井架基础.doc

1、500 千伏变电站配套实验基地工程 井架基础设计施工方案 目 录1.编制依据12.工程概况13.井架的选择14.井架基础设计25.井架基础荷载计算3500 千伏变电站配套实验基地工程 井架基础施工方案0井架基础施工方案1.编制依据1)、生产厂家提供的井架使用说明书及基础施工图；2)、500 千伏变电站配套实验基地工程结构施工图；3)、500 千伏变电站配套实验基地工程建筑施工图；4)、中华人民共和国行业标准龙门架及井架物料提升机安全技术规范 （JGJ88-2010） 。2.工程概况湖北省电力公司电力科学研究院 500 千伏变电站配套实验基地工程（计量中心）位于武汉市青山区武东路南侧、王青路东侧

2、、500KV 变电站北侧，建设规模约为 2.2 万平方米，地下 1 层，地上 5 层 ，建筑高度 23.9m。可提供办公、实验、储藏的使用需求。建成后将是一座功能完善，管理先进的的现代化实验楼，其中 A 区地下 1 层，层高为 4.200m，地上 5 层，层高从下到上依次为 5.600m、4.500m、4.200m、3.600m；B区地上 5 层，层高从下到上依次为 5.700m、4.500m、4.500m、4.530m。3.井架的选择1、采用机型采用机型型号为 SS100 型井架。主角角钢为80807，本工程最大安装高度为30 米，最大允许荷载 1000Kg。500 千伏变电站配套实验基地工

3、程 井架基础施工方案12、施工现场提供必要的装拆环境，清除一切障碍物，电焊工配合工作。3、辅助方式：每 1 层附着一次。4、安装程序：基础梁安装吊笼基座就位基础节标准节及轨道附墙安装标准节再附墙天梁卷扬机吊笼穿绕钢丝绳空载试机搭设过道安装验收。4.井架基础设计1、井架基础为回填土基础。2、井架基础布置详附图,基础布置考虑现场土质情况及电梯厂家提供的基础施工图要求，井架基础尺寸为 4m1.5m，井架基础施工前将基底夯实。3、井架基础采用 100 厚 C15 垫层外延 100mm，混凝土底板采用 C30 混凝土，基础厚度为 600mm，C12200 双层双向，基础完成后完善周围排水系统，防止井架周

4、围积水。4、砼浇筑必须一次完成，并且养护 714 天；浇筑砼时，按配合比现场取料制作一组砼标准试块。5、井架安装后考虑离外架 200mm。在基础放线后，根据现场实际情况，基础中心线距离外架边 2100mm。500 千伏变电站配套实验基地工程 井架基础施工方案2井架基础配筋图5.井架基础荷载计算5.1、荷载计算计算依据：1、龙门架及井架物料提升机安全技术规范JGJ88-20102、建筑施工计算手册江正荣编著格构式型钢井架在工程上主要用于垂直运输建筑材料和小型构件，井架立柱、缀条一般由厂家直接预制，施工现场必须严格按照厂商说明书安装。一、荷载计算1.起吊物和吊盘重力（包括索具等）G500 千伏变电

5、站配套实验基地工程 井架基础施工方案3G = K(Q+q)其中 K 动力系数，K= 1.00 ；Q 起吊物体重力，Q= 10.000 kN；q 吊盘（包括索具等）自重力， q= 1.000 kN；经过计算得到 G=K(Q+q) =1.00(10.000+1.000)= 11.000 kN。2.提升重物的滑轮组引起的缆风绳拉力SS = f0K(Q+q)其中 f0 引出绳拉力计算系数，取1.02 ；经过计算得到 S= f0K(Q+q) =1.0201.00(10.000+1.000)=11.220 kN ；3.井架自重力井架自重力1.5kN/m；井架的总自重N q=1.530=45 kN；附墙架以

