变电站主变基础计算书.doc

主变基础计算书
一、 设计依据规程规范
《混凝土结构设计规范》 （GB50010-2023）（2023版）
《变电站建筑结构设计技术规定》 （DL/T 5457-2023）
《建筑抗震设计规范》 （GB 50011-2023）（2023版）
《建筑结构荷载规范》 （GB 50009-2023）
《建筑地基基础设计规范》 （GB 50007-2023）
二、 电气资料

三、 计算软件名称
基础：理正工具箱计算。

四、计算过程
4.1计算要点
根据《变电站建筑结构设计技术规定》 （DL/T 5457-2023） （以下简称变电规定）11.3.2 对主变压器基础应按照以下两种工况验算地基承载力： 1 正常情况，按照轴心受压计算。
2 安装情况，按照偏心受压计算；
4.2工况一：正常情况，轴心受压计算
类型：单阶矩形底板
基础尺寸简图：

基础尺寸(mm)： b=5040, a=4200, h=1000
柱数：2
柱子几何信息：
柱编号
竖向轴线号
横向轴线号
柱宽B(mm)
柱长L(mm)
1
1
A
1000
2200
2
2
A
1000
2200

柱子荷载信息（单位：kN，kN.m）：
柱编号
N
Mx
My
Vx
Vy
N_K
Mx_K
My_K
Vx_K
Vy_K
1
491.40
0.00
0.00
0.00
0.00
364.00
0.00
0.00
0.00
0.00
2
491.40
0.00
0.00
0.00
0.00
364.00
0.00
0.00
0.00
0.00
混凝土强度等级：C30, fc=14.30N/mm2, ft=1.43N/mm2
钢筋级别：HRB400, fy=360N/mm2
配筋计算方法: 简化法
基础纵筋混凝土保护层厚度：40mm
基础与覆土的平均容重：20.00kN/m3
修正后的地基承载力特性值：120kPa
基础埋深：1.60m
作用力位置标高：0.650m
1.2 计算规定：
(1)地基承载力验算
(2)基础抗弯计算
(3)基础抗剪验算
(4)基础抗冲切验算
(5)基础局压验算
单位说明： 力：kN, 力矩：kN.m, 应力：kPa
2 计算过程和计算结果
2.1 基底反力计算：
2.1.1 记录到基底的荷载
标准值:Nk = 728.00 kN, Mkx = 0.00 kN.m, Mky = 0.00 kN.m
设计值:N = 982.80 kN, Mx = 0.00 kN.m, My = -0.00 kN.m
2.1.2 承载力验算时,底板总反力标准值(kPa): [相应于荷载效应标准组合]
pkmax = (Nk + Gk)/A + |Mxk|/Wx + |Myk|/Wy
= (728.00 + 677.38) / 21.17 + 0.00 + 0.00
= 66.39 kPa
pkmin = (Nk + Gk)/A - |Mxk|/Wx - |Myk|/Wy
= (728.00 + 677.38) / 21.17 - 0.00 - 0.00
= 66.39 kPa
pk = (Nk + Gk)/A = 66.39 kPa
各角点反力 p1=66.39 kPa, p2=66.39 kPa, p3=66.39 kPa, p4=66.39 kPa
2.1.3 强度计算时,底板净反力设计值(kPa): [相应于荷载效应基本组合]
pmax = N/A + |Mx|/Wx + |My|/Wy
= 982.80 / 21.17 + 0.00 + 0.00
= 46.43 kPa
pmin = N/A - |Mx|/Wx - |My|/Wy
= 982.80 / 21.17 - 0.00 - 0.00
= 46.43 kPa
p = N/A = 46.43 kPa
各角点反力 p1=46.43 kPa, p2=46.43 kPa, p3=46.43 kPa, p4=46.43 kPa
2.2 地基承载力验算:
pk=66.39 ≤ fa=120.00 kPa, 满足。
pkmax=66.39 ≤ 1.2*fa=144.00 kPa, 满足。
2.3 底板内力计算:
2.3.1 垂直于x轴的弯矩计算截面（按距底板左侧距离从小到大排序）:
注：弯矩My以底板下部受拉为正，单位kN.m；
剪力Q以截面右侧部分受力向下为正，单位kN。
截面号
位置
弯矩My
剪力Q
X1
位于柱1(轴线1A)的左侧，距底板左侧1000.00mm
97.50
-195.00
X2
位于柱1(轴线1A)的右侧，距底板左侧2023.00mm
144.30
101.40
X3
位于柱2(轴线2A)的左侧，距底板左侧3040.00mm
144.30
-101.40
X4
位于柱2(轴线2A)的右侧，距底板左侧4040.00mm
97.50
195.00

