水電站主廠房排架柱配筋計(jì)算

1、Musonda Hydropower ProjectPortal frame Column Reinforcement Calculation for the PowerhousePage I of 19 目 錄1 計(jì)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(jì)算假定22 荷載計(jì)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(jī)的荷載52.7 地震荷載62.8 全部荷載作用簡(jiǎn)圖73 內(nèi)力計(jì)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(jì)算成果匯總

2、134 配筋計(jì)算134.1 排架柱各截面配筋計(jì)算134.2 牛腿配筋計(jì)算174.3 最終選配鋼筋17I廠房框架模型慕松達(dá)水電站主廠房排架柱配筋計(jì)算第 18 頁 共 15 頁慕松達(dá)水電站主廠房排架柱配筋計(jì)算1 計(jì)算總說明1.1 目的與要求本算稿為慕松達(dá)水電站施工詳圖設(shè)計(jì)階段主廠房排架柱內(nèi)力及配筋計(jì)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(dá)水電站廠房布置圖 施工詳圖一套混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB500102010建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB500092001水電站廠房設(shè)計(jì)規(guī)范SL2662001水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)1.3 基本資料根據(jù)廠房布置圖，取一榀排架計(jì)算。主機(jī)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(hù)層厚度：，受拉鋼筋合力點(diǎn)至截面受拉邊緣的距離：，受壓鋼筋合力點(diǎn)至截面受壓邊緣的距離：?；炷翉?qiáng)度等級(jí)采用C25，混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：現(xiàn)場(chǎng)采購鋼筋SANS 920：2005 450MPa強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：，其對(duì)應(yīng)的最小配筋率為：，相對(duì)界限受壓區(qū)計(jì)算高度：。結(jié)構(gòu)安全級(jí)別為級(jí)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：，正常運(yùn)行期為持久狀況，所以設(shè)計(jì)狀況系數(shù)：，結(jié)構(gòu)系數(shù)：，令。鋼筋混凝土容重取：屋面采用輕鋼板通過預(yù)埋件與柱頂圈梁焊接，均布?jí)毫χ等。何蓓斒┕せ詈奢d均布?jí)毫χ等。?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(jì)算，故吊車最大橫向剎車力為：永久荷載作用分項(xiàng)系數(shù)：一般可變荷載作用分項(xiàng)系數(shù)：可控制的可變荷載作用分項(xiàng)系數(shù)：1.4 計(jì)算假定a. 排架柱與墻體為剛性連接b. 排架柱取一榀計(jì)算，截取柱中心兩邊相鄰排架軸距的一半作為計(jì)算單元c. 上下游排架分別作為懸臂梁計(jì)算d. 對(duì)上、下游柱分別取上柱柱底、牛腿處截面、下柱柱底為配筋計(jì)算截面2 荷載計(jì)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(diǎn)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(shí)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(jì)： 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(xiàng)，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(jì)算如下： 2

7、.6 尾水啟閉機(jī)的荷載尾水啟閉機(jī)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(jì)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(dòng)葫蘆重取7.5t： 尾水平臺(tái)集中力： 2.7 地震荷載排架柱為桿系結(jié)構(gòu)，為簡(jiǎn)化計(jì)算，采用擬靜力法計(jì)算地震作用效用時(shí)，將排架柱視為整體一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，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(duì)配筋計(jì)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(jì)算：式中：F作用在質(zhì)點(diǎn)的水平向地震慣性力代表值；水平向設(shè)計(jì)地

8、震加速度代表值，根據(jù)基本設(shè)計(jì)報(bào)告，運(yùn)行基本地震、最大設(shè)計(jì)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(zhǔn)值，取整個(gè)排架柱重上游排架柱重：；下游排架柱重：動(dòng)態(tài)分布系數(shù)，按圖 2.71取值，為簡(jiǎn)化計(jì)算，取保守值；圖 2.71動(dòng)態(tài)分布系數(shù)取值原則圖重力加速度： 運(yùn)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(jì)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(jiǎn)圖見圖 2.81圖 2.81 全部荷載作用簡(jiǎn)圖3 內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)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(jì)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(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 3.11圖 3.11 上游柱上柱柱底截面計(jì)算簡(jiǎn)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(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 3.21圖 3.21上游柱牛腿處截面計(jì)算簡(jiǎn)圖軸力：彎矩：3.3 下游柱下柱柱底截面說明：經(jīng)計(jì)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(shí)，下游柱柱底截面的彎矩仍彎向下游，彎矩值為，較小，故對(duì)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(jì)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(jī)荷載：柱高： 計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 3.31圖 3.31下游柱下柱柱底截面計(jì)算簡(jiǎn)圖軸力：彎矩：3.4 內(nèi)力計(jì)算成果匯總根據(jù)3.1-3.3節(jié)三個(gè)代表截面的內(nèi)計(jì)算方法，可計(jì)算出其他三個(gè)截面的內(nèi)力值，內(nèi)力計(jì)算成果匯總?cè)绫?3.41表 3.41各截面內(nèi)力計(jì)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(jì)算在配筋計(jì)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(duì)等狀態(tài)，故排架柱采用上游面及下游面對(duì)稱配筋（）。4.1 排架柱各截面配筋計(jì)算根據(jù)內(nèi)力計(jì)成果，可對(duì)每個(gè)截面計(jì)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(jì)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(jì)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(hù)層厚度：，受拉鋼筋合力點(diǎn)至截面受拉邊緣的距離：，受壓鋼筋合力點(diǎn)至截面受壓邊緣的距離：?；炷翉?qiáng)度等級(jí)采用C25，混凝

12、土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：現(xiàn)場(chǎng)采購鋼筋SANS 920：2005 450MPa強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：，其對(duì)應(yīng)的最小配筋率為：，相對(duì)界限受壓區(qū)計(jì)算高度：。結(jié)構(gòu)安全級(jí)別為級(jí)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：，正常運(yùn)行期為持久狀況，所以設(shè)計(jì)狀況系數(shù)：，結(jié)構(gòu)系數(shù)：，令。內(nèi)力計(jì)算值： 截面有效高度： 排架柱計(jì)算長度： ，需要考慮縱向彎曲的影響偏心距計(jì)算： 故按實(shí)際偏心距計(jì)算。計(jì)算偏心矩增大系數(shù)：考慮截面應(yīng)變對(duì)截面曲率的影響系數(shù)：，取考慮構(gòu)件長細(xì)比對(duì)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(jì)算。計(jì)算相對(duì)受壓計(jì)算高度值：，符合大偏心受壓破壞情況，可保證構(gòu)破壞時(shí)受壓鋼筋有足夠變形 計(jì)算鋼筋面積值軸向壓力作用點(diǎn)至鋼筋的

13、距離 4.1.2 各截面配筋計(jì)算成果匯總各截面配筋計(jì)算成果匯總?cè)绫?4.11表 4.11各截面配筋計(jì)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(jì)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(shí)，取吊車自重引起的牛腿豎向荷載：進(jìn)行計(jì)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(yùn)行基本地震工況下：考慮運(yùn)行基本地震作用后計(jì)算出的鋼筋配筋面積為： 選用5根25mm的鋼筋，最大設(shè)計(jì)地震工

14、況下：考慮最大設(shè)計(jì)地震作用后計(jì)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(jì)算牛腿上豎向力作用點(diǎn)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(jí)別為2級(jí)，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(qiáng)度設(shè)計(jì)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(jì)算表明排架柱及牛腿尺寸設(shè)計(jì)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