6、上部分自重：Nq1=1.5(30-5.6)= 36.6kN；Nq2=1.5(30-10.07)= 29.895kN；Nq3=1.5(30-14.57)= 23.145kN；Nq4=1.5(30-19.07)= 16.395kN；Nq5=1.5(30-23.3)= 10.05kN；Nq6=1.5(30-26.5)= 5.25kN；4.风荷载为 q = 0.6 kN/m；二、井架计算500 千伏变电站配套实验基地工程 井架基础施工方案4格构式井架【无摇臂】1、基本假定：为简化井架的计算，作如下一些基本假定：（1）井架的节点近似地看作铰接；（2）吊装时，与起吊重物同一侧的缆风绳都看作不受力；（3）井

7、架空间结构分解为平面结构进行计算。2、风荷载作用下井架的约束力计算缆风绳或附墙架对井架产生的水平力起到稳定井架的作用，在风荷载作用下，井架的计算简图如下： 500 千伏变电站配套实验基地工程 井架基础施工方案5弯矩图（附墙件）剪力图（附墙件）各附着由下到上的内力分别为：R(1)=3.03 kN , M(1)=1.294kNm；各附着由下到上的内力分别为：R(2)=2.581 kN , M(2)=0.924kNm；500 千伏变电站配套实验基地工程 井架基础施工方案6各附着由下到上的内力分别为：R(3)=2.746 kN , M(3)=1.047kNm；各附着由下到上的内力分别为：R(4)=2.

8、635 kN , M(4)=0.965kNm；各附着由下到上的内力分别为：R(5)=2.451 kN , M(5)=0.82kNm；各附着由下到上的内力分别为：R(6)=0.704 kN , M(6)=0kNm；Rmax=2.746kN；3、井架轴力计算各缆风绳或附墙架与型钢井架连接点截面的轴向力计算：经过计算得到由下到上各缆风绳或附墙架与井架接点处截面的轴向力分别为:第1道H 1= 5.6 m；N1 = G + Nq1 +S =11 + 36.6 +11.22 =58.82 kN；第2道H 2= 10.07 m；N2 = G + Nq2 +S =11 + 29.895 +11.22 =52.

9、115 kN；第3道H 3= 14.57 m；N3 = G + Nq3 +S =11 + 23.145 +11.22 =45.365 kN；第4道H 4= 19.07 m；N4 = G + Nq4 +S =11 + 16.395 +11.22 =38.615 kN；第5道H 5= 23.3 m；N5 = G + Nq5 +S =11 + 10.05 +11.22 =32.27 kN；第6道H 6= 26.5 m；N6 = G + Nq6 +S =11 + 5.25 +11.22 =27.47 kN；4.截面验算（1）井架截面的力学特性：井架的截面尺寸为1.53m；主肢型钢采用4L50X3；一个

10、主肢的截面力学参数为:z o=13.4 cm，Ixo = Iyo = 7.18 cm4，Ao=2.97 cm2 ，i1 = 500 千伏变电站配套实验基地工程 井架基础施工方案711.37 cm；缀条型钢采用L25X3；格构式型钢井架截面示意图井架的y-y轴截面总惯性矩：Iy = 4Iy0+A0(a/2-Z0)2井架的x-x轴截面总惯性矩：Ix = 4Ix0+A0(b/2-Z0)2井架的y-y轴和x-x轴截面总惯性矩：Iy = Ix = Ixcos245+ Iysin245经过计算得到：Ix= 4(7.18+ 2.97（300/2- 13.4）2)= 221704.293 cm4；Iy= 4(

11、7.18+ 2.97（150/2- 13.4）2)= 45108.093 cm4；Iy=Ix=1/2（221704.293+45108.093）= 133406.193cm4；计算中取井架的惯性矩为其中的最小值45108.093 cm 4。2.井架的长细比计算：井架的长细比计算公式： = H/I/(4A0)1/2其中 H - 井架的总 高度，取 30m；I - 井架的截面最小惯性矩，取45108.093cm 4；A0 - 一个主肢的截面面 积，取2.97cm 4。经过计算得到=48.686180。500 千伏变电站配套实验基地工程 井架基础施工方案8换算长细比计算公式：0 = (2-40A/A

