水电站厂房钢筋混凝土蜗壳技术设计

1FJD35170FJD水电站厂房钢筋混凝土蜗壳技术技术设计大纲范本水利水电勘测设计标准化信息网1996年3月2水电站技术设计阶段厂房钢筋混凝土蜗壳设计大纲范本主编单位主编单位总工程师参编单位主要编写人员软件开发单位软件编写人员勘测设计研究院年月3目次1引言42设计依据文件和规范43基本资料44内力计算及配筋75构造要求96观测设计97专题研究（必要时）98工程量计算（必要时）99应提供的设计成果91引言4工程位于，是以为主，兼有等综合利用的水利水电枢纽工程。电站总装机容量MW，年发电量MWH，电站为厂房，共装台机，单机容量MW。厂房长M，宽M，高M。本工程初步设计报告于年月日审查通过。2设计依据文件和规范21有关本工程的文件1工程初步设计报告；2工程初步设计报告审批文件；3工程技术设计任务书。22主要设计规范1SDJ2078水工钢筋混凝土结构设计规范（试行）2SD33589水电站厂房设计规范（试行）；3SDJ17385水力发电厂机电设计技术规范（试行）。23设计参考资料1建筑结构静力计算手册，1975年，建筑出版社；2水电站厂房设计，顾鹏飞、喻远光编，1987年，水利电力出版社。3基本资料31工程等别与建筑物级别1工程等别为等；1建筑物级别为级；3电站厂房级别级。32水位上游正常蓄水位M下游正常尾水位M；死水位M；最低尾水位M设计洪水位M；设计洪水尾水位M；校核洪水位M；校核洪水尾水位M。33气温与水温51月（年）平均气温，见表1。表1月年平均气温表单位月份123456789101112全年平均气温2月（年）平均水温，见表2。表2月年平均水温表单位月份123456789101112全年平均水温34荷载1蜗壳进口水锤压力（最大压力上升值）MPA；2蜗壳进口顶板上部荷载KN/M2；3水轮机层活荷载KN/M2；4机墩传来荷载及位置垂直集中力KN；弯矩KNM；位置（指机墩中心到座环的距离）M。35水轮机及蜗壳参数1水轮机参数额定水头HRM；转轮直径D1M；额定流量QRM3/S；座环外径DAMM；座环内径DBMM；A蝶形边宽KMM；1导叶高度BOMM。BN2蜗壳参数见图1M蜗壳形式；2蜗壳包角度；蜗壳上伸角1度；图1蜗壳断面形状蜗壳下伸角2度；蜗壳进口断面AMM；蜗壳进口断面BMM；6蜗壳进口断面NMM；蜗壳进口断面MMM。提示蜗壳参数符号含义见水电站机电设计手册（水力机械），水电站机电设计手册编写组编制。3钢筋混凝土蜗壳单线图厂家提供。36材料特性及安全系数361混凝土1混凝土标号；2混凝土容重KN/M3；3混凝土泊桑比；4混凝土设计强度与弹性模量见表3。表3混凝土设计强度与弹性模量单位MPA混凝土标号轴心抗压弯曲抗压抗拉抗裂弹性模量362钢筋1钢筋设计强度与弹性模量见表4。表4钢筋设计强度与弹性模量单位MPA设计强度钢筋种类直径MM受拉钢筋受压钢筋弹性模量2泊桑比。363安全系数1强度安全系数见表5。表5安全系数荷载组合结构受力特征基本特殊混凝土按抗拉强度计算的受压、拉、弯杆件轴心受压、偏心受压、局部承压、斜截面受剪、受扭构件钢筋混凝土轴心受拉、受弯、偏心受拉构件2抗裂安全系数。73允许最大裂缝宽度MM。