2.3.2 垂直于y轴的弯矩计算截面（按距底板下侧距离从小到大排序）:
注：弯矩Mx以底板下部受拉为正，单位kN.m；
剪力Q以截面上侧部分受力向下为正，单位kN。
截面号
位置
弯矩Mx
剪力Q
Y1
位于柱1(轴线1A)的下侧，距底板下侧1000.00mm
117.00
-234.00
Y2
位于柱1(轴线1A)的上侧，距底板下侧3200.00mm
117.00
234.00

2.3.3 垂直于x轴的负弯矩截面（按距底板左侧距离从小到大排序）:
垂直于x轴的截面未出现负弯矩。
2.3.4 垂直于y轴的负弯矩截面（按距底板下侧距离从小到大排序）:
垂直于y轴的截面未出现负弯矩。
2.3.5 最大正、负弯矩和绝对值最大的剪力记录:
1) 垂直于x轴的截面:
项目
最大值所在的截面号
最大值
最大正弯矩My (kN.m)
X2、X3
144.30
最大剪力Q (kN)
X1、X4
195.00（绝对值）
最大负弯矩My (kN.m)
无
无

2) 垂直于y轴的截面:
项目
最大值所在的截面号
最大值
最大正弯矩Mx (kN.m)
Y1、Y2
117.00
最大剪力Q (kN)
Y1、Y2
234.00（绝对值）
最大负弯矩Mx (kN.m)
无
无

2.4 抗弯配筋:
配筋计算公式 As=M/(0.9*fy*h0*b)
最小配筋率规定：0.15%
根据《地基规范》第8.2.1条，扩展基础受力钢筋最小配筋率不应小于0.15%
注：下表数据单位 M: kN.m; h0: mm; As: mm2/m; ρ: %
项目
M
h0
计算As
实配
实配As
配筋率ρ
是否构造
是否超筋
底板下部x向
144.30
955
111
E14@100
1539
0.154
是
否
底板下部y向
117.00
955
75
E14@100
1539
0.154
是
否
底板上部x向

无

底板上部y向

无

2.5 基础抗剪验算:
抗剪验算公式 Vs≤0.7*βhs*ft*A0 [《地基规范》第8.2.9条]
注：下表数据单位 Vs: kN; ft: N/mm2; A0: mm2
最大剪力截面
剪力V
βh
ft
Ac
0.7*βh*ft*Ac
是否满足
X1、X4
-195.00
0.96
1.43
4011000
3841.12
满足
Y1、Y2
-234.00
0.96
1.43
4813200
4609.35
满足

2.6 基础抗冲切验算:
2.6.1 按破坏锥体单侧截面验算:
抗冲切验算公式 Fl≤0.7*βhp*ft*Ac [《地基规范》第8.2.8条]
冲切力Fl根据最大净反力pmax计算，并减去底板顶面计算范围内的柱子的轴力：
Fl=pmax*Al－∑N
注：当柱子中心落在计算范围内时，减去其轴力；
当柱子中心落在计算范围边线上时，减去其轴力的一半。
1) 柱1：竖向轴线编号1，横向轴线编号A
(1) 左侧截面：

没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围内。
没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围边沿。
冲切力Fl=pmax*Al－∑N=46.43*0.19-0.00=8.68 kN
抗冲切力=0.7*βhp*ft*Ac=2965.77 kN
冲切力小于抗冲切力，该截面冲切验算满足。
(2) 右侧截面：

柱2中心落在冲切荷载基顶计算范围内，冲切力Fl应减去其轴力。
没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围边沿。
冲切力Fl=pmax*Al－∑N=46.43*8.75-491.40=-84.92 kN
抗冲切力=0.7*βhp*ft*Ac=2965.77 kN
冲切力小于抗冲切力，该截面冲切验算满足。
(3) 下侧截面：

没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围内。
没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围边沿。
冲切力Fl=pmax*Al－∑N=46.43*0.13-0.00=6.17 kN
抗冲切力=0.7*βhp*ft*Ac=1837.74 kN
冲切力小于抗冲切力，该截面冲切验算满足。
(4) 上侧截面：

没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围内。
没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围边沿。
冲切力Fl=pmax*Al－∑N=46.43*0.13-0.00=6.17 kN
抗冲切力=0.7*βhp*ft*Ac=1837.74 kN
冲切力小于抗冲切力，该截面冲切验算满足。

2) 柱2：竖向轴线编号2，横向轴线编号A
(1) 左侧截面：

柱1中心落在冲切荷载基顶计算范围内，冲切力Fl应减去其轴力。
没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围边沿。
冲切力Fl=pmax*Al－∑N=46.43*8.75-491.40=-84.92 kN
抗冲切力=0.7*βhp*ft*Ac=2965.77 kN
冲切力小于抗冲切力，该截面冲切验算满足。
(2) 右侧截面：

