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分析研究方法基本正确，能综合运用专业基础理论、基础知识分析和解决问题。
初评成绩70
指导教师（签名）：
王明权2011年6月10日
答
辩
记
录
答辩主持人
答辩小组成员
秘书
答辩日期
答辩教师提问
学生回答情况
1．
2．
3．
4．
5．
6
7
8．
答辩小组评语
答辩主持人（签名）：
年月日
答辩成绩
电大分校初审意见
分校专业负责人（签名）：
省级
电大
复审
意见
省级电大专业负责人（签名）：
说明：
1.答辩小组应填写评价意见，小组成员均应签名（盖章）。
答辩小组不应少于3人。
2.此表附于封面之后。
3.此表由分校、工作站自行复制。
目录
1基本资料………………………………………………………………3
1.1工程等别及建筑物级别………………………………………3
1.2基本资料………………………………………………………3
2厂房及尾水建筑物布置………………………………………………4
2.1厂房及开关站布置……………………………………………4
2.2尾水建筑物布置………………………………………………5
3厂房整体稳定及基础应力计算………………………………………6
3.1厂房工程地质条件……………………………………………6
3.2计算假定………………………………………………………6
3.3计算荷载及荷载组合…………………………………………6
3.4计算公式及计算结果…………………………………………9
4厂房结构设计…………………………………………………………10
4.1设计原则………………………………………………………10
4.2金属蜗壳外围混凝土结构……………………………………11
4.3尾水管…………………………………………………………13
4.4机墩及风罩……………………………………………………16
4.5主厂房上部结构………………………………………………19
4.6主、副厂房板梁结构…………………………………………22
5基础处理设计…………………………………………………………23
1基本资料
1.1工程等别及建筑物级别
1.2基本资料
（1）厂房
型式地面式
地基特性变质凝灰岩和砂泥质板岩
主厂房尺寸43.2×
19.2×
36.2m（长×
宽×
高）
机组安装高程705.00m
机组发电机层高程713.90m
尾水平台高程713.90m
水库设计洪水位755.00m
水库校核洪水位757.41m
正常尾水位705.40m
最低尾水位705.05m
（2）水轮机
台数3台
型号HL（F595）－LJ－258
转轮直径2.58m
单机容量24.74MW
正常转速214.3r/min
飞逸转速450r/min
旋转方向俯视顺时针
导叶关闭时间10s
吸出高度0m
最大工作水头50.5m
最小工作水头42.0m
额定水头44.0m
水轮机设计引用流量61.69m3/s
转轮（带轴）重20.4t
水轮机总重118t
轴向水推力1090kN
（3）发电机
型号SF－J24－28/5500
额定出力24MW
转子起吊重量112t
定子重68t
上机架重23.24t
下机架重5.51t
总重235t
（4）厂内桥式起重机
台数1台
型号125/40/5t×
16.8m
跨度16.8m
（5）调速器
数量3台
型号BWT－80－40
（6）水文、泥沙、气象
多年平均流量：
（1957年～1996年）108m3/s
多年平均径流量：
34.1×
108m3；
不同频率洪峰流量：
见表1
表1各频率洪水的洪峰流量
设计标准
洪水重现期P（%）
0.1
0.2
0.5
1
2
5
10
20
50
洪峰流量（m3/s）
2990
2690
2310
2020
1730
1360
1080
814
485
年平均悬移质输沙量195.3×
104t
年平均含沙量0.57kg/m3
年平均推移质输沙量14.4×
年平均气温14.8℃
绝对最高气温37.7℃
绝对最低气温－7.4℃
平均相对湿度61%
多年平均降水量450mm
多年平均蒸发量2047.1mm
多年平均风速2.4m/s
最大风速16m/s（相应风向NW、WNW）
