第2次課-第2章_水電站廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、第二章 水電站廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計 水電站廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容包括： 主廠房的結(jié)構(gòu)布置設(shè)計； 整體穩(wěn)定分析、地基應(yīng)力校核； 構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定計算。 第一節(jié)第一節(jié) 主廠房的結(jié)構(gòu)布置設(shè)計主廠房的結(jié)構(gòu)布置設(shè)計 水電站廠房的結(jié)構(gòu)組成一、水電站廠房的結(jié)構(gòu)組成及作用 (一) 上部結(jié)構(gòu) 1、屋頂 (1) 屋面板：隔熱、遮陽、避風(fēng)雨； 預(yù)制鋼筋混凝土大型屋面板+隔熱層+防水層 +保護(hù)層 (2) 屋架或屋面大梁。 2、排架柱 承受屋架或屋面大梁、吊車梁、外墻傳來的荷載和排架柱自重，并將它們傳給廠房下部結(jié)構(gòu)的大體積混凝土。 3、吊車梁 承受吊車荷載（包括起吊部件在廠房內(nèi)部運(yùn)行時的移動集中垂直荷載），以及吊車在起重部件時，啟

2、動或制動時產(chǎn)生的縱、橫向水平荷載，并將它們傳給排架柱。 4、發(fā)電機(jī)層和安裝間樓板 發(fā)電機(jī)層樓板承受著自重、機(jī)電設(shè)備靜荷載和人的活荷載，傳給梁并部分傳發(fā)電機(jī)機(jī)座和水輪機(jī)層的排架柱。安裝間樓板承受自重、檢修或安裝時機(jī)組荷載和活荷載，傳到基礎(chǔ)。 5、圍護(hù)結(jié)構(gòu) (1) 外墻。承受風(fēng)荷載，并將它傳給排架柱或壁柱。 (2) 抗風(fēng)柱。承受廠房兩端山墻傳來的風(fēng)荷載，并將它傳給屋面大梁和基礎(chǔ)或廠房下部大體積混凝土塊體。 (3) 圈梁和連系梁。承受梁上磚墻傳下的荷載和自重，并傳給排架柱或壁柱。一、水電站廠房的結(jié)構(gòu)組成及作用 (二)下部結(jié)構(gòu) 1、發(fā)電機(jī)機(jī)墩 承受從發(fā)電機(jī)層樓板傳來的荷載和水輪發(fā)電機(jī)組等設(shè)備重量、水輪

3、機(jī)軸向水壓力和機(jī)墩自重，并將它們傳給座環(huán)和蝸殼外圍混凝土。 2、蝸殼和水輪機(jī)座環(huán)（固定導(dǎo)葉） 將機(jī)墩傳下來的荷載通過座環(huán)傳到尾水管上，另外水輪機(jī)層的設(shè)備重量和活荷載通過蝸殼頂板也傳到尾水管。 3、尾水管 承受水輪機(jī)座環(huán)和蝸殼頂板傳來的荷載，經(jīng)尾水管框架（尾水管頂板、閘墩、邊墩和底板構(gòu)成的）結(jié)構(gòu)再傳到基礎(chǔ)上。一、水電站廠房的結(jié)構(gòu)組成及作用二、廠房的受力和傳力系統(tǒng) (一) 廠房主要荷載 (1) 廠房結(jié)構(gòu)自重，壓力水管、蝸殼及尾水管內(nèi)水重； (2) 廠房內(nèi)機(jī)電設(shè)備自重，機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時的動荷載； (3) 靜水壓力： 尾水壓力，基底揚(yáng)壓力，壓力水管、蝸殼及尾水管內(nèi)的水壓力，永久縫內(nèi)的水壓力，河床式廠房的上游