没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围内。
没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围边沿。
冲切力Fl=pmax*Al－∑N=46.43*0.19-0.00=8.68 kN
抗冲切力=0.7*βhp*ft*Ac=2965.77 kN
冲切力小于抗冲切力，该截面冲切验算满足。
(3) 下侧截面：

没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围内。
没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围边沿。
冲切力Fl=pmax*Al－∑N=46.43*0.13-0.00=6.17 kN
抗冲切力=0.7*βhp*ft*Ac=1837.74 kN
冲切力小于抗冲切力，该截面冲切验算满足。
(4) 上侧截面：

没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围内。
没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围边沿。
冲切力Fl=pmax*Al－∑N=46.43*0.13-0.00=6.17 kN
抗冲切力=0.7*βhp*ft*Ac=1837.74 kN
冲切力小于抗冲切力，该截面冲切验算满足。

按冲切破坏锥体单侧截面验算结果记录：
下表数据单位 Al:m2; ∑N:kN; Fl:kN; Ac:m2
截面号
Al
∑N
Fl
βhp
Ac
0.7*βhp*ft*Ac
是否满足
柱1(1A)左
0.187
0.00
8.68
0.98
3.013
2965.77
满足
柱1(1A)右
8.755
491.40
-84.92
0.98
3.013
2965.77
满足
柱1(1A)下
0.133
0.00
6.17
0.98
1.867
1837.74
满足
柱1(1A)上
0.133
0.00
6.17
0.98
1.867
1837.74
满足
柱2(2A)左
8.755
491.40
-84.92
0.98
3.013
2965.77
满足
柱2(2A)右
0.187
0.00
8.68
0.98
3.013
2965.77
满足
柱2(2A)下
0.133
0.00
6.17
0.98
1.867
1837.74
满足
柱2(2A)上
0.133
0.00
6.17
0.98
1.867
1837.74
满足

2.6.2 按单柱破坏锥体整体验算:
此项验算规范未明确规定，是软件提供的辅助验算功能。
按单柱破坏锥体整体抗冲切验算公式：
N-p*Al≤0.7*βhp*ft*Ac
其中
N： 柱子竖向轴力设计值(kN)；
p： 冲切破坏锥体底面平均净反力(kPa)；
Al：冲切破坏锥体底面面积(m2)；
βhp：抗冲切截面高度影响系数，当h≤800mm时取1.0，当h≥2023mm时取0.9，其间按线性内插法取；
ft：混凝土轴心抗拉强度设计值(N/mm2)；
Ac：抗冲切截面水平投影面积(m2)；
柱号
Al
p
N-p*Al
βhp
Ac
0.7*βhp*ft*Ac
是否满足
柱1(1A)
11.960
46.43
-63.89
0.98
9.760
9607.03
满足
柱2(2A)
11.960
46.43
-63.89
0.98
9.760
9607.03
满足

2.7 局压验算:
局压验算公式 Fl<=1.35*βc*βl*fc*Aln [《混凝土规范》第6.6.1条]
下表数据单位 Fl:kN; fc:N/mm2; Aln:mm2
柱号
轴线号
Fl
βc
βl
fc
Aln
1.35*βc*βl*fc*Aln
是否满足
1
1A
491.40
1.00
2.39
14.30
2202300
101640.41
满足
2
2A
491.40
1.00
2.39
14.30
2202300
101640.41
满足
3 配筋简图

实际配筋直径20间距150，AS=2094m2满足配筋面积规定
-------------------------------------------------------------------
4 基底反力简图

-----------------------------------------------------------------------
【理正结构设计工具箱软件 7.0PB3】 计算日期: 2023-09-27 13:32:17
-----------------------------------------------------------------------

4.3工况二：安装情况，偏心受压计算
根据公式 （11.3.2）
式中：No—变压器安装工况时的自重标准值；
G—基础自重标准值；
G0—基础底板上部卵石或土的自重标准值；
e—基础重心至主变压器安装时设备着力点距离；
W—基础底面抵抗矩。
根据电气提资，变压器在安装时自重标准值N0=567.90kN
基础及基础上部卵石或土总重G+G0：
G+G0 =5.04x4.2x1.6x20+（5.04x4.2-2x1x2.2）x0.5x18+2x1x2.2x0.5x25
=677.38+150.91+55=883.29 kN
基础重心至主变压器安装时设备着力点距离e：
e=800+1240/2=1420mm
基础底面抵抗矩w=4.2x5.042/6=17.78 m3
将以上数据带入公式11.3.2