（7）地震烈度
场地基本烈度7度。
2厂房及尾水建筑物布置
2.1厂房及开关站布置
主厂房安装了3台24MW的混流式水轮发电机组和一台单小车电动桥式吊车。
厂房平面尺寸为81.2×
19.2m，其中副厂房长18m，安装间长20m。
机组段总长43.2m，每机一缝，主厂房长43.2m，宽19.2m，高36.7m，机组从右至左依次为1#、2#、3#机组。
开关站型式为开敞式，布置在厂房上游坝后左岸山梁的开挖平台上，距离厂房约70m，高程为713.90m。
主厂房共布置四层，即发电机层、水轮机层、蜗壳层和尾水管层。
主厂房屋顶采用球形钢网架结构。
由施工单位委托专业厂家设计并制造。
吊车梁为钢筋混凝土预制梁。
水轮机层地面高程为708.00m，该层下游和左、右侧直接位于蜗壳二期混凝土顶部，上游侧在蝶阀室的顶部，支承发电机层的立柱全部固定在此高程上。
该层上游墙在1#、3#机组段设2个宽1.8m的门洞进入母线廊道，下游墙也在1#、3#机组段设2个宽1.8m门洞进入尾水副厂房。
1#、3#机组段左侧设有楼梯间通往蜗壳层。
每个机组段的上游侧第一象限内均布置有一吊物孔，吊物孔可至蝶阀层进行蝶阀的吊装和检修。
每台机组-y方向设进人孔，可直接进入水车室。
蜗壳层高程为701.70~708.00m，中心高程705.00m，包角345°
，进口直径为3.8m。
蜗壳进口以前、蝶阀以后钢管底部设蜗壳放空阀，侧面设蜗壳进人孔。
为便于安装、检修、维护蝶阀，主厂房上游1#~3#机组段设贯通的蝶阀层，保证维修人员能顺利通行，其地面高程为701.70m。
在蝶阀层下游侧每个机组段的+y方向布置有宽1.45m的尾水管进人廊道，可进行尾水管的检修。
蜗壳以下为尾水管层，包括锥管段、肘管段和扩散段三部分。
在锥管段的上游中下部，设有尾水管进人孔。
在尾水管扩散段的左侧，布置有尾水管排水盘形阀，用以在检修时放空尾水管内积水。
渗漏集水井布置在2#机组段内蝶阀层以下，主要用以排除机组正常运行时，厂房周边砼及水轮机顶盖的渗透水，其平面尺寸为5×
4m，底高程为694.00m。
机组检修集水井设在1#机右侧，主要用以排除蜗壳、尾水管内的积水以及闸门的漏水，为保证厂房不被水淹，检修集水井是一个独立的系统，通过设置的专用钢梯可直接上至水轮机层。
其平面尺寸为4×
3m，底高程为694.00m。
安装间布置在主厂房左侧，全长20m，共有上、下两层，上层地面高程为713.90m，主要作为机组检修、对外交通运输场地，下层底板高程为707.90m，布置有油库、油处理室及发电机转子基础。
安装间可放置上机架、下机架、发电机转子、水轮机顶盖及水轮机转轮五大件。
在安装间左端设有进厂大门。
副厂房位于主厂房右侧，共分为四层，即中控室层（高程723.10m）、中控室电缆夹层（高程719.30m）、开关柜层（高程713.90m）及高低压开关柜电缆夹层（高程709.70m）。
副厂房下游右侧设有楼梯间，沟通各层之间交通，在713.90m层通向室外。
开关柜层高程为713.90m，与发电机层同高，可以互通。
副厂房723.10m层布置有中央控制室、计算机室、通信室、值班室休息室和办公室。
中控室电缆夹层719.30m高程除设有电缆桥架等外，另布置有蓄电池室、电工试验室。
开关柜层713.90m高程布置有高压配电室和低压配电室，同时将3台厂用变也分别布置在高低压配电室。
高低压开关柜电缆夹层高程为709.70m，主要布置有10.5Kv电缆桥架、励磁变等设备。
尾水副厂房共分为两层布置。
下层地面高程为702.80m，顺水流方向宽3.5m，为机组技术供水室。
上层地面高程为708.00m，顺水流方向宽3.8m，作为空压机及储气罐室。
在左右两侧布置有楼梯间，可至下层机组技术供水室。
2.2尾水建筑物布置
尾水平台高程713.90m，与发电机层同高，总宽度为8.7m。
尾水平台可作为消防通道及去往开关站的道路，并与进厂公路、厂后公路相接，在厂区形成一环形通道。
检修闸门设置于机组下游尾水管出口处，出口孔口尺寸3.5×
3.5m，每个机组段两孔。
尾水平台布置有台车式起闭机一台，用于尾水闸门的启闭；
其支撑结构为砼排架，沿三个机组段贯通布置，在伸缩缝处均设双柱，柱截面尺寸为0.5×