4、水壓力； (4) 廠房四周的土壓力； (5) 活荷載：吊車運(yùn)輸荷載，人群荷載及運(yùn)輸工具荷載； (6) 溫度荷載； (7) 風(fēng)荷載； (8) 雪荷載； (9) 嚴(yán)寒地區(qū)的冰壓力； (10) 地震力。(二) 廠房的傳力系統(tǒng)三、廠房混凝土澆筑的分期和分塊 1. 廠房混凝土澆筑的分期 分期目的：由于機(jī)組到貨一般均遲于土建的施工期，為了適應(yīng)水輪發(fā)電機(jī)組的安裝要求，廠房中的混凝土需要分期澆筑，稱為一期和二期混凝土。 一期混凝土：底板、尾水管、尾水閘墩、尾水平臺、混凝土蝸殼外的混凝土、上下游邊墻、廠房構(gòu)架、吊車梁、部分樓板等，在施工時先期澆筑，以便利用吊車進(jìn)行機(jī)組安裝。 二期混凝土：為了機(jī)組安裝和埋件需要而

5、預(yù)留的，要等到機(jī)組和有關(guān)設(shè)備到貨后、尾水管圓錐鋼板內(nèi)襯和金屬蝸殼安裝完畢后，再進(jìn)行澆筑。二期混凝土包括金屬蝸殼外的部分混凝土、尾水管直錐段外包混凝土、機(jī)座、發(fā)電機(jī)風(fēng)罩外壁、部分樓層的樓板。 2混凝土澆筑分層、分塊 水電站廠房水下部分的混凝土屬于大體積塊體混凝土。其特點(diǎn)是現(xiàn)場澆筑量大，結(jié)構(gòu)幾何形狀復(fù)雜，基礎(chǔ)高差大，對裂縫要求嚴(yán)格。由于受混凝土澆筑能力的限制和為了適應(yīng)廠房形狀的變化，因此每期混凝土要分層分塊澆筑。 混凝土澆筑分層、分塊是為了便于施工和保證工程質(zhì)量。廠房混凝土分期分塊四、 廠房結(jié)構(gòu)的分縫和止水 1分縫 (1) 沉降伸縮縫為防止廠房地基不均勻沉陷，減小下部結(jié)構(gòu)受基礎(chǔ)約束產(chǎn)生的溫度和干縮

6、應(yīng)力，沿廠房長度方向設(shè)置的伸縮縫和沉降縫(永久縫)。 特點(diǎn)：一般都是貫通至地基，只在地基相當(dāng)好時，伸縮縫才僅設(shè)在水上部分，但也需每隔數(shù)道伸縮縫設(shè)一道貫通地基的沉降伸縮縫。 主副廠房、安裝間、尾水平臺間的分縫 (2(2）施工縫）施工縫根據(jù)施工條件設(shè)置的混凝土澆筑縫根據(jù)施工條件設(shè)置的混凝土澆筑縫( (臨臨時縫時縫) )。 巖基上大型廠房通常一臺機(jī)組段設(shè)一永久縫，中小巖基上大型廠房通常一臺機(jī)組段設(shè)一永久縫，中小型水電站可增至型水電站可增至2 23 3臺機(jī)組設(shè)一條永久縫。臺機(jī)組設(shè)一條永久縫。 在安裝間與主機(jī)房之間、主副廠房高低跨分界處，在安裝間與主機(jī)房之間、主副廠房高低跨分界處，由于荷載懸殊，需設(shè)沉降

7、縫。由于荷載懸殊，需設(shè)沉降縫。 壩后式廠房的廠壩之間常沿整個廠房的上游外側(cè)設(shè)壩后式廠房的廠壩之間常沿整個廠房的上游外側(cè)設(shè)一條貫通地基的縱縫。一條貫通地基的縱縫。 永久縫的寬度一般為永久縫的寬度一般為1 12cm2cm，軟基上可寬一些，但，軟基上可寬一些，但不超過不超過6cm 6cm 2 2止水止水 廠房水上部分的永久縫中常填充一定彈性的防滲、防廠房水上部分的永久縫中常填充一定彈性的防滲、防水材料，以防止在施工或運(yùn)行中被泥沙或雜物填死和水材料，以防止在施工或運(yùn)行中被泥沙或雜物填死和風(fēng)雨對廠房內(nèi)部的侵襲。風(fēng)雨對廠房內(nèi)部的侵襲。 廠房水下部的永久縫應(yīng)設(shè)置止水，以防止沿縫隙的滲廠房水下部的永久縫應(yīng)設(shè)置

