=150mm 基础长度B1=1200mm B2=1200mm 基础宽度A1=1800mm A2=1800mm 2. 材料信息 基础混凝土等级: C30 ft_b=1.43N/mm2fc_b=14.3N/mm2 柱混凝土等级: C30 ft_c=1.43N/mm2fc_c=14.3N/mm2 钢筋级别: HRB400 fy=360N/mm2 3. 计算信息 结构重要性系数: γo=1.0 基础埋深: dh=1.800m 纵筋合力点至近边距离: as=40mm 基础及其上覆土的平均容重: γ=18.000kN/m3 最小配筋率: ρmin=0.150% 4. 作用在基础顶部荷载标准值 Fgk=201.000kN Fqk=0.000kN Mgxk=234.000kN*m Mqxk=0.000kN*m Mgyk=0.000kN*m Mqyk=0.000kN*m Vgxk=59.000kN Vqxk=0.000kN Vgyk=0.000kN Vqyk=0.000kN 永久荷载分项系数rg=1.20 可变荷载分项系数rq=1.40 Fk=Fgk+Fqk=201.000+(0.000)=201.000kN Mxk=Mgxk+Fgk*(B2-B1)/2+Mqxk+Fqk*(B2-B1)/2 =234.000+201.000*(1.200-1.200)/2+(0.000)+0.000*(1.200-1.200)/2 =234.000kN*m Myk=Mgyk+Fgk*(A2-A1)/2+Mqyk+Fqk*(A2-A1)/2 =0.000+201.000*(1.800-1.800)/2+(0.000)+0.000*(1.800-1.800)/2 =0.000kN*m Vxk=Vgxk+Vqxk=59.000+(0.000)=59.000kN Vyk=Vgyk+Vqyk=0.000+(0.000)=0.000kN F1=rg*Fgk+rq*Fqk=1.20*(201.000)+1.40*(0.000)=241.200kN Mx1=rg*(Mgxk+Fgk*(B2-B1)/2)+rq*(Mqxk+Fqk*(B2-B1)/2) =1.20*(234.000+201.000*(1.200-1.200)/2)+1.40*(0.000+0.000*(1.200-1.200)/2) =280.800kN*m My1=rg*(Mgyk+Fgk*(A2-A1)/2)+rq*(Mqyk+Fqk*(A2-A1)/2) =1.20*(0.000+201.000*(1.800-1.800)/2)+1.40*(0.000+0.000*(1.800-1.800)/2) =0.000kN*m Vx1=rg*Vgxk+rq*Vqxk=1.20*(59.000)+1.40*(0.000)=70.800kN Vy1=rg*Vgyk+rq*Vqyk=1.20*(0.000)+1.40*(0.000)=0.000kN F2=1.35*Fk=1.35*201.000=271.350kN Mx2=1.35*Mxk=1.35*234.000=315.900kN*m My2=1.35*Myk=1.35*(0.000)=0.000kN*m Vx2=1.35*Vxk=1.35*59.000=79.650kN Vy2=1.35*Vyk=1.35*(0.000)=0.000kN F=max(|F1|,|F2|)=max(|241.200|,|271.350|)=271.350kN Mx=max(|Mx1|,|Mx2|)=max(|280.800|,|315.900|)=315.900kN*m My=max(|My1|,|My2|)=max(|0.000|,|0.000|)=0.000kN*m Vx=max(|Vx1|,|Vx2|)=max(|70.800|,|79.650|)=79.650kN Vy=max(|Vy1|,|Vy2|)=max(|0.000|,|0.000|)=0.000kN 5. 修正后的地基承载力特征值 fa=106.900kPa 四、计算参数 1. 基础总长 Bx=B1+B2=1.200+1.200= 2.400m 2. 基础总宽 By=A1+A2=1.800+1.800= 3.600m 3. 基础总高 H=h1+h2=0.200+0.150=0.350m 4. 底板配筋计算高度 ho=h1+h2-as=0.200+0.150-0.040=0.310m 5. 