12、1)1/2其中 A - 井架横截面的毛截面面 积，取42.97 cm 2；A1- 井架横截面所截垂直于 x-x轴或y-y轴的毛截面面积，取21.43cm 2；经过计算得到 0= 50。查表得=0.856 。3. 井架的整体稳定性计算：井架在弯矩作用平面内的整体稳定性计算公式：= N/(A) + mxM/ W1(1-N/ NEX)其中 N - 轴心压力的 计算值(kN) ；A - 井架横截面的毛截面面 积，取11.88 cm 2；- 轴心受压构件弯矩作用平面内的稳定系数，取 =0.856；mx - 等效弯矩系数, 取1.0；M - 计算范围段最大偏心弯矩值(kNm)；W1 - 弯矩作用平面内，较

13、大受压纤维的毛截面抵抗矩, W1 = I/(a/2) = 45108.093/(150/2) = 601.441 cm3；NEX -欧拉临 界力， NEX =2EA/(1.12) ；NEX= 22.06 10511.88102/(1.148.6862) = 926373.742 N；经过计算得到由上到下各附墙件与井架接点处截面的强度分别为第1道H 1=5.6 m, N1= 58.82 kN ,M1=1.294 kNm；=58.82103/(0.85611.88102)(1.01.29410 6)/601.441103 (10.85658.8210 3/926373.742) = 60N/mm2

14、；第1道附墙件处截面计算强度=60N/mm 2允许强度215N/mm 2,满足要求!500 千伏变电站配套实验基地工程 井架基础施工方案9第2道H 2=10.07 m, N2= 52.115 kN ,M2=0.924 kNm；=52.115103/(0.85611.88102)(1.00.92410 6)/601.441103 (10.85652.11510 3/926373.742) = 53N/mm2；第2道附墙件处截面计算强度=53N/mm 2允许强度215N/mm 2,满足要求!第3道H 3=14.57 m, N3= 45.365 kN ,M3=1.047 kNm；=45.365103

15、/(0.85611.88102)(1.01.04710 6)/601.441103 (10.85645.36510 3/926373.742) = 46N/mm2；第3道附墙件处截面计算强度=46N/mm 2允许强度215N/mm 2,满足要求!第4道H 4=19.07 m, N4= 38.615 kN ,M4=0.965 kNm；=38.615103/(0.85611.88102)(1.00.96510 6)/601.441103 (10.85638.61510 3/926373.742) = 40N/mm2；第4道附墙件处截面计算强度=40N/mm 2允许强度215N/mm 2,满足要求!

16、第5道H 5=23.3 m, N5= 32.27 kN ,M5=0.82 kNm；=32.27103/(0.85611.88102)(1.00.8210 6)/601.441103 (10.85632.2710 3/926373.742) = 33N/mm2；第5道附墙件处截面计算强度=33N/mm 2允许强度215N/mm 2,满足要求!第6道H 6=26.5 m, N6= 27.47 kN ,M6=0 kNm；=27.47103/(0.85611.88102)(1.0010 6)/601.441103 (10.85627.4710 3/926373.742) = 27N/mm2；第6道附墙

17、件处截面计算强度=27N/mm 2允许强度215N/mm 2,满足要求!三、附着计算(一 )、附墙架内力计算塔吊四附着杆件的计算属于一次超静定问题，在外力N作用下求附着杆的内力,N 取第二部分计算所得的Rmax，N= 2.746 kN 。 采用结构力学计算个杆件内力:500 千伏变电站配套实验基地工程 井架基础施工方案10计算简图：格构式井架【附墙架】方法的基本方程：计算过程如下：11X1+1p = 01p = Ti0Tili/EA11 = Ti0Tili/EA其中: 1p为静定结构的位移；Ti0为X=1时各杆件的轴向力；Ti为在外力N作用下时各杆件的轴向力；li为为各杆件的长度。500 千伏