8、止水，以防止沿縫隙的滲漏，重要部位設(shè)兩道止水，中間設(shè)瀝青井。止水布置漏，重要部位設(shè)兩道止水，中間設(shè)瀝青井。止水布置主要取決于廠房類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、地基特性等，應(yīng)采主要取決于廠房類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、地基特性等，應(yīng)采用可靠、耐久而經(jīng)濟(jì)的止水型式。用可靠、耐久而經(jīng)濟(jì)的止水型式。第二節(jié) 廠房整體穩(wěn)定及地基應(yīng)力 計算內(nèi)容計算內(nèi)容: : 沿地基面的抗滑穩(wěn)定、抗浮穩(wěn)定、廠基面垂直正應(yīng)力沿地基面的抗滑穩(wěn)定、抗浮穩(wěn)定、廠基面垂直正應(yīng)力 注：河床式廠房本身是擋水建筑物，廠房地基內(nèi)部存注：河床式廠房本身是擋水建筑物，廠房地基內(nèi)部存在軟弱層面時，還應(yīng)進(jìn)行在軟弱層面時，還應(yīng)進(jìn)行深層抗滑穩(wěn)定計算。深層抗滑穩(wěn)定計算。 計算要求：

9、計算要求：(1)(1)廠房在運(yùn)行、施工和檢修期間，在抗滑、抗傾與抗浮廠房在運(yùn)行、施工和檢修期間，在抗滑、抗傾與抗浮方面必須有足夠的安全系數(shù)，以保證廠房的整體穩(wěn)定方面必須有足夠的安全系數(shù)，以保證廠房的整體穩(wěn)定(2)(2)廠房地基應(yīng)力必須滿足承載能力的要求，不允許發(fā)生廠房地基應(yīng)力必須滿足承載能力的要求，不允許發(fā)生有害的不均勻沉陷。有害的不均勻沉陷。計算注意事項(xiàng)：(1) (1) 河床式廠房直接承受上游水壓力，在確定地下輪廓河床式廠房直接承受上游水壓力，在確定地下輪廓線、校核整體穩(wěn)定性和地基應(yīng)力時，以兩個永久縫之線、校核整體穩(wěn)定性和地基應(yīng)力時，以兩個永久縫之間或一個機(jī)組段長度為計算單元，進(jìn)行穩(wěn)定分析和

10、地間或一個機(jī)組段長度為計算單元，進(jìn)行穩(wěn)定分析和地基應(yīng)力計算時，不能取單寬進(jìn)行計算。基應(yīng)力計算時，不能取單寬進(jìn)行計算。(2) (2) 廠房有大量的二期混凝土，并可能有分期安裝問題，廠房有大量的二期混凝土，并可能有分期安裝問題，故在機(jī)組安裝前后荷載變化較大，確定荷載與荷載組故在機(jī)組安裝前后荷載變化較大，確定荷載與荷載組合時也有其特點(diǎn)。合時也有其特點(diǎn)。 一、荷載及其組合 ( (一一) ) 荷載荷載 1 1基本荷載：基本荷載：（1 1）廠房結(jié)構(gòu)及永久設(shè)備自重；）廠房結(jié)構(gòu)及永久設(shè)備自重；（2 2）回填土石重；）回填土石重；（3 3）正常蓄水位或設(shè)計洪水位情況下的靜水壓力；）正常蓄水位或設(shè)計洪水位情況下的

