水电站厂房结构设计.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,水电站厂房结构设计,水电站厂房结构设计的内容包括,：,主厂房的结构布置设计；,整体稳定分析、地基应力校核；,构件的强度和稳定计算。,主厂房的结构布置设计,水,电,站,厂,房,的,结,构,组,成,厂房结构的分缝和止水,1,分缝,(1),沉降伸缩缝,为防止厂房地基不均匀沉陷，减小下部结构受基础约束产生的温度和干缩应力，沿厂房长度方向设置的伸缩缝和沉降缝,(,永久缝,),。,特点：,一般都是贯通至地基，只在地基相当好时，伸缩缝才仅设在水上部分，但也需每隔数道伸缩缝设一道贯通地基的沉降伸缩缝。,厂房整体稳定及地基应力,计算内容:,沿地基面的抗滑稳定、抗浮稳定、厂基面垂直正应力,注：河床式厂房本身是挡水建筑物，厂房地基内部存在软弱层面时，还应进行,深层抗滑稳定计算。,计算要求：,(1),厂房在运行、施工和检修期间，在抗滑、抗倾与抗浮方面必须有足够的安全系数，以保证厂房的整体稳定,(2),厂房地基应力必须满足承载能力的要求，不允许发生有害的不均匀沉陷。,位 选 取,荷 载 类 别,附,注,结构自重,永久设备重,回填土石,重,水,重,静水压力,扬压力,浪压力,泥沙压力,土压力,冰压力,地震力,基,本组合,正常,运行,a,1,上游正常蓄水位和下游最低水位,a,2,上游设计洪水位和下游相应水位,b,下游设计洪水位,特殊,组,合,机组,检修,a,上游正常蓄水位和下游检修水位,b,下游检修水位,机组未安装,a,上游正常蓄水位或设计洪水位和下游相应水位,b,下游设计洪水位,非常,运行,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,情况,a,上游正常蓄水位和下游最低水位,b,下游满载运行水位,计算方法和要求,厂房整体稳定和地基应力计算应以,中间机组段、边机组段和安装间段作为一个独立的整体,，按荷载组合分别进行。,边机组段和安装间段，,除上下游水压力作用外，还可能受,侧向水压力,的作用，所以必须,核算双向水压力作用下,的整体稳定性和地基应力。,载 组 合,基 本 组 合,特 殊 组 合,无 地 震,有 地 震,K,1.10,1.05,1.00,K,3.00,2.50,2.30,吊车梁及排架柱结构计算,一、吊车梁,吊车梁是直接承受吊车荷载的承重结构。,1、桥式吊车特点：,起吊容量大、工作间歇性大、操作速度缓慢、使用率低(只在机组进行安装和检修时才用)。,2、吊车梁形式：,预应力钢筋混凝土、钢结构(较少采用),3、钢筋混凝土吊车梁分为：,现浇、预制和叠合梁等形式。,现浇吊车梁可分：单跨简支和多跨连续结构(在厂房伸缩缝处必须分开)。,预制梁大多为单跨预应力混凝土结构。,4、,吊车梁截面截面形式：,矩形、,T,形和,I,字形。,吊车梁荷载,1固定荷载：自重(按吊车梁实际尺寸计算)、钢轨及附件重根据厂家资料取，初估时可取1.52.0,kN/m,。,2,移动荷载：承受移动的竖向集中荷载、横向水平制动力。,(二)吊车梁内力计算和截面设计内容,(1)承受移动竖向轮压作用的内力计算。,(2)承受移动横向水平制动力作用的内力计算。,(3)正、斜截面的强度计算。,(4)扭矩计算、挠度计算。,(5)裂缝宽度验算和局部拉应力计算。,排架柱设计荷载,排架柱设计荷载,作用在排架柱上的荷载分,恒载和活荷载,两类,1恒载,屋面自重,g,1,、小柱自重,G,1,、,大柱自重,G,2,、,吊车梁自重,G,3,(,包括轨道和附件重)、楼板荷载、上游侧尚有填土压力或山岩压力(地面高程高出柱底高程)。,2活荷载,一般包括屋面活荷载(人群 荷载或雪荷载),p,1,、,吊车竖向荷载,D,max,、,D,min,、,横向水平制动力,T,max,，,风荷载,p,2,、,p,3,等。,3.温度应力和干缩应力、尾水压力,(下游水位高出柱底高程时)、地震荷载(地震区)。