水电站地面厂房结构的动力分析与设计优化
水电站发电运行方案的电力系统稳定性分析与优化
水电站发电运行方案的电力系统稳定性分析与优化一、引言水电站作为一种常见的可再生能源发电设施，其运行方案的设计对于电力系统的稳定性至关重要。
本文将对水电站发电运行方案中的电力系统稳定性进行分析与优化，以提高发电效率和供电质量。
二、电力系统的稳定性电力系统稳定性是指电力系统在遭受外部干扰或内部故障时，仍能保持正常运行的能力。
电力系统的稳定性分为静态稳定性和动态稳定性两个方面。
1. 静态稳定性静态稳定性主要考虑电力系统在大负荷或突发负荷变化下的稳定性。
对于水电站发电运行方案，要考虑电力负荷的平衡和分配，确保各个发电机组的负荷均衡，并根据实时负荷变化进行合理的调整。
此外，还需考虑输电线路和变电站的负荷能力，以确保电力系统的静态稳定性。
2. 动态稳定性动态稳定性主要考虑电力系统在发生故障或突发负荷变化时的暂态响应和恢复能力。
对于水电站发电运行方案，要通过合理的发电机组调速方案和功角稳定控制，确保在负荷突变或电力系统故障时，能够保持电力系统的动态稳定性。
同时，还需考虑输电线路和变电站的容量和灵活性，以应对电力系统的暂态过程。
三、电力系统稳定性分析与优化方法为了确保水电站发电运行方案的电力系统稳定性，可以采用以下方法进行分析与优化。
1. 变电站和输电线路的规划和设计合理的变电站和输电线路规划和设计是确保电力系统稳定性的基础。
通过综合考虑电力负荷、输电距离、线路容量和可靠性等因素，确定合适的变电站布局和线路走向，以降低输电损耗和提高电力系统的稳定性。
2. 发电机组的运行调度发电机组的运行调度是影响电力系统稳定性的重要因素。
通过合理调度各个发电机组的运行状态和负荷分配，可以实现电力负荷的均衡和分配，提高电力系统的静态稳定性。
此外，还需考虑到发电机组的响应速度和调整能力，以应对负荷突变和系统故障。
3. 调速控制和功角稳定控制调速控制和功角稳定控制是保证电力系统动态稳定性的关键技术。
通过合理设计和调整发电机组的调速器和励磁系统，实现发电机组的快速调速和功角稳定，提高电力系统的动态响应能力和稳定性。
水电站厂房的设计说明
绪论水电站厂房是水电站主要建筑物之一，是将水能转换为电能的综合工程设施。
厂房中安装水轮机、发电机和各种辅助设备。
通过能量转换，水轮发电机发出的电能，经变压器、开关站等输入电网送往用户。
所以说水电站厂房是水、机、电的综合体，又是运行人员进行生产活动的场所。
其任务是满足主、辅设备及其联络的线、缆和管道布置的要求与安装、运行、维修的需要；为运行人员创造良好的工作条件；以美观的建筑造型协调与美化自然环境。
水电站厂区包括：（1）主厂房。
布置着水电站的主要动力设备（水轮发电机组）和各种辅助设备的主机室（主机间），及组装、检修设备的装配场（安装间），是水电站厂房的主要组成部分。
（2）副厂房。
布置着控制设备、电气设备和辅助设备，是水电站的运行、控制、监视、通讯、试验、管理和运行人员工作的房间。
（3）主变压器场。
装设主变压器的地方。
电能经过主变压器升高到规定的电压后引到开关站。
（4）开关站（户外高压配电装置）。
装设高压开关、高压母线和保护措施等高压电气设备的场所，高压输电线由此将电能输往用户，要求占地面积较大。
由于水电站的开发方式、枢纽布置、水头、流量、装机容量、水轮发电机组形式等因素，及水文、地质、地形等条件的不同，加上政治、经济、生态及国防等因素的影响，厂房的布置方式也各不相同，所以厂房的类型有各种不同的划分，例如按机组工作特点可分为立式机组厂房、卧式机组厂房。
根据厂房在水电站枢纽中的位置及其结构特征，水电站厂房可分为以下三种基本类型：1. 坝后式厂房。
厂房位于拦河坝下游坝趾处，厂房与坝直接相连，发电用水直接穿过坝体引人厂房。
2. 河床式厂房。
厂房位于河床中，本身也起挡水作用，如西津水电站厂房。
若厂房机组段还布置有泄水道，则成为泄水式厂房（或称混合式厂房），。
3. 引水式厂房。
厂房与坝不直接相接，发电用水由引水建筑物引人厂房。
