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七标取水口控制室结构计算

摩洛哥王国电力局

上 OUM – ER R’BIA 水电项目

EL BORJ水电整治

第SP 0562 MT 4号合同

第7标段

7标取水口电缆控制室结构计算

陕西省水利电力勘测设计研究院

2008年6月

工程项目： EL BORJ水电整治工程

设计阶段：施工图设计

计算书名称：7标取水口电缆控制室结构计算

Tanafnit - El Borj水电整治工程

SP0562MT4

7 标

标取水口电缆控制室结构计算

工程项目：EL BORJ水电整治工程

设计阶段：施工图设计

计算书名称：7标取水口电缆控制室结构计算

1.工程概况 (1)

2.基本资料 (1)

3.设计依据的主要规范 (1)

4.计算原则 (1)

5.计算信息 (1)

5.1.几何参数............................................................ 错误！未定义书签。

5.2.材料信息............................................................ 错误！未定义书签。

5.3荷载信息(均布荷载) ......................................... 错误！未定义书签。

5.4.计算方法............................................................ 错误！未定义书签。

5.5.边界条件............................................................ 错误！未定义书签。

5.6.设计参数............................................................ 错误！未定义书签。

6.计算参数: ............................................................. 错误！未定义书签。

7.配筋计算............................................................... 错误！未定义书签。

8.跨中挠度计算 ...................................................... 错误！未定义书签。9裂缝宽度验算: ..................................................... 错误！未定义书签。

7标取水口电缆控制室结构计算

1.工程概况

电缆控制室高度3.5m,长5.2m，宽3.68m。

EL BORJ水电整治工程以发电为主，装机容量为21.3MW，＜50MW、≥10MW，按照中国标准划分,为Ⅳ等小⑴型工程。

2.基本资料

根据招标文件地质描述，该地区风速为 3.3m/s

7m/s,地震冻土压力系数

—

3.5，水平向地震系数0.17。

3.设计依据的主要规范

（1）《混凝土结构设计规范》GB 50010－2002；

（2）《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001；

4.计算原则

1）柴油发电机房采用砖混结构，采用结构力学方法对现浇混凝土板进行配筋计算。

2）限裂验算，裂缝最大开展宽度不超过0.2mm。

5.计算信息

5.1.几何参数

计算跨度: Lx = 5200 mm; Ly = 3680 mm

板厚: h = 200 mm

5.2.材料信息

混凝土等级: C25 fc=11.9N/mm2 ft=1.27N/mm2 ftk=1.78N/mm2

Ec=2.80×104N/mm2

钢筋种类: HPB235 fy = 210 N/mm2Es = 2.1×105 N/mm2

最小配筋率: ρ= 0.272%

纵向受拉钢筋合力点至近边距离: as = 20mm

保护层厚度: c = 15mm

5.3.荷载信息(均布荷载)

永久荷载分项系数: γ

= 1.200

= 1.400

可变荷载分项系数: γ

准永久值系数: ψq = 1.000

永久荷载标准值: ｑgk = 6.000kN/m2

可变荷载标准值: ｑqk = 7.000kN/m2

5.4.计算方法:弹性板

5.5.边界条件(上端/下端/左端/右端):固定/固定/固定/固定

5.6.设计参数

结构重要性系数: γo = 1.00

泊松比:μ = 0.200

6.计算参数:

1.计算板的跨度: Lo = 3680 mm

2.计算板的有效高度: ho = h-as=200-20=180 mm

7.配筋计算(lx/ly=5200/3680=1.413<2.000 所以按双向板计算):

7.1.X向底板钢筋

1) 确定X向板底弯矩

Mx = 表中系数(γG*ｑgk+γQ*ｑqk)*Lo2

= (0.0116+0.0317*0.200)*(1.200*6.000+1.400*7.000)*3.682 = 4.122 kN*m

2) 确定计算系数

αs = γo*Mx/(α1*fc*b*ho*ho)

= 1.00*4.122×106/(1.00*11.9*1000*180*180)

