毛滩水电站机电物资仓库结构设计浅析

2016-02-15朱自强

四川水利 2016年4期

关键词：吊车仓库结构设计

朱自强

(四川水利职业技术学院，四川崇州，611231)

毛滩水电站机电物资仓库结构设计浅析

朱自强

(四川水利职业技术学院，四川崇州，611231)

本文以夹江县毛滩水电站机电物资仓库的结构设计为实例，从设计要求、地基基础工程、主体结构设计等几个方面，对工业建筑的设计作了一个简单论述。

毛滩水电站仓库结构设计

1 工程概况

毛滩水电站位于夹江县顺河乡境内的青衣江干流，属于千佛岩电站至青衣江汇口河段推荐的两级规划方案中的第一级电站，采用河床式长尾水渠开发方式，主要任务为发电，兼具备防洪、灌溉以及城市生活用水、工业及景观用水等功能，远期长征渠修建后，服从长征渠灌溉用水及余水发电。

电站为混合式开发，水库正常蓄水位406.0m，回水至夹江水文站下游约0.8km，额定水头17m。电站设计引用流量531m3/s，电站装机102MW，水库总库容3×107m3，多年平均发电量4.8853×108kW·h，主要水工建筑物有厂房、储门槽、冲沙闸、泄洪闸、尾水渠、左右岸防洪堤等工程。

该项目为毛滩水电站附属机电物资仓库，其主要功能为存放电站所需要的配套设备及相关物资。仓库位于毛滩电站厂房以东，电站职工宿舍以北16m。仓库建筑为地上1层，局部夹层，建筑纵向长度为42.0m，横向长度为18.9m，高度11.3m，建筑面积684m2。建筑安全等级、耐火等级、屋面防水均为二级，设计使用年限为50年。机电物资仓库功能上由三部分组成：设备仓库，工具仓库，储藏与值班室。本文重点介绍如何选择经济合理的结构形式，从设计要求、地基基础工程、主体结构设计等几个方面，简述工业建筑设计。

单位：mm

2 设计要求

该仓库建筑为普通工业建筑，结构的设计使用年限为50年，安全等级为二级，地基基础设计等级为乙级，建筑耐火地面以上住宅部分为一级，砌体结构施工质量控制等级为B级，抗震设防烈度为7度，对应于设计基本地震加速度值为0.1g，设计地震分组为第一组。根据本工程建筑使用功能，本工程建筑抗震设防类别为标准设防类，框架抗震等级为三级。根据建筑结构荷载规范，荷载取值如表1所示。

表1 结构荷载取值

该仓库建筑剖面见图1，平面布置见图2。

图2 仓库平面布置

3 地基基础工程

3.1 由于工程为回填土地基，土层夯实不够，根据甲方提供的地质勘查资料，基坑开挖后，必须进行地基处理。地基处理建议采用换填法，换填后应进行分层压实，换填深度应由计算确定，具体处理要求详见《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012。地基处理应由具有相应资质的地基处理单位进行，处理后的地基承载力特征值要求达到fak=120kPa，地基压缩模量Es达到7.8MPa。

3.2 基础采用柱下钢筋混凝土独立基础，部分采用双柱与多柱联合基础，并加设基础梁，基础梁尺寸为250mm×550mm。基础尺寸设计方法如下：

(1)先进行深度修正，确定深度修正后的地基承载力特征值；

(2)视荷载的偏心情况，将按轴心荷载计算所得的基底面积放大1.1～1.4倍，即：

(3)取基底的长边L与短边B的比值n(一般n≤2)，即：B=SQRT(A/n)；L=nB

(4)检查所求的宽度是否需要进行宽度修正，若需要进行宽度修正应该要重复步骤(1)、(2)、(3)；

(5)计算偏心距e与基底最大基底压力Pmax是否满足，若不满足需要重新调整基地尺寸，直至满足要求为止。

根据计算地基尺寸如图3所示，基础的埋深不小于2.5m，基础置入持力土层内深度不应小于200mm，地基承载力特征值按fak=120kPa设计。基础开挖前必须采取排水措施，基础开挖后应通知有关人员验槽。