18、变电站配套实验基地工程 井架基础施工方案11考虑到各杆件的材料截面相同，在计算中将弹性模量与截面面积的积EA约去，可以得到：X1 = -1p/11各杆件的轴向力为：T1* = X1 T2* = T20X1 + T2 T3* = T30X1 + T3 T4* = T40X1 + T4以上的计算过程将从0-360度循环，解得每杆件的最大轴压力，最大轴拉力：杆1的最大轴向拉力为: 0.62 kN；杆2的最大轴向拉力为: 2.32 kN；杆3的最大轴向拉力为: 2.32 kN；杆4的最大轴向拉力为: 0.62 kN；杆1的最大轴向压力为: 0.62 kN；杆2的最大轴向压力为: 2.32 kN；杆3的

19、最大轴向压力为: 2.32 kN；杆4的最大轴向压力为: 0.62 kN；(二 )、附墙架强度验算杆件轴心受拉强度验算验算公式:= N / An f 其中 -为杆件的受拉应力；N -为杆件的最大 轴向拉力,取 N =2.32 kN；An -为杆件的截面面 积，本工程 选择的是钢管1006查表可知 An =1770.96 mm2。500 千伏变电站配套实验基地工程 井架基础施工方案12经计算， 杆件的最大受拉应力 =2.32103/1770.96 =1.31N/mm2；最大拉应力=1.31 N/mm 2不大于拉杆的允许拉应力 215N/mm2, 满足要求。四、井架基础验算1、井架基础所承受的轴向

20、力N计算N = G + Nq +S =11 + 45 +11.22 =67.22 kN；井架单肢型钢所传递的集中力为 ：FN/4 = 16.805 kN ；2、井架单肢型钢与基础的连接钢板计算由于混凝土抗压强度远没有钢材强，故单肢型钢与混凝土连接处需扩大型钢与混凝土的接触面积，用钢板预埋，同时预埋钢板必须有一定的厚度，以满足抗冲切要求。预埋钢板的面积A 0计算如下：A0=F/fc=16.805103/14.300= 1175.175 mm2；3、井架基础计算单肢型钢所需混凝土基础面积A计算如下：AF/f a=16.805103/(40.010-3)= 420125.000 mm2；单肢型钢混凝

21、土基础边长:a=420125.000 1/ 2 648.171 mm；4.配筋计算井架单肢型钢混凝土基础计算简图相当于一个倒梯梁，其板底最大弯矩按下式计算：M = ql2/2式中：M - 井架单肢型钢混凝土基础底板中性轴处的弯矩设计值；l -井架单肢型钢混凝土基础底板中性轴处至基底边缘的距离，取l = 500 千伏变电站配套实验基地工程 井架基础施工方案13a/2324.085 mm；q -相应于荷载效应基本组合时的基础底面地基土单位面积净反力，取q=40.000324.08510-3= 12.963 kN/m；经过计算得 M= 0.512.963 (324.08510-3) 2 0.681

22、kNm；依据混凝土结构设计规范，板底配筋计算公式如下:As = M/(sh0fy)s = M/(1fcbh02) = 1-(1-2s)1/2s = 1-/2式中， l -当混凝土强度不超过C50时， 1取 为1.0,当混凝土强度等级为C80时，取为0.94,期间按线性内插法确定，取 l=1.00；fc - 混凝土抗压强度设计值，查表得fc= 14.300 kN/m2；ho -承台的计算高度，h o=300-20=280 mm。经过计算得：s= 0.681106/(1.00014.300648.1712802)=0.001；=1-(1-20.001)0.5= 0.001；s=1-0.001/2= 1.000；As=0.681106/(1.000280300.000)= 8.108 mm2。由于最小配筋率为0.15%,所以最小配筋面积为: 648.1713000.15%=291.677mm2。故取 As=291.677mm2。