坝后式厂房设计大纲范本.docx

资源描述

坝后式厂房设计大纲范本.docx

《坝后式厂房设计大纲范本.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《坝后式厂房设计大纲范本.docx（36页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

坝后式厂房设计大纲范本.docx

坝后式厂房设计大纲范本

FJD35020FCD

水利水电工程技术设计阶段

坝后式厂房设计大纲范本

水利水电勘测设计标准化信息网

1996年3月

工程

坝后式厂房技术设计大纲

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

1.引言4

2.设计依据文件和规范4

3.基本资料4

4.厂内外布置11

5.结构布置12

6.整体稳定及地基应力计算13

7.预制钢筋混凝土屋面板结构设计16

8.屋架结构设计18

9.主、副厂房构架设计22

10.吊车梁设计23

11.机墩设计23

12.风罩计算23

13.金属蜗壳外围混凝土设计23

14.尾水管结构设计23

15.分缝、分块及止水设计23

16.尾水建筑物设计25

17.厂房基础处理设计25

18.观测设计26

19.技术专题研究（必要时）26

20.工程量计算26

21.应提供的设计成果27

1引言

工程位于,是以为主,兼有等综合利用的水利水电枢纽工程。

坝址控制流域面积km2,电站总装机容量MW,单机引用流量m3/s,单机容量MW。

本工程初步设计报告于年月审查通过。

2设计依据文件和规范

2.1有关本工程的文件有:

（1）工程初步设计报告及附图;

（2）工程初步设计报告审批的文件;

（3）工程技术设计任务书;

（4）有关专题报告。

2.2主要设计规程、规范

（1）SDJ12-78水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（山区、丘陵区部分）（试行）及补充规定;

（2）SD335-89水电站厂房设计规范（试行）;

（3）GB50201-94防洪标准;

（4）SDJ20-78水工钢筋混凝土结构设计规范（试行）;

（5）GBJ17-88钢结构设计规范;

（6）GBJ9-87建筑结构荷载规范;

（7）SDJ10-78水工建筑物抗震设计规范（试行）;

（8）GBJ11-89建筑抗震设计规范;

（9）SDJ278-90水利水电工程设计防火规范;

（10）SDJ173-85水力发电厂机电设计技术规范（试行）;

（11）GBJ10-89混凝土结构设计规范;

（12）（88）水规设字第8号文水利水电工程设计工程量计算规定（试行）。

3基本资料

3.1工程等别和建筑物级别

（1）本工程为等工程

（2）大坝建筑物按级设计;

（3）厂房建筑物按级设计;

（4）尾水渠按级设计。

3.2地震烈度

本工程位于地区,经单位鉴定基本烈度为度;设计采用地震设烈度为度。

3.3洪水标准

设计情况洪水重现期为a;校核情况洪水重现期为a。

施工期洪水重现为a。

3.4水位和流量

表1水位和流量关系表

项目

泄设计洪水

泄校核洪水

全部机组满荷发电

一台机组发电

通航、供水下泄

库水位m

尾水位m

流量m3/s

附:

下游水位～流量关系曲线。

3.5气象资料

3.5.1气温与水温

（1）多年月平均气温:

表2多年月平均气温（年至年）单位：

℃

月份

年

平均气温

（2）最热月平均气温℃;

（3）最冷月平均气温℃;

（4）最热月平均水温℃;

（5）最冷月平均水温℃;

（6）多年平均水温℃。

3.5.2风向与风速

（1）坝址区最大风速m/s;

（2）主要风向,风频%;

（3）设计采用的基本风压MPa。

3.5.3冰雪、冻土

（1）最大积雪深度m;

（2）最大雪荷载kN/m2;

（3）河床实测最大冰厚cm;

（4）最大冻土深度m。

3.5.4降雨

（1）最大降雨强度mm/h;

（2）日最大降雨量mm。

3.6地质资料

3.6.1工程地质

（1）厂址岩土物理力学性质,见表3；

表3厂址岩土物理力学性质表

岩土

名称

原高程

极限抗

压强度

MPa

容许

承压力

MPa

质量

密度

kg/m3

空隙

率

干容重

kN/m3

弹性

模量

MPa

泊

桑

比

压缩

模量

MPa

内摩

擦角

（）

凝聚力

Mpa

渗透

系数

m/d

（2）厂区主要地质构造;

（3）钻孔柱状图;

（4）基岩等高线图;