当厂房设在河岸处时称为引水式地面厂房。
水电站厂房是专门的水工建筑物,它具有一般水工建筑物的共性,故其设计有以下的特点:（1）厂房安装水轮机发电机组和辅助设备,以及控制操作和进行量测的设备,主要任务是发电,所以厂房设计必须保证机电设备的安全运行和提供良好的维护条件。
灯泡贯流式水电站厂房三维静动力分析(三)(1)概要
灯泡贯流式水电站厂房三维静动力分析(三)(1)国内水利水电工程建设目前正处于前所未有的蓬勃发展时期，许多低水头径流式水电站建设逐步在我国的江河上兴建，其中灯泡贯流式水电站由于流道平坦，机组过流量大、单位转速高、效率高、尺寸小、重量轻、能量及经济指标好等优.点成为目前比较普遍的一种开发型式。
然而，由于灯泡贯流式水电站厂房独特的布置型式，致使应力分布有不同于常规水电站厂房的特点，特别是在高地震烈度区修建的灯泡贯流式水电站。
因此，本项目的研究分析具有十分重的现实意义。
关键词：灯泡贯流式水电站静动力计算分析有限元2 有限单元方法及静动力分析理论2.1 引言在科学技术领域内，对于许多力学问题和物理问题，都可以归结为在定边界条件下求解其控制方程、常微分方程或者偏微分方程的问题。
但是能够采用解析方法求出精确解的只是少数方程性质比较简单、几何形状相当规则的问题。
对于大多数的工程技术问题，由于方程的某些非线性特征，或者由于求解区域的几何形状比较复杂，则不能够得到解析的答案。
这类问题的解决通常有两种途径。
一是引入简化假设，将方程和几何边界简化为能够处理的情况，从而得到问题在简化状态下的解。
但是这种方法只在有限的情况下是可行的，因为过多的简化可能导致误差很大甚至错误的解答。
另一种途径是保留问题的复杂性，利用数值计算方法求得问题的近似数值解，随着电子计算机的飞速发展和广泛使用，已逐步趋向于采用这种方法来求解复杂的工程实际问题。
而有限单元法便是解决这些复杂工程问题的一个比较新颖并且十分有效的数值方法[54]。
有限单元法的基本思想早在二十世纪四十年代初期就有人提出，但真正用于工程中则是在电子计算机出现以后。
“有限元单元法”这一名称是1960年美国的Clough.R.W在一篇名为“平面应力分析的有限元法”论文中首先使用的。
40年来，随着现代力学、计算数学和计算机技术等科学的日益发展，有限元法的理论和应用都得到了迅速、持续的发展。
引水式地面厂房布置设计
防洪能力
厂房应具备足够的防洪能力，以应对可能发生的 洪水灾害。
设备安全
厂房内设备应符合安全规范，确保设备运行安全 可靠。
经济性原则
投资成本
厂房布置设计应考虑投资成本，包括建设成本和运营成本。
资源利用
合理利用资源，降低能耗和资源消耗，提高经济效益。
溢流坝
溢流坝是控制水位的关键设施， 其布置应与引水渠相结合，以确 保在洪水等异常情况下能够安全 泄洪。
调节池
调节池用于调节水量和稳定水压 ，其布置应充分考虑地形、地质 条件，并满足调节水量和压力的 需求。
动力设备的布置
1 2 3
水轮机
水轮机是引水式地面厂房的核心设备，其布置应 充分考虑水流条件、设备性能等因素，以确保高 效、稳定运行。
通风设施
通风设施用于改善厂房内的空气环境，其布置应遵循安全、卫生、 节能的原则，并满足生产工艺的需求。
消防设施
消防设施用于应对火灾等突发情况，其布置应遵循安全、实用、便于 维护的原则，并确保在紧急情况下能够快速响应。
04
CATALOGUE
引水式地面厂房布置设计流程
确定设计目标
明确设计任务
确定厂房的功能需求、规模、工艺流 程等，为后续设计提供指导。
优化细节
对设计方案中的细节进行优化，提高厂房的安全性、可靠性 和经济性。
设计方案的评审与优化
组织评审
邀请专家或相关人员进行设计方案评审，对方案的可行性、合理性和创新性进 行评估。
方案优化
根据评审意见和建议，对设计方案进行优化和改进，提高厂房布置设计的整体 效果。
05
CATALOGUE
水电站厂房蜗壳结构静动力分析
水电站厂房蜗壳结构静动力分析随着科技的不断进步，水电站建设已经成为国家重点发展的产业之一。