基础底面积 A=Bx*By=2.400*3.600=8.640m2 6. Gk=γ*Bx*By*dh=18.000*2.400*3.600*1.800=279.936kN 8、除臭设备设计计算书 8.1、生物除臭塔的容量计算 1#生物除臭系统 参数招标要求计算过程 序 号太仓市港城组团污水处理厂改扩建工程设备采购、安装项目 1 2 设备尺寸 处理能力 2.5×2.0× 3.0m 2000m3/h Q=2000m3/h V=处理能力Q/（滤床接触面积m2）/S=2000/ （2.5×2）/3600=0.1111m/s 3 空塔流速＜0.2 m/s 臭气停留 时间4 5 ≥12s S=填料高度H/空塔流速 V(s)=1.6/0.1111=14.4S 炭质填料风阻220Pa/m×填料高度 1.6m=352Pa 设备风阻＜600Pa 2#生物除臭系统 参数 序 招标要求计算过程 号太仓市港城组团污水处理厂改扩建工程设备采购、安装项目 1 2 设备尺寸 处理能力 4.0×2.0×3.0m 3000m3/h Q=3000m3/h V=处理能力Q/（滤床接触面积m2）/S=3000/ （4×2）/3600=0.1041m/s 3 空塔流速＜0.2 m/s 臭气停留 时间4 5 ≥12s S=填料高度H/空塔流速 V(s)=1.6/0.1041=15.36S 炭质填料风阻220Pa/m×填料高度 1.6m=352Pa 设备风阻＜600Pa 3#生物除臭系统 参数招标要求计算过程 序 号太仓市港城组团污水处理厂改扩建工程设备采购、安装项目 1 2 设备尺寸 处理能力 7.5×3.0×3.3m（两台） 20000m3/h Q=20000m3/h V=处理能力Q/2（滤床接触面积m2）/S=10000/ （7.5×3.0）/3600=0.1234m/s 3 空塔流速＜0.2 m/s 臭气停留 时间4 5 ≥12s S=填料高度H/空塔流速 V(s)=1.7/0.1234=13.77S 炭质填料风阻220Pa/m×填料高度 1.7m=374Pa 设备风阻＜600Pa 4#生物除臭系统 参数 序 招标要求计算过程 号太仓市港城组团污水处理厂改扩建工程设备采购、安装项目 1 2 设备尺寸 处理能力 7.5×3.0×3.0m（两台） 18000m3/h Q=18000m3/h V=处理能力Q/2（滤床接触面积m2）/S=18000/ （7.5×3）/3600=0.1111m/s 3 空塔流速＜0.2 m/s 臭气停留 时间4 5 ≥12s S=填料高度H/空塔流速 V(s)=1.6/0.1111=14.4S 炭质填料风阻220Pa/m×填料高度 1.6m=352Pa 设备风阻＜600Pa 8.2、喷淋散水量(加湿)的计算 生物除臭设备采用生物滤池除臭形式，池体上部设有检修窗，进卸料口，侧面设有观察窗等，其具体计算如下： 1.厌氧塔的设计计算 1.1反应器结构尺寸设计计算 （1） 反应器的有效容积 设计容积负荷为)//(0.53 d m kgCOD N v = 进出水COD 浓度)/(20000L mg C = ，E=0.70 V= 3 084000 .570 .0203000m N E QC v =??= ，取为84003 m 式中Q ——设计处理流量d m /3 C 0——进出水CO D 浓度kgCOD/3 m E ——去除率 N V ——容积负荷 （2） 反应器的形状和尺寸。 工程设计反应器3座，横截面积为圆形。 1） 反应器有效高为m h 0.17=则 横截面积：)(4950 .1784002 m h V S ＝有效 == 单池面积：)(1653 4952 m n S S i == = 2) 单池从布水均匀性和经济性考虑，高、直径比在1.2：1以下较合适。 设直径m D 15=，则高182.1*152.1*===m D h ，设计中取m h 18= 单池截面积：)(6.1765 .714.3)2 ( *14.32 2 2' m h D S i =?== 设计反应器总高m H 18=，其中超高1.0m 单池总容积：)(3000)0.10.18(6.176'3 ' m H S V i i =-?=?= 单个反应器实际尺寸：m m H D 1815?=?φ 反应器总池面积：)(8.52936.1762 ' m n S S i =?=?= 反应器总容积：)(900033000'3 m n V V i =?=?= （3） 水力停留时间（HRT ）及水力负荷（r V ）v N h Q V t HRT 72243000 9000=?== )]./([24.03 6.1762430002 3h m m S Q V r =??= = 根据参考文献，对于颗粒污泥，水力负荷)./(9.01.02 3 h m m V r -=故符合要求。 1.7.2 三相分离器构造设计计算 （1） 沉淀区设计 根据一般设计要求，水流在沉淀室内表面负荷率)./(7.02 3 ' h m m q <沉淀室底部进水口表面负荷一般小于2.0)./(2 3 h m m 。 本工程设计中，与短边平行，沿长边每池布置8个集气罩，构成7个分离单元，则每池设置7个三项分离器。 