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
目录
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
G
= 1.400
可变荷载分项系数: γ
Q
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
f
max = f*(q
gk
+q
qk
)*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
i
=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
7) 计算受拉区纵向钢筋的等效直径d
eq
d
eq = (∑n
i
*d
i
2)/(∑n
i
*v
i
*d
i
)
=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
i
=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
7) 计算受拉区纵向钢筋的等效直径d
eq
d
eq = (∑n
i
*d
i
2)/(∑n
i
*v
i
*d
i
)
=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
i
=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
7) 计算受拉区纵向钢筋的等效直径d
eq
d
eq = (∑n
i
*d
i
2)/(∑n
i
*v
i
*d
i
)
=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
i
=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
7) 计算受拉区纵向钢筋的等效直径d
eq
d
eq = (∑n
i
*d
i
2)/(∑n
i
*v
i
*d
i
)
=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
i
=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
7) 计算受拉区纵向钢筋的等效直径d
eq
d
eq = (∑n
i
*d
i
2)/(∑n
i
*v
i
*d
i
)
=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
i
=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
7) 计算受拉区纵向钢筋的等效直径d
eq
d
eq = (∑n
i
*d
i
2)/(∑n
i
*v
i
*d
i
)
=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。