= 0.011

3) 计算相对受压区高度

ξ = 1-sqrt(1-2*αs) = 1-sqrt(1-2*0.011) = 0.011

4) 计算受拉钢筋面积

As = α1*fc*b*ho*ξ/fy = 1.000*11.9*1000*180*0.011/210

= 110mm2

5) 验算最小配筋率

ρ = As/(b*h) = 110/(1000*200) = 0.055%

ρ<ρmin = 0.272% 不满足最小配筋要求

所以取面积为As = ρmin*b*h = 0.272%*1000*200 = 544 mm2采取方案d10@140, 实配面积560 mm2

7.2.Y向底板钢筋

1) 确定Y向板底弯矩

My = 表中系数(γG*ｑgk+γQ*ｑqk)*Lo2

= (0.0317+0.0116*0.200)*(1.200*6.000+1.400*7.000)*3.682 = 7.834 kN*m

2) 确定计算系数

αs = γo*Mx/(α1*fc*b*ho*ho)

= 1.00*7.834×106/(1.00*11.9*1000*180*180)

= 0.020

3) 计算相对受压区高度

ξ = 1-sqrt(1-2*αs) = 1-sqrt(1-2*0.020) = 0.021

4) 计算受拉钢筋面积

As = α1*fc*b*ho*ξ/fy = 1.000*11.9*1000*180*0.021/210

= 209mm2

5) 验算最小配筋率

ρ = As/(b*h) = 209/(1000*200) = 0.105%

ρ<ρmin = 0.272% 不满足最小配筋要求

所以取面积为As = ρmin*b*h = 0.272%*1000*200 = 544 mm2采取方案d10@140, 实配面积560 mm2

7.3.X向支座左边钢筋

1) 确定左边支座弯矩

M o x = 表中系数(γG*ｑgk+γQ*ｑqk)*Lo2

= 0.0568*(1.200*6.000+1.400*7.000)*3.682

= 13.085 kN*m

2) 确定计算系数

αs = γo*Mx/(α1*fc*b*ho*ho)

= 1.00*13.085×106/(1.00*11.9*1000*180*180)

= 0.034

3) 计算相对受压区高度

ξ = 1-sqrt(1-2*αs) = 1-sqrt(1-2*0.034) = 0.035

4) 计算受拉钢筋面积

As = α1*fc*b*ho*ξ/fy = 1.000*11.9*1000*180*0.035/210 = 352mm2

5) 验算最小配筋率

ρ = As/(b*h) = 352/(1000*200) = 0.176%

ρ<ρmin = 0.272% 不满足最小配筋要求

所以取面积为As = ρmin*b*h = 0.272%*1000*200 = 544mm2采取方案d10@140, 实配面积560 mm2

7.4.X向支座右边钢筋

1) 确定右边支座弯矩

M o x = 表中系数(γG*ｑgk+γQ*ｑqk)*Lo2

= 0.0568*(1.200*6.000+1.400*7.000)*3.682

= 13.085 kN*m

2) 确定计算系数

αs = γo*Mx/(α1*fc*b*ho*ho)

= 1.00*13.085×106/(1.00*11.9*1000*180*180)

= 0.034

3) 计算相对受压区高度

ξ = 1-sqrt(1-2*αs) = 1-sqrt(1-2*0.034) = 0.035

4) 计算受拉钢筋面积

As = α1*fc*b*ho*ξ/fy = 1.000*11.9*1000*180*0.035/210 = 352mm2

5) 验算最小配筋率

ρ = As/(b*h) = 352/(1000*200) = 0.176%

ρ<ρmin = 0.272% 不满足最小配筋要求

所以取面积为As = ρmin*b*h = 0.272%*1000*200 = 544 mm2采取方案d10@140, 实配面积560 mm2

7.5.Y向上边支座钢筋

1) 确定上边支座弯矩

M o y = 表中系数(γG*ｑgk+γQ*ｑqk)*Lo2

= 0.0730*(1.200*6.000+1.400*7.000)*3.682

= 16.801 kN*m

2) 确定计算系数

αs = γo*Mx/(α1*fc*b*ho*ho)

= 1.00*16.801×106/(1.00*11.9*1000*180*180)

= 0.044

3) 计算相对受压区高度

ξ = 1-sqrt(1-2*αs) = 1-sqrt(1-2*0.044) = 0.045

4) 计算受拉钢筋面积

As = α1*fc*b*ho*ξ/fy = 1.000*11.9*1000*180*0.045/210

= 455mm2

5) 验算最小配筋率

ρ = As/(b*h) = 455/(1000*200) = 0.227%

ρ<ρmin = 0.272% 不满足最小配筋要求

所以取面积为As = ρmin*b*h = 0.272%*1000*200 = 544 mm2采取方案d10@140, 实配面积560 mm2

7.6.Y向下边支座钢筋

1) 确定下边支座弯矩

M o y = 表中系数(γG*ｑgk+γQ*ｑqk)*Lo2

= 0.0730*(1.200*6.000+1.400*7.000)*3.682

= 16.801 kN*m

2) 确定计算系数

αs = γo*Mx/(α1*fc*b*ho*ho)