,荷载组合要选择可能发生的最不利情况进行组合。,排架计算简图,厂房排架结构为一空间构架，一般均简化成,按纵、横两方 向的平面结构,分别进行计算。,由于纵向平面排架柱较多，刚度较大，荷载较小，往往可不必计算。,横向平面排架柱由于荷载大，刚度相对较小，为排架计算的主要内容。,主机间和安装间典型排架计算简图,（,a),主机间刚接排架(,b),装配场刚接排架(,c),主机间铰接排架,(d),装配场铰接排架,排架计算简图,1计算单元,横向平面排架是由相邻柱距中线划出一个典型区段作为一个计算单元。,2计算简图,上、下柱截面不等，为一变截面排架，计算简图根据柱与屋面大梁、楼板和基础连接的实际情况选取。,(1)当排架柱与屋面大梁整体浇筑时，柱与梁视为刚接；屋盖采用厚板结构时，也为刚接；当屋盖采用屋架结构时，柱与屋架视为铰接。,(2)排架柱与基础连接。,排架上游柱脚一般假设固定在水轮机层块体混凝土顶部。如上游墙较厚，则上游柱可假设固定在底墙顶部。当厂房下游墙为与尾水闸墩整体浇筑的厚墙时，排架下游柱脚可假设固定在尾水闸墩顶部，否则按固定在水轮机层考虑。,排架计算简图,(3)排架柱与楼板连接。,楼板可视为柱的铰支承。安装间楼板刚度较大，且大梁与柱均为一期混凝土整体浇筑，可视为刚接。,(4)计算简图中，横梁的计算工作线,取截面形心线,(屋架则取其下弦线)。柱取上部小柱的形心线，整个柱为一阶形变截面构件。,3计算宽度,计算排架各杆的刚度时，柱截面计算宽度的取法为：,当围护结构为砖墙时，取柱宽；,当围护结构为与柱整浇的混凝土墙时，取窗间净距。,横杆计算宽度的取法是：,当横杆为独立梁(即采用预制屋面板)时，取梁宽；,当横杆为整浇肋形结构时，按,T,形截面梁计算刚度。,内力计算,排架计算中，各杆均视为,刚杆,计算。,排架的内力计算按,结构力学,的一般方法进行。,如果排架为对称的二阶形柱,形时，可利用现成的图表计算内力；,如果排架柱为不对称或杆件为变截面时，可利用专门图表查出各杆件的形常数和载常数，然后用迭代法或力法计算内力。,水电站厂房排架大部分或全部为水上结构，一般可按,钢筋混凝土设计规范,进行设计。,当排架的施工条件难以符合上述规范时，则按,水工钢筋混凝土设计规范,设计。,发电机的支承结构与风罩,一、发电机的支承结构(机墩),发电机的支承结构，其底部与蜗壳顶板联成一体，承受着巨大的静、动荷载，必须具有足够的刚度、强度、稳定性和耐久性。,(一)作用在机墩上的荷载及荷载组合,1.垂直静荷载,A,1,：,机墩自重，发电机层楼板重及其荷载，发电机定子、励磁机定子及附属设备等重，上机架、下机架重，定子基础板重，下支架在顶起转子时的负荷。这些荷载通过定子基础板作用于机墩顶部。,作用在机墩上的荷载及荷载组合,2.垂直动荷载,A,2,发电机转子连轴及励磁机等重，水轮机转轮连轴重，轴向水推力。通过推力轴承传给机架再传至机墩。,3水平动荷载,A,3,由于发电机转子中心与转动中心不相重合，有一个偏心距,e,，,因而机组在运行中就产生了惯性离心力，从而引起机墩的振动离心力。通过导轴承传给机墩。,4,扭矩荷载,A,4,转子磁场对定子磁场的引力受到切向力的作用，通过机墩基础板的固定螺栓形成机墩扭矩。,载 组 合,机 座 荷 载 组 合 表,荷载组合,计算情况,荷 载 名 称,A,1,A,2,A,3,A,4,正常,飞逸,正常,短路,基本组合,正常运行,特殊组合,1短路时,2飞逸时,校核机墩强迫振动和自振之间是否会产生共振现象；,(2)验算振幅是否在允许范围内；,(3)核算动力系数(为静力计算所用)。,当风罩墙半径与壁厚之比(,R,/),大于10，并且高度较大时，可按有限长的薄壁圆筒公式计算，底部固结，顶部自由或径向简支；,(2)当开孔较多且尺寸较大，破坏圆筒整体性时，按圆周上为单宽的竖向梁计算，底部固结，顶部采用自由、铰支、固接或与发电机层楼板刚结，风罩墙与发电机层楼板一起按,型框架计算，但环向要适当布筋加强。,