11、靜水壓力；（4 4）相應(yīng)于正常蓄水位或設(shè)計洪水位情況下的揚(yáng)壓力；）相應(yīng)于正常蓄水位或設(shè)計洪水位情況下的揚(yáng)壓力；（5 5）相應(yīng)于正常蓄水位或設(shè)計洪水位情況下的浪壓力；）相應(yīng)于正常蓄水位或設(shè)計洪水位情況下的浪壓力；（6 6）淤沙壓力；土壓力；冰壓力；）淤沙壓力；土壓力；冰壓力；（7 7）其它出現(xiàn)機(jī)會較多的荷載。）其它出現(xiàn)機(jī)會較多的荷載。(一) 荷載 2 2特殊荷載：特殊荷載：（1 1）校核洪水位或檢修水位情況下的靜水壓力；）校核洪水位或檢修水位情況下的靜水壓力；（2 2）相應(yīng)于校核洪水位或檢修水位情況下的揚(yáng)壓力；）相應(yīng)于校核洪水位或檢修水位情況下的揚(yáng)壓力；（3 3）相應(yīng)于校核洪水位或檢修水位情況下

12、的浪壓力；）相應(yīng)于校核洪水位或檢修水位情況下的浪壓力；（4 4）地震力；）地震力；（5 5）其它出現(xiàn)機(jī)會較少的荷載。）其它出現(xiàn)機(jī)會較少的荷載。 注：作用在廠房上的靜水壓力應(yīng)根據(jù)廠房在不同的運(yùn)注：作用在廠房上的靜水壓力應(yīng)根據(jù)廠房在不同的運(yùn)行工況下的上、下游水位確定。行工況下的上、下游水位確定。表2-1 廠房整體穩(wěn)定分析的荷載組合 荷載組合計算情況水 位 選 取荷 載 類 別結(jié)構(gòu)自重永久設(shè)備重回填土石重水重靜水壓力揚(yáng)壓力浪壓力泥沙壓力土壓力冰壓力地震力基本組合正常運(yùn)行a1上游正常蓄水位和下游最低水位 a2上游設(shè)計洪水位和下游相應(yīng)水位 b下游設(shè)計洪水位 特殊組合機(jī)組檢修a上游正常蓄水位和下游檢修水位

13、 b下游檢修水位 機(jī)組未安裝a上游正常蓄水位或設(shè)計洪水位和下游相應(yīng)水位 b下游設(shè)計洪水位 非常運(yùn)行a上游校核洪水位和下游校核水位 b下游校核洪水位 地震情況a上游正常蓄水位和下游最低水位 b下游滿載運(yùn)行水位 (二) 荷載組合 注：表中注：表中a a適用于河床廠房，適用于河床廠房，b b適用于壩后和引水廠房。適用于壩后和引水廠房。 1 1正常運(yùn)行正常運(yùn)行 河床廠房：河床廠房： a a1 1組合情況下廠房承受的水頭最大；組合情況下廠房承受的水頭最大； a a2 2組合情況下?lián)P壓力最大，對穩(wěn)定不利。組合情況下?lián)P壓力最大，對穩(wěn)定不利。 壩后式廠房和引水式廠房：壩后式廠房和引水式廠房： 引起穩(wěn)定問題的水

14、平荷載為下游水壓力，因此正常運(yùn)引起穩(wěn)定問題的水平荷載為下游水壓力，因此正常運(yùn)行情況中取下游設(shè)計洪水位進(jìn)行組合。行情況中取下游設(shè)計洪水位進(jìn)行組合。 2 2機(jī)組檢修機(jī)組檢修 河床式廠房機(jī)組檢修情況下機(jī)組設(shè)備重不考慮，廠房河床式廠房機(jī)組檢修情況下機(jī)組設(shè)備重不考慮，廠房承受的水頭大，而廠房的重量輕，只有結(jié)構(gòu)自重和水重，承受的水頭大，而廠房的重量輕，只有結(jié)構(gòu)自重和水重，對穩(wěn)定不利。對穩(wěn)定不利。(二) 荷載組合 3 3機(jī)組未安裝機(jī)組未安裝 機(jī)組安裝周期較長，如機(jī)組是分期安裝，廠房的施工機(jī)組安裝周期較長，如機(jī)組是分期安裝，廠房的施工安裝或更長，所以要進(jìn)行機(jī)組未安裝時的穩(wěn)定計算。安裝或更長，所以要進(jìn)行機(jī)組未安