= 1.00*16.801×106/(1.00*11.9*1000*180*180)

= 0.044

3) 计算相对受压区高度

ξ = 1-sqrt(1-2*αs) = 1-sqrt(1-2*0.044) = 0.045

4) 计算受拉钢筋面积

As = α1*fc*b*ho*ξ/fy = 1.000*11.9*1000*180*0.045/210

= 455mm2

5) 验算最小配筋率

ρ = As/(b*h) = 455/(1000*200) = 0.227%

ρ<ρmin = 0.272% 不满足最小配筋要求

所以取面积为As = ρmin*b*h = 0.272%*1000*200 = 544 mm2采取方案d10@140, 实配面积560 mm2

8.跨中挠度计算：

Mk -------- 按荷载效应的标准组合计算的弯矩值

Mq -------- 按荷载效应的准永久组合计算的弯矩值

8.1.计算荷载效应

Mk = Mgk + Mqk

= (0.0317+0.0116*0.200)*(6.000+7.000)*3.682 = 5.991 kN*m

Mq = Mgk+ψq*Mqk

= (0.0317+0.0116*0.200)*(6.000+1.000*7.000)*3.682 = 5.991 kN*m 8.2.计算受弯构件的短期刚度 Bs

1) 计算按荷载荷载效应的标准组合作用下，构件纵向受拉钢筋应力

σsk = Mk/(0.87*ho*As) (混凝土规范式 8.1.3－3)

= 5.991×106/(0.87*180*560) = 68.311 N/mm

2) 计算按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率

矩形截面积: Ate = 0.5*b*h = 0.5*1000*200= 100000mm2

ρte = As/Ate (混凝土规范式 8.1.2－4)

= 560/100000 = 0.560%

3) 计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ

ψ = 1.1-0.65*ftk/(ρte*σsk) (混凝土规范式 8.1.2－2)

= 1.1-0.65*1.78/(0.560%*68.311) = -1.925

因为ψ不能小于最小值0.2，所以取ψ = 0.2

4) 计算钢筋弹性模量与混凝土模量的比值αE

αE = Es/Ec = 2.1×105/2.80×104 = 7.500

5) 计算受压翼缘面积与腹板有效面积的比值γ f

矩形截面，γf=0

6) 计算纵向受拉钢筋配筋率ρ

ρ = As/(b*ho)= 560/(1000*180) = 0.311%

7) 计算受弯构件的短期刚度 Bs

Bs = Es*As*ho2/[1.15ψ+0.2+6*αE*ρ/(1+ 3.5γf')](混凝土规范式8.2.3--1)

2.1×105*560*1802/[1.15*0.200+0.2+6*7.500*0.311%/(1+

3.5*0.0)]

= 6.685×103 kN*m2

8.3.计算受弯构件的长期刚度B

1) 确定考虑荷载长期效应组合对挠度影响增大影响系数θ

当ρ'=0时，θ=2.0 (混凝土规范第 8.2.5 条)

2) 计算受弯构件的长期刚度 B

B = Mk/(Mq*(θ-1)+Mk)*Bs (混凝土规范式 8.2.2)

= 5.991/(5.991*(2.0-1)+5.991)*6.685×103

= 3.342×103 kN*m2

8.4.计算受弯构件挠度

max = f*(q

)*Lo4/B

= 0.00209*(6.000+7.000)*3.684/3.342×103

= 1.490mm

8.5.验算挠度

挠度限值fo=Lo/200=3680/200=18.400mm

fmax=1.490mm≤fo=18.400mm，满足规范要求!

9.裂缝宽度验算:

9.1.跨中X方向裂缝

1) 计算荷载效应

Mx = 表中系数(ｑgk+ｑqk)*Lo2

= (0.0116+0.0317*0.200)*(6.000+7.000)*3.682

= 3.152 kN*m

2) 光面钢筋,所以取值v

=0.7

3) 计算按荷载荷载效应的标准组合作用下，构件纵向受拉钢筋应力

σsk=Mk/(0.87*ho*As) (混凝土规范式 8.1.3－3)

=3.152×106/(0.87*180*560)

=35.944N/mm

4) 计算按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率

矩形截面积，Ate=0.5*b*h=0.5*1000*200=100000 mm2

ρte=As/Ate (混凝土规范式 8.1.2－4)