3.3 底层填充墙下部未设置基础梁的，由填充墙基础承担荷载，构造做法详见相应大样图。

3.4 主筋保护层厚度：基础底边40mm；侧边70mm；基础梁30mm。

3.5 基础钢筋最小锚固长度，HPB300级为30d，HRB335级为29d，HRB400级为35d。

3.6 混凝土：基础垫层C15，基础、基础梁C30。

图3 基础平面布置

4 主体结构设计

4.1 概况及结构选型。本工程为单层工业建筑，单层钢筋混凝土框架结构，屋面为轻钢无梁拱形屋面(无梁拱厂家配合提供相应技术资料)。(图3)纵向长度为42.0m，横向长度为18.9m，建筑高度为11.3m，吊车起重量为10t(A3)，吊车轨顶标高为7.8m。

4.2 地基基础。采用柱下独立基础，并加设基础梁(图3)。基础的埋深不小于2.5m，基础置入持力土层内深度不应小于200mm，地基承载力特征值按fak=120kPa设计。

4.3 主要荷载。水平荷载主要为基本风荷载和地震水平荷载，上部轻钢结构不进行混凝土结构体系建模，但水平荷载对结构产生的内力随高度增加，且对顶柱有大偏心作用需要考虑，因此建立模型时应按照倒三角形荷载计算。竖向荷载主要为结构自重与活荷载，应根据结构与荷载规范计算确定。吊车荷载由吊车厂家规格中级吊车确定，暂按起重量10t、跨度17m确定最大轮压和最小轮压。

4.4 柱截面设计。柱截面尺寸设计宜符合下列要求：矩形截面柱的边长，非抗震设计时不宜小于250mm，抗震设计时不宜小于300mm；圆柱截面直径不宜小于350mm；柱剪跨比宜大于2；柱截面高宽比不宜大于3。因此确定主要柱断面为500mm×800mm。

4.5 梁截面设计。梁截面尺寸选择取决于梁的跨度，框架结构的主梁截面高度hb可按(1/10～1/18)lb确定(lb为主梁计算跨度)，梁净跨与截面高度之比不宜小于4。梁的截面宽度不宜小于200mm，梁截面的高宽比不宜大于4。因此确定主要刚架梁断面为250mm×550mm。

4.6 主要材料选用。主筋保护层厚度:基础底边40mm，侧边70mm，基础梁30mm。基础钢筋最小锚固长度：HPB300级为30d，HRB335级为29d，HRB400级为35d。混凝土：基础垫层C15，基础、基础梁C30。

4.7 分析。由于建筑为机电物资仓库，根据其建筑规模和用途，结构形式采用现浇钢筋混凝土框架结构。柱网采用6.3m×6m，柱截面尺寸均为500mm×800mm，不同标高纵向受力钢筋和箍筋配置有所不同，钢筋根据计算确定。牛腿截面下柱500mm×800mm，上柱400mm×500mm。轴向框架梁截面350mm×1100mm；①、⑦轴向框架梁截面350mm×1100mm(梁高取至窗洞顶)，②～⑥轴向450mm×1250mm(梁高按跨度1/12取)；轴向连梁取300mm×900mm，①～⑦轴向之间的连梁取300mm×950mm。柱子与柱子之间不需要设置支撑，沿砌体高度每隔4m设置水平钢筋混凝土连系梁(圈梁)，圈梁与框架柱连接且沿墙全长贯通。形成一个完整的整体空间结构体系，体系由全现浇混凝土楼盖与纵、横两向抗侧构件连接在一起，由能承受竖向荷载和抵抗水平侧向荷载的结构共同组成。

在PKPM计算软件中，选择“SATWE”计算程序，程序里面输入条件“部分参数的合理选取和有关计算原则说明”。由于仓库中存在夹层，因此在计算中吊车牛腿处应该再单独设置一个楼层作为计算楼层。在吊车轨道中，吊车梁应按“T”型截面考虑(b×h=250mm×1000mm，bf′=500mm，hf′=150mm)，牛腿面的标高即为吊车轨道面的标高(吊车与轨道由厂家提供，订货以后还可以根据其技术要求调整)。除此外，在该计算层的①轴和⑦轴还布置了b×h=250mm×550mm的框架梁(梁面标高8.000m，与吊车轨道梁面标高相同)，形成了水平纵向的双向抗侧向力结构。

将荷载以及结构模型导入PKPM，采用“SATWE”进行计算得出结果。