（5）岩土开挖边坡,见表4。

表4厂区岩土开挖边坡

项目

永久坡

临时坡

开挖坡

马道高,m

马道宽,m

开挖坡

马道高,m

马道宽,m

覆盖层（包括土层）

强风化岩石

弱风化岩石

微风化岩石

3.6.2水文地质

（1）地下水位等高线;

（2）地下水渗流量;

（3）地下水水质情况。

3.7机电设备

3.7.1水轮机

（1）水轮机形式;

（2）台数台;

（3）额定出力MW;

（4）转轮直径D1=m;

（5）固定导叶片数片,导叶关闭时间S;

（6）转轮叶片数片;

（7）水轮机水头:

最大m;

设计m;

最小m;

（8）水轮机设计引用流量m3/S;

（9）转速:

正常r/min,飞逸r/min;

（10）轴向水推力kN;

（11）吸出高度m;

（12）安装高程m;

（13）蜗壳单线图及预埋孔道图;

（14）尾水管单线图及预埋孔道图;

（15）重量:

总重t,转轮连轴重t,座环重t,蜗壳重t，尾水管钢衬重t。

3.7.2发电机

（1）形式;

（2）台数台;

（3）额定出力MW;

（4）转速:

正常r/min,飞逸r/min;

（5）转动惯量GD2=kNm2;

（6）磁推力:

个数个,荷载kN;

（7）转子尺寸（含轴和吊点）;

（8）定子尺寸;

（9）风罩尺寸;

（10）上支架尺寸;

（11）下支架尺寸;

（12）重量:

总重t,转子连轴重t,上部支架重t,下部支架重

t，励磁机重t,定子重t;

（13）发电机基础荷载及扭矩（悬挂式机组）,见表5；

表5发电机基础荷载及扭矩

定子基础

下部支架基础

工况

发电

停机

荷载

扭矩

荷载

扭矩

正常运转

全荷短路

停车中

停车后

顶起转子

提示:

（1）悬挂式机组,转动部分荷载通过推力轴承经上支架及定子构架到定子基础，所以定子基础承受荷载（竖向、径向、切向）包含转动部分。

（2）应根据发电机形式（悬挂式或伞式）的不同,具体确定。

风罩部分也应视具体情况确定。

（14）发电机埋件图。

3.7.3起重机

（1）形式;

（2）台数台;

（3）容量:

主钩:

t;副钩;

（4）吊钩形式,主副钩极限位置;

（5）轮距与轮压:

最大轮压kN,轮距m;

（6）扬程:

主钩m,副钩m;

（7）跨度m;

（8）钢轨型号;

（9）重量:

小车重t,大车总重t;

（10）平衡梁尺寸与重量,;

（11）起重机结构尺寸图。

3.7.4电梯

（1）形式:

;

（2）轿厢尺寸及重量,;

（3）了平衡重t;

（4）起重设备重量及尺寸,;

（5）地坑尺寸;

（6）机房最小尺寸;

（7）井道净尺寸;

（8）各部件重量t;

（9）装配及预埋件图。

3.7.5主变压器

（1）形式;

（2）台数台;

（3）容量MVA;

（4）最大轮压kN,轮距m（附轮压分布图）;

（5）外形尺寸（附外形结构图）;

（6）吊芯高度m;

（7）重量:

总重t,油重t;

（8）检修地点（就地或厂内）。

3.7.6尾水闸门及启闭机

（1）闸门:

形式;

孔口尺寸（长×宽×高,m）;

总重（包括加重块）t;

门槽尺寸及预埋件图。

（2）启闭机;

形式;

容量kN;

重量t;

外形尺寸。

3.7.7运输车辆

（1）车辆尺寸（包括拖车或车厢）;

（2）轮数个;

（3）轮距m;

（4）最大轮压MN;

（5）重量t;

（6）载重t。

3.7.8消防车

（1）轮数个;

（2）轮距m;

（3）最大轮压MN;

（4）外形尺寸;

（5）重量:

t。

3.8建筑材料

3.8.1钢筋混凝土

（1）混凝土标号,见表6;

表6混凝土标号

序号

结构部件

混凝土标号

抗渗标号

抗冻标号

厂房底板、尾水管、集水井

水下墙及尾水闸墩

吊车柱及纵向连系梁

预制吊车梁

机墩、金属埚壳外围混凝土

风罩、发电机层楼板系

各层楼面板、梁、柱

楼梯、电梯井、风道及出线道

预制钢筋混凝土屋架

预制钢筋混凝土屋面板

（2）混凝土设计强度见SDJ20-78;