三项分离器长度：)(16' m b l == 每个单元宽度：)(57.27 187 ' m l b == = 沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积即2882m 沉淀区表面负荷率：)./(0.20.1)./(39.0288 58.1142 323h m m h m m S Q i -<== （2） 回流缝设计 设上下三角形集气罩斜面水平夹角α为55°，取m h 4.13= )(98.055 tan 4.1tan . 31m h b === α )(04.198.020.32 12m b b b =?-=-= 式中：b —单元三项分离器宽度，m ； 1b —下三角形集气罩底的宽度，m ； 2b —相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离（即污泥回流缝之 一），m ； 3h —下三角形集气罩的垂直高度，m ； 一、设计资料： 1、本设计的任务是设计一多层办公楼的钢筋混凝土柱下条形基础，框架柱的截面尺寸均为b×h=500mm×600mm，柱的平面布置如下图所示： 2、办公楼上部结构传至框架柱底面的荷载值标准值如下表所示： 注：表中轴力的单位为KN，弯矩的单位为KN.m；所有1、2、3轴号上的弯矩方向为逆时针、4、5、6轴号上的弯矩为顺时针，弯矩均作用在h方向上。 3、该建筑场地地表为一厚度为1.5m的杂填土层（容重为17kN/m3），其下为粘土层，粘土层承载力特征值为F ak=110kPa，地下水位很深，钢筋和混凝土的强度等级自定请设计此柱下条形基础并绘制施工图。 二、确定基础地面尺寸： 1、确定合理的基础长度： 设荷载合力到支座A的距离为x，如图1：则： x= ∑∑ ∑+ i i i i F M x F = 300 700 700 700 700 350 )5. 17 300 14 700 5. 10 700 7 700 5.3 700 0( + + + + + +? + ? + ? + ? + ? + =8.62m 图1 因为x=8.62m ? 2 1 a=0.5?17.5=8.75m ， 所以,由《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）8.3.1第2条规定条形基础端部应沿纵向从两端边柱外伸，外伸长度宜为边跨跨距的0.25:0.30倍取a 2=0.8m(与 4 1 l=0.25?3.5=0.875m 相近)。 为使荷载形心与基底形心重合，使基底压力分布较为均匀，并使各柱下弯矩与跨中弯 矩趋于均衡以利配筋，得条形基础总长为： L=2(a+a 2-x)=2?(17.5+0.8-8.62)=19.36m ≈19.4m a 1=L-a-a 2=19.4-17.5-0.8=1.1m 2、确定基础底板宽度b ： 竖向力合力标准值: ∑Ki F =350+700+700+700+700+300=3450kN 选择基础埋深为1.8m ，则 m γ=（17?1.5+0.3?19）÷1.8=17.33kN/m 3 深度修正后的地基承载力特征值为： ()5.0-+=d f f m d ak a γη=110+1.0?17.33?(1.8-0.5)=132.529kN 由地基承载力得到条形基础b 为： b ≥ )20(d f L F a Ki -∑= ) 8.120529.132(4.193450 ?-?=1.842m 取b=2m ，由于b ?3m ，不需要修正承载力和基础宽度。 a2 a a1 柱下独立基础设计 设计资料 本工程地质条件： 第一层土：城市杂填土 厚 第二层土：红粘土 厚，垂直水平分布较均匀，可塑状态，中等压缩性，地基承载力特征值fak=200Kpa 第三层土：强风化灰岩 ，fak=1200 Kpa 第四层土：中风化灰岩 fak=3000 Kpa 由于结构有两层地下室，地下室层高，采用柱下独立基础，故选中风化灰岩作为持力层。对于中风化岩石，不需要要对其进行宽度和深度修正，故a f =ak f =3000 Kpa 。 材料信息： 本柱下独立基础采用C 40混凝土，HRB400级钢筋。差混凝土规范知： C45混凝土：t f =mm2 , c f = N/mm2 HRB400级钢筋：y f =360 N/mm2 计算简图 独立基础计算简图如下： 基础埋深的确定 基础埋深：d= 基顶荷载的确定 由盈建科输出信息得到柱的内力设计值： M=? N= KN V= 对应的弯矩、轴力、剪力标准值： M k =M/==? N k =N/== KN V k =V/== KN 初步估算基底面积 A 05 .120300011775.33?-=?-≥d r f F G a k =设备设计计算与选型
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