水電站主廠房排架柱配筋計算

1、Musonda Hydropower ProjectPortal frame Column Reinforcement Calculation for the PowerhousePage I of 19 目 錄1 計算總說明11.1 目的與要求11.2 依據(jù)資料11.3 基本資料11.4 計算假定22 荷載計算22.1 自重22.2 屋面荷載32.3 吊車荷載42.4 吊車梁及軌道的重量42.5 風(fēng)荷載52.6 尾水啟閉機的荷載52.7 地震荷載62.8 全部荷載作用簡圖73 內(nèi)力計算83.1 上游柱上柱柱底截面83.2 上柱牛腿處截面93.3 下游柱下柱柱底截面113.4 內(nèi)力計算成果匯總

2、134 配筋計算134.1 排架柱各截面配筋計算134.2 牛腿配筋計算174.3 最終選配鋼筋17I廠房框架模型慕松達水電站主廠房排架柱配筋計算第 20 頁 共 15 頁慕松達水電站主廠房排架柱配筋計算1 計算總說明1.1 目的與要求本算稿為慕松達水電站施工詳圖設(shè)計階段主廠房排架柱內(nèi)力及配筋計算，為該階段的施工圖配筋提供合理的數(shù)據(jù)依據(jù)。1.2 依據(jù)資料慕松達水電站廠房布置圖 施工詳圖一套混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB500102010建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB500092001水電站廠房設(shè)計規(guī)范SL2662001水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊1.3 基本資料根據(jù)廠房布置圖，取一榀排架計算。主機間廠房橫向?qū)挾龋海v

3、向相鄰最大柱距：。吊車梁高程以上排架柱尺寸：，吊車梁高程以下排架柱尺寸：。排架柱混凝土保護層厚度：，受拉鋼筋合力點至截面受拉邊緣的距離：，受壓鋼筋合力點至截面受壓邊緣的距離：?；炷翉姸鹊燃壊捎肅25，混凝土強度設(shè)計值：現(xiàn)場采購鋼筋SANS 920：2005 450MPa強度設(shè)計值：，其對應(yīng)的最小配筋率為：，相對界限受壓區(qū)計算高度：。結(jié)構(gòu)安全級別為級，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：，正常運行期為持久狀況，所以設(shè)計狀況系數(shù)：，結(jié)構(gòu)系數(shù)：，令。鋼筋混凝土容重?。何菝娌捎幂p鋼板通過預(yù)埋件與柱頂圈梁焊接，均布壓力值?。何蓓斒┕せ詈奢d均布壓力值?。?5t吊車的最大輪壓：，最小輪壓：吊車自重：吊車最大水平橫向剎車力按小

4、車、吊物及吊具的重力之和的4%取值，小車重7t，最大起吊重量為25t，吊具暫按1t計算，故吊車最大橫向剎車力為：永久荷載作用分項系數(shù)：一般可變荷載作用分項系數(shù)：可控制的可變荷載作用分項系數(shù)：1.4 計算假定a. 排架柱與墻體為剛性連接b. 排架柱取一榀計算，截取柱中心兩邊相鄰排架軸距的一半作為計算單元c. 上下游排架分別作為懸臂梁計算d. 對上、下游柱分別取上柱柱底、牛腿處截面、下柱柱底為配筋計算截面2 荷載計算2.1 自重2.1.1 排架柱自重牛腿截面如右圖所示牛腿縱剖面面積：牛腿剖面高度：上游柱牛腿柱重：上游柱上柱柱高：上游柱上柱柱重：上游柱下柱柱高： 上游柱下柱柱重： 下游柱上柱柱高：

5、下游柱上柱柱重： 下游柱牛腿柱重： 下游柱下柱柱重： 2.1.2 柱頂圈梁自重圈梁截面面積： 圈梁高： 圈梁自重： 2.1.3 柱間聯(lián)系梁自重聯(lián)系梁剖面面積： 聯(lián)系梁自重： 2.2 屋面荷載2.2.1 屋面恒載（屋面鋼板自重） 2.2.2 屋面活載（施工活荷載） 2.3 吊車荷載依據(jù)吊車梁影響線的求解，吊車梁支座反力影響線及吊車輪子的最不利位置見圖 2.31圖 2.31 吊車梁支座反力影響線由圖 2.31可知，支座反力最大影響系數(shù) 2.3.1 吊車豎向荷載最大輪壓引起的牛腿豎向荷載： 最小輪壓引起的牛腿豎向荷載： 吊車自重引起的牛腿豎向荷載： 2.3.2 吊車橫向荷載（水平橫向剎車力）吊車橫向