15、裝時的穩(wěn)定計算。 二期混凝土和設(shè)備重不計，廠房重量最輕，而廠房已二期混凝土和設(shè)備重不計，廠房重量最輕，而廠房已經(jīng)承受水壓，對抗滑和抗浮不利。經(jīng)承受水壓，對抗滑和抗浮不利。 4 4廠房基礎(chǔ)設(shè)有排水孔時，特殊組合中還要考慮排水廠房基礎(chǔ)設(shè)有排水孔時，特殊組合中還要考慮排水失效的情況。失效的情況。二、 計算方法和要求 廠房整體穩(wěn)定和地基應(yīng)力計算應(yīng)以廠房整體穩(wěn)定和地基應(yīng)力計算應(yīng)以中間機(jī)組段、邊中間機(jī)組段、邊機(jī)組段和安裝間段作為一個獨(dú)立的整體機(jī)組段和安裝間段作為一個獨(dú)立的整體，按荷載組合，按荷載組合分別進(jìn)行。分別進(jìn)行。 邊機(jī)組段和安裝間段，邊機(jī)組段和安裝間段，除上下游水壓力作用外，除上下游水壓力作用外，還

16、可能受還可能受側(cè)向水壓力側(cè)向水壓力的作用，所以必須的作用，所以必須核算雙向水壓核算雙向水壓力作用下力作用下的整體穩(wěn)定性和地基應(yīng)力。的整體穩(wěn)定性和地基應(yīng)力。 河床廠房穩(wěn)定分析受力圖河床廠房穩(wěn)定分析受力圖(一) 抗滑穩(wěn)定計算 廠房抗滑穩(wěn)定性可按抗剪斷強(qiáng)度公式或抗剪強(qiáng)度公式計算 1抗剪斷強(qiáng)度計算公式 式中K 按抗剪斷強(qiáng)度計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)； f，C 滑動面的抗剪斷摩擦系數(shù)及抗剪斷粘結(jié)力，kPa； A 基礎(chǔ)面受壓部分的計算面積，m2； W 全部荷載對滑動面的法向分力（含揚(yáng)壓力），kN; P 全部荷載對滑動面的切向分力（含揚(yáng)壓力），kN。 PACWfK(一) 抗滑穩(wěn)定計算2 2抗剪強(qiáng)度計算公式抗剪強(qiáng)

17、度計算公式 式中式中K K按抗剪強(qiáng)度計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；按抗剪強(qiáng)度計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)； f f 滑動面的抗剪摩擦系數(shù)?；瑒用娴目辜裟Σ料禂?shù)。 巖基廠房整體抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)不分等級按表巖基廠房整體抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)不分等級按表2-22-2選用選用 PWfK表2-2 抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)荷 載 組 合基 本 組 合特 殊 組 合無 地 震有 地 震 K K1.101.101.051.051.001.00KK3.003.002.502.502.302.30(二) 抗浮穩(wěn)定性計算 廠房抗浮穩(wěn)定性可按下式計算 式中 Kf 抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)； W 機(jī)組段的全部重量，kN； U 作用

18、于機(jī)組段的揚(yáng)壓力總和，kN。 根據(jù)水電站廠房設(shè)計規(guī)范，抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)Kf在任何計算情況下不得小于1.1。 UWKf(三) 地基應(yīng)力計算1計算方法廠房地基面上的法向應(yīng)力，可按下式計算 式中 廠基面垂直正應(yīng)力，kPa； W 作用于機(jī)組段上全部荷載在廠基面上的法向分力總和，kN； Mx，My作用于機(jī)組段上全部荷載對計算截面形心軸x、y的力矩總和，kN.m； x、y 計算截面上任意點(diǎn)至形心軸的距離，m； Jx， Jy計算截面對形心軸x、y軸的慣性矩，m4； A廠基面計算截面積，m2。 式(13-4)假定廠房基礎(chǔ)為剛體，廠基面地基應(yīng)力為線性分布。yyxxJxMJyMAW(13-4)(三) 地基應(yīng)力計算