0.5m。
除1#机组段右边墩厚4.845m外，每个机组段右边墩均厚1.845m、左边墩均厚2.755m，中墩厚1.80m，挡水墙厚1.08m。
尾水渠宽度43.2m，尾水渠基础座落在砂砾石层上，尾水渠护坦采用混凝土衬护，衬砌厚度0.5m。
渠底由697.389m高程以1：
3的坡度上翘至703.00m高程，厂0+33.20m～厂0+35.00m之间为水平段，厂0+35.00m以下以1：
2的缓坡与原河道衔接。
护坦末端设混凝土齿墙,其后用直径大于250mm块石回填，以防止冲淘破坏。
护坦设φ50排水孔，间排距3m，梅花型布置。
左岸挡墙由3#机尾水出口向下游与进厂公路挡墙相接，基础座落在砂砾石和基岩上，为重力式混凝土挡墙，挡墙后部为回填弃渣区，形成场内公路。
墙顶高程713.90m，与尾水平台同高。
右岸挡墙由厂0+015.50m河对岸，基础座落在砂砾石上，为重力式混凝土挡墙，挡墙右侧为回填弃渣区。
挡墙每隔10m左右设一永久缝，缝宽1cm，采用L－600低发泡塑料板填缝。
厂房尾水渠对岸采取了块石护底和浆砌石护坡，以防止尾水对岸边的冲刷。
3厂房整体稳定及基础应力计算
3.1厂房工程地质条件
3.2计算假定
（1）按单个机组段，滑动面简化为平面进行计算。
（2）在运行期各种荷载组合情况下，基础面的最大法向应力不应超过地基允许承载力，正常运行情况应大于零。
（3）基础应力按单向进行计算。
（5）计算整体稳定安全系数应大于表2中规定值。
表2（SL266－2001）规范规定的安全系数
抗滑稳定安全系数
荷载组合
基本组合
特殊组合
无地震
有地震
抗浮稳定Kf
1.10
3.3计算荷载及荷载组合
厂房整体稳定及基础应力计算，按《水电站厂房设计规范》（SL266－2001）进行。
选取有代表性的2#机组段进行分析，按各种荷载组合分别进行。
计算简图见图5.7.1。
（1）计算荷载
（a）结构自重及永久设备重，计入水轮发电机组重，未计入附属设备及非固定设备重。
（b）水压力
水容重按10kN/m3计。
（c）扬压力
根据厂房上游面的止水位置，厂房上游面不受水压力作用，仅在下游面受尾水压力作用，因此，扬压力即为下游水深的浮托力。
（d）地震力
水平向地震惯性力按下式计算：
F=∑Fi
地震力惯性力力矩：
My=∑Myi
其中Fi=0.25αhαiGEi/g
式中:
Fi—作用在质点i的水平向地震惯性力代表值
GEi—作用在质点i的重力作用标准值;
αh—水平向设计地震加速度代表值,设计烈度7度时为0.1g；
αi—质点i的动态分布系数；
g—重力加速度，9.81m/s2。
Myi=Fihi
hi—质点i距滑动面的高度。
单位宽度的地震动水压力按下式计算：
F=F0B
F0=0.65αhξρWHO2
F0—单位宽度坝面的总地震动水压力代表值;
ξ—地震作用的效应折减系数，取为0.25;
ρw—水体质量密度标准值；
H0—水深；
B—机组段段宽度；
（e）其它荷载
一般活荷载、风荷载、雪荷载等计算中均不考虑。
（2）荷载组合
表3计算工况及荷载组合
计算工况
下游水位
荷载名称
结构自重
永久设备重
水
重
静水
压力
扬压力
地
震
力
正常运行
705.40
∨
机组检修
705.30
机组未安装
710.40
非常运行
710.75
地震情况
注：
①机组检修时，考虑最不利情况，蜗壳、尾水管均无水；
②机组未安装时，二期砼、永久设备重量未计，只计肘管段、扩散段水重。
3.4计算公式及计算结果
（1）计算公式
（a）抗浮稳定计算公式：
式中：
Kf－抗浮稳定安全系数；
ΣW－作用于机组段上所有垂直力总和，kN；
U－作用于机组段上所有扬压力总和，kN。
（b）厂房基础面上的垂直应力
σ－厂房基础面上垂直正应力；
ΣW－作用于机组段上所有垂直力的代数和，KN；
ΣM－作用于机组段上所有力矩的代数和，KN.m；
B－垂直水流方向截面的宽度，m；
L－顺水流方向截面的长度，m；
A－计算截面面积，m2。
（2）计算结果和结论
厂房整体稳定及基础应力计算结果分别见表4～表5。
计算结果见下表4。
表4抗浮安全系数
组合
特殊组合
安全系数
2.60
1.30
2.39
2.03
2.56
由计算结果可知，厂房抗浮稳定在各种工况下均满足规范要求。