（3）钢筋的设计强度与弹性模量见GBJ10-89。

3.8.2钢材

按GBJ17-88或进口钢材的物理力学指标确定（如采用进口钢材时）。

3.9楼面均布活荷载

3.9.1主厂房楼面及尾水平台均布活荷载,见表7。

表7主厂房楼面及尾水平台均布活荷载

部部

活荷载KPa

备注

安装间

主

机

间

发电机层

水轮机层

……

尾水平台

母线电缆层

3.9.2副厂房各层楼面均布活荷载,见表8。

表8副厂房各层楼面均布活荷载

序号

房间名称

活荷载KPa

备注

中央控制室、继电保护室等

通迅载波室、巡检室、远动室

电子计算机室

蓄电池室、酸室、充电室

开关室、励磁盘室、厂用动力盘室

电缆室

照明室

空压机室

水泵室（供水水泵,排水水泵）

厂内油罐、油处理室

通风机室

仪表试验室、电工、油化验室等

高压试验室

电工修理间

机修间、工具间

值班室、办公室、会议室

图书资料室

厕所、洗浴室

走道、楼梯

3.10动力系数

动力系数,见表9。

表9动力系数

序号

动荷种类

动力系数

备注

变压器、门机轮压

吊车竖向轮压

吊车水平制动力不乘动力系数

机动车辆轮压

包括拖车轮压

搬运、装卸重物

电动机、通风机

水轮发电机垂直水平动荷

圆筒式机墩取小值

空压机

4厂内外布置

根据批准的初步设计审查意见、新增地质、机电设备资料、最终的模型试验结论,进行各建筑物及构件的详细设计,包括最终确定厂区、厂内布置方案;建筑物结构布置、体型、各部尺寸、细部构造、分缝分块以及基础处理和观测设计等。

提示:

初步设计阶段的厂内外布置在技术设计阶段不作改变是极少的。

改动原因如下:

（1）补充做枢纽布置比较;

（2）机电设备改动;

（3）厂内某些设施移至厂区,厂区某些设施移至厂内；

（4）机电设备位置或房间调整、如移位、取消、增大或缩小;

（5）厂房某些构件形式改变;

（6）各结构物尺寸缩小、增大；

（7）稳定及地应力均不满足;

（8）地基出现缺陷,如断层破碎带。

5结构布置

5.1结构布置注意事项

（1）建筑物的整体平衡和稳定;

（2）结构的强度和刚度;

（3）结构的抗振和抗渗;

（4）结构的温度收缩及膨胀;

（5）结构的防火、保温、耐蚀。

提示:

结构布置之前应首先研究好结构体系,即采用的结构方案（材料、体形、传力方式及主、副厂房关系、厂坝关系等）。

5.2厂房构架布置注意事项

（1）厂房下部结构一期混凝土完成后,构架即可施工;

（2）构架位置和净空应满足水轮发电机组各部件的安装、检修要求、建筑装饰要求;

（3）厂内机组安装及二期混凝土浇筑时,构架应能保证起重机安全使用。

提示:

（1）柱网布置尽可能采用等跨或接近等跨。

在伸缩缝两侧宜设双柱,经论证也可采用跨缝结构;

（2）采用装配式吊车梁时,要考虑吊装能力的要求;

（3）结构布置上尽量减少构架的横向侧移,构架的纵向应用过梁、圈梁等连系梁予以加强,使构架形成整体；

（4）布置屋盖、楼层等水平体系时,沿竖向支承构件应有足够的强度贮备,以防支座附近出现剪切破坏,当剪力集中在一个小面积上时引起冲切,故柱周围的区域应增强其抗剪强度;

（5）楼面主、次梁的间距宜尽量布置成等跨或接近等跨,梁格布置应做到传力明确;

（6）楼面上如有较大孔洞,其周围宜布置图梁,预以加强;小的不设圈梁的孔口,应设钢筋加强;

（7）楼盖在伸缩缝处应设双梁;

（8）在大的集中荷载下面必须布置有梁或柱,如主变进厂运输道下、尾水闸门启闭机轨道下、发电机检修墩下等;

（9）屋架及屋面板宜选标准设计、大型钢筋混凝土屋架,宜综合考虑运输安装条件,有困难时可采用钢屋架。

5.3机墩布置

机墩是立式发电机的支承结构,应根据水轮发电机的形式、容量、机组的拆卸检查方式决定其形式和尺寸（参见《水电站厂房机墩技术设计大纲范本》,相应《范本》分类号为:

FJD35150）。

提示:

风罩顶部与发电机层楼板连接的形式有整体式、简支式和分离式,各有优缺点,应根据结构体系及容量决定。

5.4金属蜗壳外围混凝土结构布置

坝后式厂房一般采用金属蜗壳。

金属蜗壳外围混凝土结构形式与尺寸,应根据厂家提供的金属蜗壳尺寸,加上蜗壳安装焊接必要的净空m,同时考虑满足结构强度、交通廊道布置及进人孔的需要,综合研究确定（参见《水电站厂房金属蜗壳外围混凝土技术设计大纲范本》,相应《范本》分类号为FJD35160）。

提示:

金属蜗壳承受全部内水压。

通常考虑金属蜗壳上半部设弹性垫层;也有不设垫层,充水加压浇筑外围混凝土;或既无垫层也不充水加压。

应视蜗壳尺寸、设计水头等具体情况研究确定。

5.5尾水管结构布置

尾水管结构布置参见《水电站厂房尾水管技术设计大纲范本》,相应《范本》分类号为:

FJD35180。

5.6副厂房结构布置

副厂房的结构布置应考虑以下各点:

（1）房内开间和进深尺寸尽可能统一;

（2）上层墙体要座落在下层墙体上，上下层主梁宜处在同一垂线位置上;

（3）空间大的房间放在空间小的房间上,大而轻的房间如会议室、办公室尽量放在顶层;

（4）荷载重的房间,能集中在第一层的尽量集中在第一层；

（5）运行方便。

5.7建筑非结构件抗震问题

建筑非结构的抗震问题,要与厂房建筑物一起考虑，如:

（1）内隔墙、外填充墙、围护墙等;

（2）屋面构件（包括屋面板及附着在屋面上的构件）;

（3）吊顶或天棚;

（4）固定在墙体或吊顶上的部件;

（5）搁置在楼（地）板面上的建筑设备。

5.8伸缩缝设置

6整体稳定及地基应力计算

6.1计算原则

（1）由于厂房各机组段基本相同,计算分别按安装间段、中间机组段和边机组段进行;

（2）荷载计算时,忽略重量不大的构件及设备;水下结构（如蜗壳、尾水管等）体形复杂,可作适当简化;

（3）边机组段及安装间段有侧向水压力作用时,应计算上下游及左右侧两个方向的水压力共同作用的稳定及地基应力;

（4）当厂房地基岩层存在不利于厂房整体稳定的软弱结构面时,应进行深层抗滑稳定计算。

当厂房处于高尾水位作用下时,还应验算抗浮稳定性。

提示:

（1）由于厂基底部轮廓不规则,计算时可假定按建筑物混凝土与基础接触面之投影平面计算。

也可根据地质情况复杂的程度进行专门研究。

（2）厂房位于坝后紧靠坝体,采用厂坝分开进行整体稳定及地基应力计算。

采用厂坝联合作用时,需作专题研究。

6.2荷载及其组合

荷载及其组合,见表10。

提示:

各种荷载计算按SD335-89进行。

表10荷载组合

荷载

计算

荷载名称

组合

情况

水位

结构

自重

永久设

备重

水

重

回填

混凝土

静水

压力

扬压力

土压力

地震力

基本组合

正常运行

下游设计洪水位

特

机组检修

下游检修水位

殊

机组安装

下游设计洪水位

组

非常运行

下游校核洪水位

合

地震情况

下游满载运行水位

注:

（1）土压力需根据厂房外是否填有土、石而定

（2）机组检修时,水重应根据实际情况扣除

（3）机组安装时,蜗壳二期混凝土未浇;水重应根据实际情况扣除

（4）施工期情况应作必要的核算,可作为特殊组合

（5）厂房基础设有排水孔时,如考虑排水失效情况,可作为特殊组合

（6）上、下游水位,若有其他论证时,可另作规定

（7）蜗壳前引水压力管道上设有伸缩节时,荷载组合中尚需计入压力管道中水推力作用。

6.3整体稳定计算

（1）抗剪断强度计算公式:

（1）

式中:

K—抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数;

f—滑动面的抗剪断摩擦系数;

c—滑动面的抗剪断凝聚力;