19、 2 2計算要求計算要求 巖基上廠房地基面上的垂直正應(yīng)力用材料力學(xué)計算時巖基上廠房地基面上的垂直正應(yīng)力用材料力學(xué)計算時應(yīng)符合下列要求：應(yīng)符合下列要求： (1) (1) 廠房地基面上承受的廠房地基面上承受的最大垂直正應(yīng)力最大垂直正應(yīng)力，不論是，不論是何種型式的廠房，在任何情況下均不應(yīng)超過地基允許何種型式的廠房，在任何情況下均不應(yīng)超過地基允許承載力，在地震情況下地基允許承載力可適當(dāng)提高。承載力，在地震情況下地基允許承載力可適當(dāng)提高。 2計算要求(2) (2) 廠房地基面上承受的廠房地基面上承受的最小垂直正應(yīng)力最小垂直正應(yīng)力( (計入揚(yáng)壓力計入揚(yáng)壓力) )應(yīng)滿足下列應(yīng)滿足下列條件：條件： 河床式廠房

20、：河床式廠房： 除地震情況外都應(yīng)大于零，地震情況允許出現(xiàn)不大于除地震情況外都應(yīng)大于零，地震情況允許出現(xiàn)不大于0.1MPa0.1MPa的的拉應(yīng)力。拉應(yīng)力。 壩后式和引水式廠房：壩后式和引水式廠房：正常運(yùn)行情況下，一般應(yīng)大于零；正常運(yùn)行情況下，一般應(yīng)大于零；機(jī)組檢修、機(jī)組未安裝及非常運(yùn)行情況下，允許出現(xiàn)不大于機(jī)組檢修、機(jī)組未安裝及非常運(yùn)行情況下，允許出現(xiàn)不大于0.10.2MPa0.10.2MPa的局部拉應(yīng)力。的局部拉應(yīng)力。地震情況下，如出現(xiàn)大于地震情況下，如出現(xiàn)大于0.2MPa0.2MPa的拉應(yīng)力，應(yīng)進(jìn)行專門論證。的拉應(yīng)力，應(yīng)進(jìn)行專門論證。 廠房整體穩(wěn)定和地基應(yīng)力計算不滿足要求時，應(yīng)在房地基中采廠

21、房整體穩(wěn)定和地基應(yīng)力計算不滿足要求時，應(yīng)在房地基中采取防滲和排水措施。取防滲和排水措施。第三節(jié)第三節(jié) 吊車梁及排架柱結(jié)構(gòu)計算吊車梁及排架柱結(jié)構(gòu)計算 一、吊車梁一、吊車梁 吊車梁是直接承受吊車荷載的承重結(jié)構(gòu)。吊車梁是直接承受吊車荷載的承重結(jié)構(gòu)。 1 1、橋式吊車特點(diǎn)：、橋式吊車特點(diǎn)：起吊容量大、工作間歇性大、操作速度起吊容量大、工作間歇性大、操作速度緩慢、使用率低緩慢、使用率低( (只在機(jī)組進(jìn)行安裝和檢修時才用只在機(jī)組進(jìn)行安裝和檢修時才用) )。 2 2、吊車梁形式：、吊車梁形式：預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土、鋼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土、鋼結(jié)構(gòu)( (較少采用較少采用) )3 3、鋼筋混凝土吊車梁分為：、鋼筋混凝

22、土吊車梁分為：現(xiàn)澆、預(yù)制和疊合梁等形式。現(xiàn)澆、預(yù)制和疊合梁等形式。 現(xiàn)澆吊車梁可分：單跨簡支和多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆吊車梁可分：單跨簡支和多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)( (在廠房伸縮縫在廠房伸縮縫處必須分開處必須分開) )。 預(yù)制梁大多為單跨預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。預(yù)制梁大多為單跨預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。4 4、吊車梁截面截面形式：吊車梁截面截面形式：矩形、矩形、T T形和形和I I字形。字形。(一) 吊車梁荷載 1 1固定荷載：自重固定荷載：自重( (按吊車梁實(shí)際尺寸計算按吊車梁實(shí)際尺寸計算) )、鋼軌及附件重根據(jù)、鋼軌及附件重根據(jù)廠家資料取，初估時可取廠家資料取，初估時可取1.52.01.52.0kN/mkN/m。 2 2

