水电站工程主厂房排架结构设计

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1、水电站工程主厂房排架结构设计　　【摘要】水电站的厂房是水电站的主要建筑物之一，厂房中安装有发电机、水轮机等发电设备和各种辅助设备，是一个实现水能转换为电能的综合工程设施。主厂房是机、电、水的综合体，同时也是发电站工作人员的主要生产场所。在设计水电站主厂房时，其结构设计基本上都是采用排架结构，由于排架结构的特殊性，存在结构承载受限的问题。本文对水电站工程中主厂房的排架结构设计进行简单分析，研究和探讨了排架结构设计中有待提高和重视的因素。【关键词】水电站工程主厂房设计排架结构设计水电站设计结构设计中图分类号：K826.16文献标识码：A文章编号：一．引言。7我国是世界上河流资源众多

2、的国家之一，有着较为丰富的内河、内江资源。随着经济的快速发展，在河流和江河上开展的水利工程建设也越来越多。水利工程中的水电站建设一直是工程施工的重点控制内容，由于水电站主厂房需要放置发电机、水轮机等发电相关设备，同时，主厂房结构又多为单层建筑结构，在进行结构设计时多采用排架结构。排架结构在自身的平面内具有较强的承载能力和较好的钢度，但由于各排架间的承载能力较为软弱，在水利工程中，无论是在设计阶段还是施工阶段，都要引起高度重视。二．水电站主厂房的结构布置设计。1.水电站厂房的结构组成以及相关用途。（1）水电站主厂房的上部结构：屋顶、排架柱、吊车梁、发电机层和安装间楼板、围护结构等

3、，通常为钢筋混凝土结构。屋顶部分有层面板和屋架或是屋面大梁组成，屋面板的作用为遮风避雨，隔热隔阳，屋面层部分包括隔热层、防水层、保护层以及预制钢筋混凝土大型屋面板。排架柱是用来承受屋架、吊车梁、屋面大梁和外墙所传递的荷载，以及排架柱本身的重量，同时这些荷载通过排架柱传给房下部结构中的大体积混凝土。吊车梁是起吊部件在制动过程中操作的移动集中垂直荷载，或者是承载吊车荷载，在吊车起重部件的时候，将启动和制动过程中产生的横向和纵向水平荷载，传给排架柱。发电机层楼板需要承载自重、人的活荷载、机电设备静荷载；安装间的楼板承受安装机组或机组检修时的荷载和自重。由外墙、抗风柱、圈梁以及联系梁等

4、组成的围护结构，能承受风荷载，同时承载梁上砖墙传下的自重和荷载，将荷载传给壁柱或排架柱。（2）水电厂主厂房的下部结构。7水电站主厂房的下部结构包括：发电机机墩、蜗壳及固定导叶、尾水管等，下部结构一般为大体积水工钢筋混凝土结构。发电机机墩承载着发电机的自重、水轮机轴向水压力和机墩自身重量，并将自重力量传递给蜗壳外围混凝土和座环。蜗壳和固定导叶是将机墩传递下来的荷载传到尾水管上。尾水管将水轮机座环传递过来的荷载，通过尾水管的框架结构传到基础上。三.水电站的主厂房架构设计。1.选择立柱截面形式。在水电站的主厂房中，其结构立柱一般都是采用矩形截面，尤其是在吊车的起重能力超过10吨以上时

5、，下柱的截面高度不应小于下柱高度的1/12，截面的宽度应不小于下柱高度的1/25。立柱高度根据厂房顶梁定的高程与发电机层地面的高程差来确定。在一般情况下，水电站的主厂房排架柱的截面尺寸基本上都比较大，这是为了满足强度和稳定的要求。柱截面的选择要能满足顶端的横向位移的控制要求。2.厂房屋面板荷载计算以及型号选择。7发电站的主厂房一般选择安全等级为二级以上的大型屋面板，屋面板无悬挂荷载，其抗震设计的强度为6度。由于屋面的活荷载与雪荷载部同时都存在，屋面具有较大的活荷载，因此要根据实际屋面的荷载设计，布置屋架的上、下弦支撑。3.吊车梁设计。设计吊车梁的截面时，由于T形截面具有较大的钢

6、度，同时具有较好的抗扭性能，在固定轨道时较为方便，在进行检查时拥有较宽的走道，比较适合大、中型的吊车梁，因此一般在选择吊车梁的截面时多采用T形截面。4.确定控制截面和荷载作用中的内力组合。根据排架柱受力的特点，分别取牛腿处截面、上柱底面和下柱底面（采用室内厂房地面的下0.5米处为下柱的柱底），为排架柱配筋计算的控制截面。在厂房横向跨度较小、吊车的荷载受力不大时，也可以将柱底截面作为控制下柱的配筋，并且把柱底面的截面内力值作为柱基设计的依据。如果水电站处于地震带上，要在内力计算和组合中，包含地震作用下的控制截面内力。5.排架内力计算。排架的内力计算和内力的组合采用手算极为复杂，因

7、此在条件允许的情况下，尽量多采用电算方法。采用电算方法时，可使用由我国建筑科学研究院研发的CAD系统PMCBC平面结构或PKPM结构设计软件，根据水电站的实际情况，结合在施工地区的地震作用的内力计算和组合，编制计算程序。同时，依据各个7截面的内力，通过系统计算，确定柱的配筋。设置配筋时，为避免其他不确定因素造成影响，设计中尽量采用对称配筋设计。进行排架设计时，要根据下部柱子的高度和牛腿的尺寸作为参考，来计算柱截面的尺寸。根据屋面的防水层、砂浆找平层、加气混凝土、预应力混凝土屋面板以及风荷载、