分析水电站地下厂房风罩结构有限元计算分析

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1、第48卷第8期甘肃水利水电技术Vo1．48．No．82O12年8月GA】UWlA1lREsOIl】Ra眵ANDH)I【0PoWI激11陇田0IDGYAug．，2012·设计与研究·水电站地下厂房风罩结构有限元计算分析卢薇(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川成都610072)摘要：随着我国水电事业的蓬勃发展。水电站厂房尺寸、风罩的结构形式发生了变化，传统的简化力学模型已不能很好地模拟风罩的受力情况。结合某地下厂房的风罩结构，运用有限元分析软件ANSYS，分析风罩结构的受力情况并进行配筋计算。结果表明，根据数值结

2、果所得的配筋与同类工程实际配筋基本吻合，为工程的设计提供了参考依据。关键词：水电站地下厂房；风罩；有限元；ANsYS中图分类号：TV731文献标志码：B文章编号：2095—0144(2012)08—0030—031‘前言标系取Z轴为垂直竖向。以发电机层高程处为原随着我国水电事业的蓬勃发展，电站单机容量点，向上为正。轴和y轴为水平坐标，以机组中心和厂房尺寸不断增大，厂房的结构计算也更加复杂。为原点，轴为纵向，正方向指向右侧；Y轴为横向，风罩结构与下承的机墩、蜗壳顶板及各层板梁柱构正方向指向上游侧。计算模型中考虑的孔洞

3、包括：成一个包含多孔洞的复杂空间结构，是厂房的重要主引出线孔、风罩进人门、楼梯孔和吊物孔，其他小结构之一。以前对机墩风罩的结构分析和配筋计算型孔洞予以忽略。楼板与风罩均采用的是板壳单都是以结构力学方法和经验公式来定。即分别取风元SHELL63，模型结点总数为5741，单元总数为罩、机墩、定子与制动器基础为脱离体。采用简化力5461。学模型用结构力学方法进行动力分析与静力计算。但此种近似处理方法不能准确反映各部分之间的联合承载机理。⋯结合某地下厂房的风罩结构。运用有限元分析软件ANSYS，建立合理的有限元三维模型，分

4、析风罩结构的受力情况并进行配筋计算。2结构布置及计算模型某水电站地下厂房风罩结构上部与发电机层楼板整体连接，下部与机墩定子基础相连。风罩纵轴图1有限元网格线方向外壁宽20．1ITI，上下游方向外壁宽20．95in，上游墙厚1．65ITI，其余墙厚0．8In，高6．08m。风罩顶3计算相关系数及荷载作用部设置了一外尺寸20．1rex20．95m，内径17．22m，3．1计算相关系数厚1．2m的板，用以发电机上机架基础板的布置。[2]厂内结构按I级结构安全级别进行配筋计算，本计算模型选取1个典型机组段(2)，纵轴线由此

5、确定相关系数如下：方向以左、右结构缝为边界，上下游方向以厂房上下(1)结构重要性系数：yo=1．1；游边墙为界。模型高度从定子基础高程至发电机层(2)设计状况系数：=1．0(持久状况)；=0．80高程。(偶然状况)；边界条件：机组段两侧，考虑结构分缝，按自由(3)结构系数：d=1．2；边界处理。上、下游侧，楼板与边墙，上游侧风罩与(4)荷载分项系数：结构自重分项系数3／o=边墙之间采用固定约束。风罩底部固结于定子基础1．05；楼面活荷载分项系数TQ=I．2；温度作用分项系上。数o=1．1；eL电设备动力荷载分项系数

6、yq=1．2；本计算的网格模型如图1所示。模型的总体坐(5)动力系数田=1．5。收稿日期：2012—07—16作者简介：卢薇(1981一)，女，贵州遵义人，工程师，主要从事水工结构设计。·30·第8期卢薇：水电站地下厂房风罩结构有限元计算分析第48卷ANsYS9．03．2荷载作用AVGELgMENT3OLUT10N8EPt1(1)结构自重：风罩及发电机层板梁自重；8U日=1tZME：1．(2)楼板活荷载：根据机电专业所提资料，取UY(AVG)TOP6．0t／m2；DMx=．1740Z28MN；一．59BE-03(3

7、)上机架荷载：水平切向力，正常运行时202gMX=．21t7I-[13A一．468N-03B=一．3OSE一03kN，半数磁极短路时1260kN；c=一．142E一03D=．204E-口4(4)温度荷载：风罩内发电机冷却循环空气温E=．183E-03P：．346薯一O3度4O℃。风罩外设计温度夏季26oC、冬季13℃。G=．5O9E-03H=．672E-033．3计算工况的选取I=．835It-03根据风罩夏冬两季内外温度差别和厂家提供的图3风罩横向位移等值线图上机架的荷载情况。工况组合如下：^NSYS9．0工况l

8、：夏季温度+正常运行^VGELEHENT鲁OLUt工ON8TEp=L工况2：夏季温度+半数磁极短路8UB—LTIME；L工况3：冬季温度+正常运行UZ(AvG)ToPD●=．174022工况4：冬季温度+半数磁极短路SHN-一．86lE一0SSMX-．6S9竞一034计算结果及分析A一．j6日E-03B一．305E一034．1位移计算结果C=一．42E-03