A—基础面受压部份的计算截面积;

w—全部荷载对滑动面的法向分值（包括扬压力）;

p—全部荷载对滑动面的切向分值（包括扬压力）

提示:

对于中型工程的中、低坝、允许用抗剪强度公式计算:

K=fw/p

式中:

k—抗剪强度计算的抗滑稳定安全系数;

f—滑动面的抗剪摩擦系数。

（2）抗浮稳定计算公式:

Kf=w/U

（2）

式中:

Kf—抗浮稳定安全系数;

w—机组段（或安装间段）的全部重量;

U—作用于机组段（或安装间段）的扬压力总和。

（3）深层抗滑稳定。

提示:

在通过细致的地质查勘,了解作为主要滑裂面的每一种构造软弱面的真实产状、起伏程度、延伸范围、厚度及其变化情况后,分析各组构造软弱面的分布规律和相互切割情况,研究滑动的机理、方向、和各种边界面及下游抗体等。

确定需要核算几种组合、抗剪参数、稳定的计算方法等,最后进行核算。

（4）抗滑稳定安全系数:

基本组合:

K=1.1;K=3.0

特殊组合:

无地震:

K=1.05;K=2.5

有地震:

K=1.0;K=2.3。

（5）抗浮稳定安全系数:

Kf在任何情况下不得小于1.1。

6.4地基应力计算

（1）计算公式:

（3）

式中:

—厂房地基面上垂直正应力,kN/m2;

w—作用于机组段（或安装间段）上全部荷载（包括或不包括扬压力）

在计算截面上法向分力的总和,kN;

MX,My—分别为作用于机组段（或安装间段）上全部荷载（包括或不包

括扬压力）对计算截面形心轴X、Y的力矩总和,kN.m;

x、y—分别为计算截面上计算点至形心轴X、Y的距离,m;

Jx、Jy—分别为计算截面对形心轴X、Y的惯性矩,m4;

A—基础面受压部分的计算截面积,m2。

（2）允许的最大垂直正应力

不论何种情况下的最大垂直应力均不应超过基岩的允许压应力。

在地震情况下基岩的允许压力可适当提高。

提示:

最小垂直应力（计入扬压力）在正常运行情况下,一般应大于零;非常运行情况下允许出现不大于10N/cm2～20N/cm2的局部拉应力;地震情况,如出现大于上述值,经专门论证后确定。

7预制钢筋混凝土屋面板结构设计

7.1设计原则

（1）屋面板的尺寸应与屋架结构上弦杆的节点相协调,长度与柱的间距一致;

（2）屋面板的内力分析,根据板的组成分为面板、大肋、小肋三个部分,各部分的应力分析各不相同,因此应分别进行计算；

（3）屋面板的制作宽度应比实际计算宽度缩小1cm,长度则缩小3cm,便于安装及嵌缝;

（4）制作屋面板的混凝土采用300号标号,板内配筋采用3～4乙级冷拔低碳钢丝网或Ⅳ级钢筋网,网的间距由计算确定。

为提高板的抗裂度,可将面板部分纵向钢丝施加预应力。

纵助（大肋）除配置预应力钢筋外,尚应设置非预应力的钢筋骨架（骨架应焊接）以确保大肋的斜截面强度,亦起到固定面板钢丝网的作用;

提示:

当采用预应力屋盖时,预应力钢丝或钢筋采用先张法张拉。

（5）卷材防水屋面板面板厚度不宜小于25mm,非卷材防水屋面板面板厚度不宜小于30mm。

板肋交接处做成圆弧或八字形,以利脱模,分散预应力；

（6）屋面板的计算长度,在支承宽度事先不了解的情况下,为保证安全,应以承重结构的最小几何尺寸来计算。

提示:

（1）近似计算法:

按钢筋混凝土简支梁的计算跨度计算（不论其有否加劲板）

lp=lo+1.05Lo

或中:

lp—计算跨度

lo—净跨;

—板塔入支座中的长度;

Lo—板全长减去两倍塔入支承长度a。

（2）精确计算法

有加劲板时lp=L－2×2/3

无加劲板时lp=L－2×/3

式中:

L—板的全长、其余符号同前。

7.2荷载及其组合

7.2.1荷载

屋面板考虑以下荷载:

（1）防水层;

（2）隔气层;

（3）找平层;

（4）风载;

（5）雪载;

（6）检修荷载;

（7）板自重。

提示:

（1）一般防水层采用绿豆沙98～147N/m2;

二

展开阅读全文