23、移動荷載：承受移動的豎向集中荷載、橫向水平制動力。移動荷載：承受移動的豎向集中荷載、橫向水平制動力。( (二二) ) 吊車梁內(nèi)力計算和截面設(shè)計內(nèi)容吊車梁內(nèi)力計算和截面設(shè)計內(nèi)容(1) (1) 承受移動豎向輪壓作用的內(nèi)力計算。承受移動豎向輪壓作用的內(nèi)力計算。(2) (2) 承受移動橫向水平制動力作用的內(nèi)力計算。承受移動橫向水平制動力作用的內(nèi)力計算。(3) (3) 正、斜截面的強(qiáng)度計算。正、斜截面的強(qiáng)度計算。(4) (4) 扭矩計算、扭矩計算、 撓度計算。撓度計算。 (5) (5) 裂縫寬度驗(yàn)算和局部拉應(yīng)力計算。裂縫寬度驗(yàn)算和局部拉應(yīng)力計算。 二、排架柱 排架柱是廠房上部的主要承重結(jié)構(gòu)。排架柱是廠房

24、上部的主要承重結(jié)構(gòu)。 廠房排架柱一般采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，以牛腿面為界分上廠房排架柱一般采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，以牛腿面為界分上柱和下柱。柱和下柱。 排架柱高度較高，通常為排架柱高度較高，通常為20302030m m。主廠房一般為單層排架，主廠房一般為單層排架，安裝間單層、多層均有。安裝間單層、多層均有。 排架柱跨度一般在排架柱跨度一般在10251025m m范圍內(nèi)，且大多是單跨排架。范圍內(nèi)，且大多是單跨排架。 排架柱的構(gòu)成多采用實(shí)復(fù)柱與屋面大梁現(xiàn)場澆筑的整接型排架柱的構(gòu)成多采用實(shí)復(fù)柱與屋面大梁現(xiàn)場澆筑的整接型式式 由于水電站廠房布置各不相同，排架柱的型式、尺寸、受由于水電站廠房布置各不相同，排架柱

25、的型式、尺寸、受荷情況也不相同，設(shè)計較難標(biāo)準(zhǔn)化、定型化。荷情況也不相同，設(shè)計較難標(biāo)準(zhǔn)化、定型化。(一) 排架柱設(shè)計荷載 (一) 排架柱設(shè)計荷載 作用在排架柱上的荷載分恒載和活荷載兩類 1恒載 屋面自重g1、小柱自重G1、大柱自重G2、吊車梁自重G3(包括軌道和附件重)、樓板荷載、上游側(cè)尚有填土壓力或山巖壓力(地面高程高出柱底高程) 。2活荷載一般包括屋面活荷載(人群 荷載或雪荷載)p1、吊車豎向荷載Dmax、Dmin、橫向水平制動力Tmax，風(fēng)荷載p2、 p3等。3. 溫度應(yīng)力和干縮應(yīng)力、尾水壓力(下游水位高出柱底高程時)、地震荷載(地震區(qū))。荷載組合要選擇可能發(fā)生的最不利情況進(jìn)行組合。(二)

26、 排架計算簡圖 廠房排架結(jié)構(gòu)為一空間構(gòu)架，一般均簡化成按縱、橫兩方 向的平面結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行計算。 由于縱向平面排架柱較多，剛度較大，荷載較小，往往可不必計算。 橫向平面排架柱由于荷載大，剛度相對較小，為排架計算的主要內(nèi)容。主機(jī)間和安裝間典型排架計算簡圖（a)a)主機(jī)間剛接排架主機(jī)間剛接排架( (b)b)裝配場剛接排架裝配場剛接排架( (c)c)主機(jī)間鉸接排架主機(jī)間鉸接排架(d)(d)裝配場鉸接排架裝配場鉸接排架(二) 排架計算簡圖 1計算單元 橫向平面排架是由相鄰柱距中線劃出一個典型區(qū)段作為一個計算單元。 2計算簡圖 上、下柱截面不等，為一變截面排架，計算簡圖根據(jù)柱與屋面大梁、樓板和基礎(chǔ)連接的實(shí)