6、荷載： 以集中力的形式通過吊車梁翼緣豎向短邊中心點作用在排架柱上。2.4 吊車梁及軌道的重量吊車梁凈跨：吊車梁支承長度： 吊車梁實際長度： 吊車梁橫剖面面積： 吊車梁自重： 軌道及其連接件重量： 合計： 2.5 風(fēng)荷載為風(fēng)荷載體型系數(shù)根據(jù)主廠房體型，依建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范續(xù)表8.3.1第5項，封閉式單坡屋面體型系數(shù)取值，墻體迎風(fēng)面：，墻體背風(fēng)面：背風(fēng)屋頂坡： 為風(fēng)壓高度變化系數(shù)，近似取為：為基本風(fēng)壓，由于資料暫缺，近似取為：排架柱頂以下的均布風(fēng)荷載：上游迎風(fēng)面： 下游背風(fēng)面：排架柱頂以上的水平風(fēng)荷載由圈梁的風(fēng)荷載及屋面風(fēng)荷載的水平分量兩部分疊加，以水平集中力的形式作用于排架柱頂，其值計算如下： 2

7、.6 尾水啟閉機的荷載尾水啟閉機的荷載主要是鋼閘門和軌道梁的重量以及挑梁的自重通過挑梁傳遞在下游排架柱上，可當(dāng)作懸臂梁計算，本算稿為保守起見，將以上所述荷載均近似假設(shè)以集中力的形式作用在閘門中心線處。挑梁縱剖面面積： 挑梁自重： 挑梁上的軌道梁重量：閘門、軌道、電動葫蘆重取7.5t： 尾水平臺集中力： 2.7 地震荷載排架柱為桿系結(jié)構(gòu)，為簡化計算，采用擬靜力法計算地震作用效用時，將排架柱視為整體一個質(zhì)點，并為保守起見，將水平向地震慣性力作用在柱頂，以增大慣性力對配筋計算截面的彎矩。沿建筑物高度作用于墻體的水平向地震慣性力代表值按下式計算：式中：F作用在質(zhì)點的水平向地震慣性力代表值；水平向設(shè)計地

8、震加速度代表值，根據(jù)基本設(shè)計報告，運行基本地震、最大設(shè)計地震地震作用的效應(yīng)折減系數(shù)，??；集中在建筑物的重力作用標(biāo)準值，取整個排架柱重上游排架柱重：；下游排架柱重：動態(tài)分布系數(shù)，按圖 2.71取值，為簡化計算，取保守值；圖 2.71動態(tài)分布系數(shù)取值原則圖重力加速度： 運行基本地震工況下：上游柱地震慣性力： 下游柱地震慣性力：最大設(shè)計地震工況下：上游柱地震慣性力： 下游柱地震慣性力：2.8 全部荷載作用簡圖見圖 2.81圖 2.81 全部荷載作用簡圖3 內(nèi)力計算內(nèi)力計算選取上游上柱柱底截面、上游柱牛腿處截面、下游柱下柱柱底截面為代表，其他截面同理計算，本算稿不再列出。3.1 上游柱上柱柱底截面柱自

9、重：柱頂圈梁重：屋面恒載：屋面活載：風(fēng)荷載水平集中力：風(fēng)荷載均布荷載：吊車橫向荷載： 柱高： 計算簡圖如圖 3.11圖 3.11 上游柱上柱柱底截面計算簡圖軸力：彎矩：3.2 上柱牛腿處截面柱自重：、 柱頂圈梁重：屋面恒載：屋面活載：風(fēng)荷載水平集中力：風(fēng)荷載均布荷載：吊車橫向荷載： 吊車梁荷載：吊車豎向荷載： 柱高： 計算簡圖如圖 3.21圖 3.21上游柱牛腿處截面計算簡圖軸力：彎矩：3.3 下游柱下柱柱底截面說明：經(jīng)計算，當(dāng)以最大輪壓作用在下游排架柱牛腿上且下游墻為迎風(fēng)面時，下游柱柱底截面的彎矩仍彎向下游，彎矩值為，較小，故對下游柱柱底截面，不存在彎矩彎向上游的最不利荷載組合，以下計算考慮

10、彎矩彎向下游的最不利荷載組合。柱自重：、 柱頂圈梁重：柱間聯(lián)系梁重：屋面恒載：屋面活載：風(fēng)荷載水平集中力：風(fēng)荷載均布荷載：吊車橫向荷載： 吊車梁荷載：吊車豎向荷載： 尾水啟閉機荷載：柱高： 計算簡圖如圖 3.31圖 3.31下游柱下柱柱底截面計算簡圖軸力：彎矩：3.4 內(nèi)力計算成果匯總根據(jù)3.1-3.3節(jié)三個代表截面的內(nèi)計算方法，可計算出其他三個截面的內(nèi)力值，內(nèi)力計算成果匯總?cè)绫?3.41表 3.41各截面內(nèi)力計算成果匯總表截面軸力值（）彎矩值（）上游柱上柱柱底截面206.164.44上游柱牛腿處截面538.2203.0上游柱下柱柱底截面620.7337.3下游柱上柱柱底截面196.836.4

