15.水电站厂房结构分析

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1、第十二章水电站厂房结构分析2011年2月第一节水电站厂房的结构特点水电站厂房的结构组成及作用一、水电站厂房的结构组成及作用(一)上部结构1、屋顶(1)屋面板：隔热、遮阳、避风雨；预制钢筋混凝土大型屋面板+隔热层+防水层+保护层(2)屋架或屋面大梁。2、排架柱(构架)承受屋架或屋面大梁、吊车梁、外墙传来的荷载和排架柱自重，并将它们传给厂房下部结构的大体积混凝土。3、吊车梁承受吊车荷载（包括起吊部件在厂房内部运行时的移动集中垂直荷载），以及吊车在起重部件时，启动或制动时产生的纵、横向水平荷载，并将它们传给排

2、架柱。4、发电机层和安装间楼板发电机层楼板承受着自重、机电设备静荷载和人的活荷载，传给梁并部分传到厂房下部结构的发电机机座和水轮机层的排架柱。安装间楼板承受自重、检修或安装时机组荷载和活荷载，传到基础。5、围护结构外墙。承受风荷载，并将它传给排架柱或壁柱。抗风柱。承受厂房两端山墙传来的风荷载，并将它传给屋架或屋面大梁和基础或厂房下部结构的大体积混凝土块体。圈梁和连系梁。承受梁上砖墙传下的荷载和自重，并传给排架柱或壁柱。1、发电机机墩承受从发电机层楼板传来的荷载和水轮发电机组等设备重量、水轮机轴向水压力和

3、机墩自重，并将它们传给座环和蜗壳外围混凝土。2、蜗壳和水轮机座环（固定导叶）将机墩传下来的荷载通过座环传到尾水管上，另外水轮机层的设备重量和活荷载通过蜗壳顶板也传到尾水管。3、尾水管承受水轮机座环和蜗壳顶板传来的荷载，经尾水管框架（尾水管顶板、闸墩、边墩和底板构成的）结构再传到基础上。(二)、下部结构二、厂房的受力和传力系统(一)厂房主要荷载厂房结构自重，压力水管、蜗壳及尾水管内水重；厂房内机电设备自重，机组运转时的动荷载；静水压力：尾水压力，基底扬压力，压力水管、蜗壳及尾水管内的水压力，永久缝内的水压

4、力，河床式厂房上游水压力；厂房四周的土压力；活荷载：吊车运输荷载，人群荷载及运输工具荷载；温度荷载；⑦风荷载；雪荷载；⑧严寒地区的冰压力；地震力。(二)厂房的传力系统三、厂房混凝土浇筑的分期和分块1.厂房混凝土浇筑的分期分期目的：机组到货一般均迟于土建施工期，为了适应机组安装要求，混凝土需要分期浇筑，称为一期和二期混凝土。一期混凝土：底板、尾水管、尾水闸墩、尾水平台、混凝土蜗壳外的混凝土、上下游边墙、厂房构架、吊车梁、部分楼板等，在施工时先期浇筑，以便利用吊车进行机组安装。二期混凝土：等到机组和有关设备

5、到货后、尾水管圆锥钢板内衬和金属蜗壳安装完毕后，再进行浇筑。二期混凝土包括金属蜗壳外的部分混凝土、尾水管直锥段外包混凝土、机座、发电机风罩外壁、部分楼层的楼板。2．混凝土浇筑分层、分块水电站厂房水下部分的混凝土属于大体积块体混凝土。其特点是现场浇筑量大，结构几何形状复杂，基础高差大，对裂缝要求严格。由于受混凝土浇筑能力的限制和为了适应厂房形状的变化，每期混凝土要分层分块浇筑。混凝土浇筑分层、分块是为了便于施工和保证工程质量。四、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

6、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。(2）施工缝——根据施工条件设置的混凝土浇筑缝(临时缝)。岩基上大型厂房通常一台机组段设一永久缝，中小型水电站可增至2～3台机组设一条永久缝。在安装间与主机房之间、主副厂房高低跨分界处，由于荷载悬殊，需设沉降缝。坝后式厂房的厂坝之间常沿整个厂房的上游外侧设一条贯通地基的纵缝。永久缝的宽度一般为1~2cm

7、，软基上可宽一些，但不超过6cm。2．止水厂房水上部分的永久缝中常填充一定弹性的防渗、防水材料，以防止在施工或运行中被泥沙或杂物填死和风雨对厂房内部的侵袭。厂房水下部的永久缝应设置止水，以防止沿缝隙的渗漏，重要部位设两道止水，中间设沥青井。止水布置主要取决于厂房类型、结构特点、地基特性等，应采用可靠、耐久而经济的止水型式。第二节厂房整体稳定及地基应力厂房整体稳定和地基应力计算的内容一般包括沿地基面的抗滑稳定、抗浮稳定和厂基面垂直正应力计算。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

8、全系数，以保证厂房的整体稳定性。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。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。河床式厂房直接承受上游水压力，在确定地下轮廓线、校核整体稳定性和地基应力时，基本原则与混凝土重力坝及水闸相似。但因厂房机电设备多，结构形状复杂，故必须以两个永久缝之间或一个机组段长度为计算单元，进行稳定分析和地基应力计算时，不能取单宽进行计算。厂房有大量的二期混凝土