27、際情況選取。(1) 當(dāng)排架柱與屋面大梁整體澆筑時，柱與梁視為剛接；屋蓋采用厚板結(jié)構(gòu)時，也為剛接；當(dāng)屋蓋采用屋架結(jié)構(gòu)時，柱與屋架視為鉸接。(2) 排架柱與基礎(chǔ)連接。排架上游柱腳一般假設(shè)固定在水輪機(jī)層塊體混凝土頂部。如上游墻較厚，則上游柱可假設(shè)固定在底墻頂部。當(dāng)廠房下游墻為與尾水閘墩整體澆筑的厚墻時，排架下游柱腳可假設(shè)固定在尾水閘墩頂部，否則按固定在水輪機(jī)層考慮。(二) 排架計算簡圖(3) 排架柱與樓板連接。樓板可視為柱的鉸支承。安裝間樓板剛度較大，且大梁與柱均為一期混凝土整體澆筑，可視為剛接。(4) 計算簡圖中，橫梁的計算工作線取截面形心線(屋架則取其下弦線)。柱取上部小柱的形心線，整個柱為一階

28、形變截面構(gòu)件。3計算寬度計算排架各桿的剛度時，柱截面計算寬度的取法為：當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)為磚墻時，取柱寬；當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)為與柱整澆的混凝土墻時，取窗間凈距。橫桿計算寬度的取法是：當(dāng)橫桿為獨(dú)立梁(即采用預(yù)制屋面板)時，取梁寬；當(dāng)橫桿為整澆肋形結(jié)構(gòu)時，按T形截面梁計算剛度。(三) 內(nèi)力計算排架計算中，各桿均視為排架計算中，各桿均視為剛桿剛桿計算。計算。排架的內(nèi)力計算按排架的內(nèi)力計算按結(jié)構(gòu)力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)的一般方法進(jìn)行。的一般方法進(jìn)行。 如果排架為對稱的二階形柱如果排架為對稱的二階形柱形時，可利用現(xiàn)成的圖表計形時，可利用現(xiàn)成的圖表計算內(nèi)力；算內(nèi)力； 如果排架柱為不對稱或桿件為變截面時，可利用專門圖表如果排架柱為不對

29、稱或桿件為變截面時，可利用專門圖表查出各桿件的形常數(shù)和載常數(shù)，然后用迭代法或力法計算查出各桿件的形常數(shù)和載常數(shù)，然后用迭代法或力法計算內(nèi)力。內(nèi)力。 水電站廠房排架大部分或全部為水上結(jié)構(gòu)，一般可按水電站廠房排架大部分或全部為水上結(jié)構(gòu)，一般可按鋼鋼筋混凝土設(shè)計規(guī)范筋混凝土設(shè)計規(guī)范進(jìn)行設(shè)計。進(jìn)行設(shè)計。 當(dāng)排架的施工條件難以符合上述規(guī)范時，則按當(dāng)排架的施工條件難以符合上述規(guī)范時，則按水工鋼筋水工鋼筋混凝土設(shè)計規(guī)范混凝土設(shè)計規(guī)范設(shè)計。設(shè)計。第四節(jié) 發(fā)電機(jī)的支承結(jié)構(gòu)與風(fēng)罩一、發(fā)電機(jī)的支承結(jié)構(gòu)(機(jī)墩) 發(fā)電機(jī)的支承結(jié)構(gòu)，其底部與蝸殼頂板聯(lián)成一體，承受著巨大的靜、動荷載，必須具有足夠的剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性 。 (一) 作用在機(jī)墩上的荷載及荷載組合 1.垂直靜荷載A1：機(jī)墩自重，發(fā)電機(jī)層樓板重及其荷載，發(fā)電機(jī)定子、勵