11、4下游柱牛腿處截面518.1404.7下游柱下柱柱底截面560.1539.24 配筋計算在配筋計算中，考慮廠房排架柱風(fēng)荷載及吊車輪壓荷載下上下游程對等狀態(tài)，故排架柱采用上游面及下游面對稱配筋（）。4.1 排架柱各截面配筋計算根據(jù)內(nèi)力計成果，可對每個截面計算配筋，本算稿以軸力值與彎矩值均較大的下游柱下柱柱底截面為例，展示其配筋過程，其他截面配筋計算原理相同，本算稿不予一一例出。4.1.1 下游柱柱底截面配筋計算吊車梁高程以上排架柱尺寸：，吊車梁高程以下排架柱尺寸：。排架柱混凝土保護層厚度：，受拉鋼筋合力點至截面受拉邊緣的距離：，受壓鋼筋合力點至截面受壓邊緣的距離：?；炷翉姸鹊燃壊捎肅25，混凝

12、土強度設(shè)計值：現(xiàn)場采購鋼筋SANS 920：2005 450MPa強度設(shè)計值：，其對應(yīng)的最小配筋率為：，相對界限受壓區(qū)計算高度：。結(jié)構(gòu)安全級別為級，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：，正常運行期為持久狀況，所以設(shè)計狀況系數(shù)：，結(jié)構(gòu)系數(shù)：，令。內(nèi)力計算值： 截面有效高度： 排架柱計算長度： ，需要考慮縱向彎曲的影響偏心距計算： 故按實際偏心距計算。計算偏心矩增大系數(shù)：考慮截面應(yīng)變對截面曲率的影響系數(shù)：，取考慮構(gòu)件長細比對截面曲率的影響系數(shù)： 故偏心矩增大系數(shù)為：判斷大小偏心 故按大偏心受壓計算。計算相對受壓計算高度值：，符合大偏心受壓破壞情況，可保證構(gòu)破壞時受壓鋼筋有足夠變形 計算鋼筋面積值軸向壓力作用點至鋼筋的

13、距離 4.1.2 各截面配筋計算成果匯總各截面配筋計算成果匯總?cè)绫?4.11表 4.11各截面配筋計算成果匯總截面上游柱上柱柱底截面407上游柱牛腿處截面338上游柱下柱柱底截面1303下游柱上柱柱底截面88下游柱牛腿處截面1064下游柱下柱柱底截面19464.1.3 考慮地震作用的配筋計算根據(jù)規(guī)范規(guī)定，地震荷載不與吊車滿載組合。故考慮地震時，取吊車自重引起的牛腿豎向荷載：進行計算。地震水平慣性力為保守起見，以水平集中力的形式作用在排架柱頂。以下游柱柱底截面為例：內(nèi)力值中軸力值：彎矩值M：運行基本地震工況下：考慮運行基本地震作用后計算出的鋼筋配筋面積為： 選用5根25mm的鋼筋，最大設(shè)計地震工

14、況下：考慮最大設(shè)計地震作用后計算出的鋼筋配筋面積為： 選用5根25mm的鋼筋，4.2 牛腿配筋計算牛腿上豎向力作用點至下柱邊緣的水平距離，本工程吊車梁與下柱邊緣重合，考慮安裝偏差，取 牛腿安全級別為2級，安全系數(shù) 牛腿寬度等于柱寬， 牛腿高度，頂部受力筋至頂部邊緣的距離，牛腿有效高度剪跨比： 牛腿頂部最大豎向力為吊車梁自重引起的豎向力與吊車輪壓引起的最大豎向力之和， 混凝土抗拉強度設(shè)計值： 牛腿承受豎向力所需的水平鋼筋總截面積應(yīng)滿足如下要求： 故牛腿僅需按構(gòu)造配置水平鋼筋即可頂部受力筋配置5根25的鋼筋， 其配筋率：，符合要求箍筋配置為四肢的箍筋，肢數(shù)，間距單肢箍筋的截面面積 其配筋率：，符合要求4.3 最終選配鋼筋計算表明排架柱及牛腿尺寸設(shè)計合理，鋼筋滿足規(guī)范要求，主廠房排架柱安全可以得到保證。根據(jù)上