=560/100000 = 0.0056

因为ρte=0.0056 < 0.01,所以让ρte=0.01

5) 计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ

ψ=1.1-0.65*ftk/(ρte*σsk) (混凝土规范式 8.1.2－2) =1.1-0.65*1.780/(0.0100*35.944)

=-2.119

因为ψ=-2.119 < 0.2,所以让ψ=0.2

6) 计算单位面积钢筋根数n

n=1000/dist = 1000/140

7) 计算受拉区纵向钢筋的等效直径d

eq = (∑n

2)/(∑n

)

=7*10*10/(7*0.7*10)=14

8) 计算最大裂缝宽度

ωmax=αcr*ψ*σsk/Es*(1.9c+0.08*Deq/ρte) (混凝土规范式8.1.2－1)

=2.1*0.200*35.944/2.1×105*(1.9*20+0.08*14/0.0100)

=0.0109mm ≤ 0.30, 满足规范要求

9.2.跨中Y方向裂缝

1) 计算荷载效应

My = 表中系数(ｑgk+ｑqk)*Lo2

= (0.0317+0.0116*0.200)*(6.000+7.000)*3.682

= 5.991 kN*m

2) 光面钢筋,所以取值v

=0.7

3) 计算按荷载荷载效应的标准组合作用下，构件纵向受拉钢筋应力

σsk=Mk/(0.87*ho*As) (混凝土规范式 8.1.3－3)

=5.991×106/(0.87*180*560)

=68.311N/mm

4) 计算按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率

矩形截面积，Ate=0.5*b*h=0.5*1000*200=100000 mm2

ρte=As/Ate (混凝土规范式 8.1.2－4)

=560/100000 = 0.0056

因为ρte=0.0056 < 0.01,所以让ρte=0.01

5) 计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ

ψ=1.1-0.65*ftk/(ρte*σsk) (混凝土规范式 8.1.2－2)

=1.1-0.65*1.780/(0.0100*68.311)

=-0.594

因为ψ=-0.594 < 0.2,所以让ψ=0.2

6) 计算单位面积钢筋根数n

n=1000/dist = 1000/140

7) 计算受拉区纵向钢筋的等效直径d

eq = (∑n

2)/(∑n

)

=7*10*10/(7*0.7*10)=14

8) 计算最大裂缝宽度

ωmax=αcr*ψ*σsk/Es*(1.9c+0.08*Deq/ρte) (混凝土规范式8.1.2－1)

=2.1*0.200*68.311/2.1×105*(1.9*20+0.08*14/0.0100)

=0.0208mm ≤ 0.30, 满足规范要求

9.3.支座上方向裂缝

1) 计算荷载效应

M o y = 表中系数(ｑgk+ｑqk)*Lo2

= 0.0730*(6.000+7.000)*3.682

= 12.848 kN*m

2) 光面钢筋,所以取值v

=0.7

3) 计算按荷载荷载效应的标准组合作用下，构件纵向受拉钢筋应力

σsk=Mk/(0.87*ho*As) (混凝土规范式 8.1.3－3)

=12.848×106/(0.87*180*560)

=146.502N/mm

4) 计算按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率

矩形截面积，Ate=0.5*b*h=0.5*1000*200=100000 mm2

ρte=As/Ate (混凝土规范式 8.1.2－4)

=560/100000 = 0.0056

因为ρte=0.0056 < 0.01,所以让ρte=0.01

5) 计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ

ψ=1.1-0.65*ftk/(ρte*σsk) (混凝土规范式 8.1.2－2)

=1.1-0.65*1.780/(0.0100*146.502)

=0.310

6) 计算单位面积钢筋根数n

n=1000/dist = 1000/140

7) 计算受拉区纵向钢筋的等效直径d

eq = (∑n

2)/(∑n

)

=7*10*10/(7*0.7*10)=14

8) 计算最大裂缝宽度

ωmax=αcr*ψ*σsk/Es*(1.9c+0.08*Deq/ρte) (混凝土规范式8.1.2－1)

=2.1*0.310*146.502/2.1×105*(1.9*20+0.08*14/0.0100)

=0.0692mm ≤ 0.30, 满足规范要求

9.4.支座下方向裂缝

1) 计算荷载效应

M o y = 表中系数(ｑgk+ｑqk)*Lo2

= 0.0730*(6.000+7.000)*3.682

= 12.848 kN*m

2) 光面钢筋,所以取值v

=0.7

3) 计算按荷载荷载效应的标准组合作用下，构件纵向受拉钢筋应力

σsk=Mk/(0.87*ho*As) (混凝土规范式 8.1.3－3)