表5厂房基础应力计算成果
计算应力值（Mpa）
σmax
0.25
0.10
0.22
0.26
σmin
0.17
0.04
0.13
0.15
计算表明，厂房基础应力很小，且各种工况下均为压应力，整个基础面应力分布比较均匀，未超过基岩的允许应力。
4厂房结构设计
4.1设计原则
（1）设计原则
（a）结构内力分析一般简化为平面问题，将构件视为均质弹性体，采用结构力学法进行计算，计算中考虑刚性节点及剪切变形的影响。
（b）对机墩进行动力分析，其余结构只作静力计算。
（c）对下游挡水墙、蜗壳、风罩考虑运行期的温度应力。
（d）所有结构均按承载能力极限状态方法进行配筋计算。
对于吊车梁等大跨度结构构件需进行挠度校核。
对水下主要结构需进行裂缝开展宽度的验算。
（e）机组段永久缝采用半开敞式止水，计入缝水压力的作用。
（2）采用的规程规范
《水工混凝土结构设计规范》DL/T5057－1996
《水工建筑物抗震设计规范》DL5073－2000
《水电站厂房设计规范》SL266－2001
《水工建筑物荷载设计规范》DL5077－1997
（3）计算参数
（a）混凝土
泊松比：
0.167
线膨胀系数：
0.000011/°
C
容重：
大体积混凝土24.5kN/m3
板梁柱混凝土25kN/m3
C20混凝土弹性模量值：
Ec=2.55×
104N/mm2
C25混凝土弹性模量值：
Ec=2.8×
表6混凝土强度设计值N/mm2
强度种类
符号
混凝土强度等级
C10
C15
C20
C25
C30
轴心抗压
fc
5.0
7.5
10.0
12.5
15.0
轴心抗拉
ft
0.65
0.90
1.50
（b）钢筋的物理力学指标
表7钢筋强度设计值单位：
N/mm2
钢筋等级
抗拉强度
设计值fy
抗压强度
设计值f’y
弹性模量
Ec
I级热轧钢筋
210
2.1×
105
II级热轧钢筋
310
2.0×
（c）承载能力极限状态计算的分项系数
表8结构重要性系数γo
水工建筑物级别
建筑物的结构安全级别
结构重要性系数γo
3
II
1.0
表9设计状况系数ψ
设计状况
设计状况系数
持久状况
短暂状况
0.95
偶然状况
0.85
表10荷载分项系数γG、γQ
荷载类别
永久荷载γG
可变荷载γQ
荷载分项系数
1.05
1.20
表11结构系数γd
素混凝土结构
钢筋混凝土结构
受拉破坏
受压破坏
2.00
4.2金属蜗壳外围混凝土结构
1#~3#机采用金属蜗壳，包角为345°
，蜗壳进口直径3.8m。
蜗壳上半部与外围混凝土之间用弹性垫层隔开，使得上部结构（主要是机墩）传来的荷载由蜗壳外围混凝土承担，内水压力完全由金属蜗壳承担。
计算剖面选取蜗壳进口的最大截面，金属蜗壳外围混凝土主要尺寸、计算简图见图5.7.2。
（1）设计原则及假定
a）按垂直剖面简化为杆件结构进行计算，考虑杆件节点刚性和剪切变形的影响；
b）机墩传来的荷载考虑动力系数；
c）不考虑温度应力；
d）蜗壳外围结构的混凝土允许开裂，但限制裂缝开展宽度。
（2）荷载及荷载组合
a）结构自重A1
b）机墩传来的荷载A2
c）水轮机层传来的荷载A3
表12蜗壳结构计算荷载组合
计算情况
机墩传来荷载
水轮机层地面活荷载
√
检修情况
（3）计算成果
上述工况下的结构力学计算成果见图5.7.2。
蜗壳配筋草图见图5.7.2。
4.3尾水管
尾水管为4H型，长12.98m，肘管段出口高2.4312m，宽8.8m，底板混凝土厚1.589m。
扩散段由中墩分为两孔，单孔净宽3.5m。
边墩厚2.755m和1.845m，中墩厚1.8m，底板为整体式。
尾水管出口高3.5m。
尾水管主要尺寸、计算剖面及计算简图见图5.7.3。
b）考虑止水以外横缝内水压力作用；
c）不计温度作用及地震力；
d）尾水管以上结构及设备荷载，按45°
扩散角扩散；
e）计入剖面间的不平衡剪力。
b）上部结构及设备重A2
c）内水压力A3
d）外水压力A4
e）扬压力A5
f）地基反力A6
荷载组合见表13。
表13尾水管结构计算荷载组合
荷载
计算
情况
A1
A2
A3
A4、A5、A6
正常
尾水位
校核
检修
基本
设计洪
水运行
设计
特殊
校核洪
升级会员 