37厂房布置和厂房结构体形图4内力计算及配筋41计算原则与假定提示混凝土蜗壳几何形状复杂，工程上常用以下几种方法进行内力分析和计算1平面框架法本方法简便、实用，但只能确定顶板和侧墙径向内力和配筋，无法计算环向应力；2弹性力学法蜗壳顶板按环形板公式计算；侧墙根据外形及边界条件近似地按单向板或双向板计算，或同时截取单宽直条和水平梁，利用交叉点变位相等条件，求垂直与水平方向的内力；尾水锥体按厚壁短圆筒进行计算。该方法计算复杂，计算结果与实际差异较大；3三维有限元法；4结构模型试验；一般简化为平面框架计算，大型蜗壳或有条件时，可按三维有限元法计算或进行结构模型试验。最终计算结果采用几种方法综合确定。本计算原则与假定是针对平面框架法而言。1钢筋混凝土蜗壳应进行强度计算和裂缝宽度验算。2钢筋混凝土蜗壳为空间结构，本计算简化为平面问题，按结构力学方法计算。3蜗壳进口段取12剖面，垂直于水流方向切取单宽按单跨梁或连续梁或封闭框架计算。提示采用哪种计算简图应视实际情况而定。4蜗壳段取23个剖面，沿径向切取单宽按R形框架计算。提示一般情况R形框架上端铰支，下端固定。5当蜗壳顶板高宽比大于03或侧墙厚高比大于015时，需考虑剪切变形及刚性节点的影响。42荷载及组合421荷载1结构自重A12机墩传来荷载A283水轮机层地面活荷载A34内水压力（包括水击压力）A45外水压力A56温度影响力B1提示温度影响力，主要指运行期由于水温或气温年变幅所引起的温度应力。施工期温度影响力应从混凝土浇筑分层分块及温控措施等方面予以改善和消除在计算温度影响力时，应考虑开裂引起结构刚度降低的影响和混凝土徐变的作用。422荷载组合1基本组合正常运行A1A2A4A5提示外水压力的取舍与厂房止水形式和分缝位置有关。若计算中计入外水压力，则应有构造措施保证缝内有承压水作用。2特殊组合正常运行温度影响力A1A2A4A5B1蜗壳放空A1A2A3A5最高水头下运行A1A2A4A543内力计算提示1一般框架或梁内力计算公式可参见“建筑结构静力计算手册”中有关表格和公式；2考虑框架剪切变形和刚性节点的框架内力分析按SD33589附录四有关公式和表格计算；3可运用水利部天津勘测设计研究院“水电站地面厂房CAD系统11版”中钢筋混凝土结构模块进行内力计算。44配筋计算1顶板按受弯构件或偏心受拉构件配筋，侧墙按受弯构件配筋。提示配筋计算参见SDJ2078有关公式。2若采用有限元法计算内力时，可按拉应力图形面积配筋。提示应力配筋可按SDJ2078附录四计算。3计算最大裂缝宽度不得超过015MM。95构造要求1钢筋混凝土蜗壳混凝土标号应不得低于20028天龄期；2最大静水头超过40M或限裂计算不满足要求时，应在蜗壳内壁增设薄钢板衬砌或其它防渗材料；3采用合理的分层分块型式，如设封闭块或预留宽缝等措施，以减少混凝土温度应力和干缩应力；4混凝土施工缝的处理要满足有关规程规范的要求。如垂直缝宜用错缝，避免上下层贯通直缝；避免锐角和薄片；迎水面设止水；缝面要作处理，凿毛、设健槽、加并缝钢筋；必要时并缝灌浆；夏季浇筑混凝土应采用温控措施降低入仓温度；5按构造配筋时，最小配筋率不宜小于005，或1620,钢筋间距取20CM25CM；也可参照正在修编的水工混凝土结构设计规范（报批稿）中的最小配筋率配筋；6环向钢筋不能小于径向钢筋或竖向钢筋的1/3；7在转角或应力突变的位置应配置加强筋，加强筋直径、间距与径向钢筋相同；8顶板径向钢筋呈辐射状布置，上下两层，下层钢筋宜与座环蝶形边焊接，外围边用短钢筋加密，侧墙内外两层配筋。