=12.848×106/(0.87*180*560)

=146.502N/mm

4) 计算按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率

矩形截面积，Ate=0.5*b*h=0.5*1000*200=100000 mm2

ρte=As/Ate (混凝土规范式 8.1.2－4)

=560/100000 = 0.0056

因为ρte=0.0056 < 0.01,所以让ρte=0.01

5) 计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ

ψ=1.1-0.65*ftk/(ρte*σsk) (混凝土规范式 8.1.2－2) =1.1-0.65*1.780/(0.0100*146.502)

=0.310

6) 计算单位面积钢筋根数n

n=1000/dist = 1000/140

7) 计算受拉区纵向钢筋的等效直径d

eq = (∑n

2)/(∑n

)

=7*10*10/(7*0.7*10)=14

8) 计算最大裂缝宽度

ωmax=αcr*ψ*σsk/Es*(1.9c+0.08*Deq/ρte) (混凝土规范式8.1.2－1)

=2.1*0.310*146.502/2.1×105*(1.9*20+0.08*14/0.0100)

=0.0692mm ≤ 0.30, 满足规范要求

9.5.支座左方向裂缝

1) 计算荷载效应

M o x = 表中系数(ｑgk+ｑqk)*Lo2

= 0.0568*(6.000+7.000)*3.682

= 10.006 kN*m

2) 光面钢筋,所以取值v

=0.7

3) 计算按荷载荷载效应的标准组合作用下，构件纵向受拉钢筋应力

σsk=Mk/(0.87*ho*As) (混凝土规范式 8.1.3－3)

=10.006×106/(0.87*180*560)

=114.104N/mm

4) 计算按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率

矩形截面积，Ate=0.5*b*h=0.5*1000*200=100000 mm2

ρte=As/Ate (混凝土规范式 8.1.2－4)

=560/100000 = 0.0056

因为ρte=0.0056 < 0.01,所以让ρte=0.01

5) 计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ

ψ=1.1-0.65*ftk/(ρte*σsk) (混凝土规范式 8.1.2－2)

=1.1-0.65*1.780/(0.0100*114.104)

=0.086

因为ψ=0.086 < 0.2,所以让ψ=0.2

6) 计算单位面积钢筋根数n

n=1000/dist = 1000/140

7) 计算受拉区纵向钢筋的等效直径d

eq = (∑n

2)/(∑n

)

=7*10*10/(7*0.7*10)=14

8) 计算最大裂缝宽度

ωmax=αcr*ψ*σsk/Es*(1.9c+0.08*Deq/ρte) (混凝土规范式8.1.2－1)

=2.1*0.200*114.104/2.1×105*(1.9*20+0.08*14/0.0100)

=0.0348mm ≤ 0.30, 满足规范要求

9.6.支座右方向裂缝

1) 计算荷载效应

M o x = 表中系数(ｑgk+ｑqk)*Lo2

= 0.0568*(6.000+7.000)*3.682

= 10.006 kN*m

2) 光面钢筋,所以取值v

=0.7

3) 计算按荷载荷载效应的标准组合作用下，构件纵向受拉钢筋应力

σsk=Mk/(0.87*ho*As) (混凝土规范式 8.1.3－3)

=10.006×106/(0.87*180*560)

=114.104N/mm

4) 计算按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率

矩形截面积，Ate=0.5*b*h=0.5*1000*200=100000 mm2

ρte=As/Ate (混凝土规范式 8.1.2－4)

=560/100000 = 0.0056

因为ρte=0.0056 < 0.01,所以让ρte=0.01

5) 计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ

ψ=1.1-0.65*ftk/(ρte*σsk) (混凝土规范式 8.1.2－2)

=1.1-0.65*1.780/(0.0100*114.104)

=0.086

因为ψ=0.086 < 0.2,所以让ψ=0.2

6) 计算单位面积钢筋根数n

n=1000/dist = 1000/140

7) 计算受拉区纵向钢筋的等效直径d

eq = (∑n

2)/(∑n

)

=7*10*10/(7*0.7*10)=14

8) 计算最大裂缝宽度

ωmax=αcr*ψ*σsk/Es*(1.9c+0.08*Deq/ρte) (混凝土规范式8.1.2－1)

=2.1*0.200*114.104/2.1×105*(1.9*20+0.08*14/0.0100)

=0.0348mm ≤ 0.30, 满足规范要求