在水电站的建设中，厂房的蜗壳结构静动力分析是一项非常重要的工作，对于水电站的运行和安全具有非常重要的意义。
本文就水电站厂房蜗壳结构静动力分析进行详细的介绍。
1.蜗壳结构的组成水电站厂房的蜗壳结构由壳体、支撑、轴承和润滑系统组成。
其中，壳体是由一系列弯曲的叶片组成的，支撑用以支持转子的重量，轴承用于支持转轴，润滑系统则是为了减少摩擦力和摩擦热。
2.厂房蜗壳结构的静力分析静力分析是水电站厂房蜗壳结构设计的重要环节。
在静力分析中需要考虑的因素包括扭矩、力矩、剪力和弯矩等。
静力分析的目的是确定蜗壳结构在正常工作情况下的状态，以及蜗壳受到外力或内力时的变形范围、承载能力和破坏条件。
3.厂房蜗壳结构的动力分析除了静力分析之外，水电站厂房蜗壳结构还需要进行动力分析。
与静力分析不同的是，动力分析必须考虑蜗壳结构动态载荷和蜗壳结构的固有频率。
在动力分析中，需要确定蜗壳结构的共振频率，以及在这个频率或其附近出现的共振现象。
此外，还需要考虑蜗壳结构受到工作液体流动的影响，因为流体流动会引起厂房的振动和噪音。
4.厂房蜗壳结构分析的方法在水电站厂房蜗壳结构静动力分析过程中，需要使用一些特定的软件和工具。
静力分析可以使用有限元分析软件进行模拟计算。
动力分析则需要使用计算流体力学软件进行计算，并结合实验数据进行分析。
此外，在实际建设过程中，还需要进行一些结构测试，以确保厂房中的蜗壳结构的强度和稳定性。
5.总结在水电站建设中，厂房蜗壳结构静动力分析是非常重要的一项工作。
静力分析旨在确定蜗壳结构在正常工作情况下的状态，动力分析则需要考虑蜗壳结构动态载荷和流体流动对蜗壳结构的影响。
建设者可以使用有限元分析软件和计算流体力学软件进行分析和计算，结合实验数据进行优化。
通过分析蜗壳结构的强度和稳定性，可以确保水电站的运行和安全。
水电站厂房机组支承结构振动分析与优化探讨
第11卷第4期中国水运V ol.11N o.42011年4月Chi na W at er Trans port A pri l 2011收稿日期：作者简介：徐峰，新疆克孜尔电厂工程师。
水电站厂房机组支承结构振动分析与优化探讨徐峰（新疆克孜尔电厂，新疆库车842313）摘要：近年来，我国电力工业快速稳步地发展，水电站的建设也进入蓬勃发展时期，其优越性越来越明显。
但是水电站由于水泵水轮机组转速高、双向运转、启动运行频繁等特点，因机组摆动或水力脉动而导致的厂房支承结构振动问题也日益突出。
文中就支撑结构振动进行了分析，并进行了优化探讨。
关键词：水电站厂房；机组支撑结构；振动；结构优化中图分类号：TV 731文献标识码：A文章编号：1006-7973（2011）04-0139-02一、水电站厂房机组支撑结构的振动问题水电站厂房按其结构来说，一般以发电机层楼板为界分为上、下两部分：上部结构是发电机层楼板以上部分，由主厂房上下游立柱、吊车梁、屋面系统构成，基本上与一般工业厂房相似，当采用地下厂房并以岩壁吊车梁做为吊车支承结构时，则上部结构有一定的简化。
下部结构是发电机层楼板以下部分（包括发电机层楼板），也称为机组支承结构，由风罩、机墩、蜗壳外围混凝土、尾水管、上下游边墙、楼板、梁、柱等组成。
在机墩组合结构中安装有水轮发电机组及其它附属设备，其特点是结构的截面尺寸大，形状不规则，孔洞开口较大，均为现浇的钢筋混凝土结构。
在机组运行过程中，其不但受到各种静荷载的作用，同时还要承受机组设备动力不平衡和水流脉动等动荷载的作用。
水轮发电机组在运行过程中不可避免的要产生振动，也允许有轻微的振动，但如果振动超出一定的范围，就会直接影响到机组的安全运行，缩短检修周期和使用寿命，严重时还会导致引水系统和整个厂房的振动。
我国水电站建设起步较晚，设计经验不足，没有成熟的规范参考，随着国内几座大容量水电站的建成，机组振动和水力脉动诱发的厂房振动较为强烈，剧烈的振动不仅对结构有一定的破坏作用，影响电气设备的运行，还将产生噪音和恶化厂内工作环境，因此，机组周围混凝土支撑结构的受力和振动问题是厂房结构设计的关键，同时也越来越受到水电站设计者和运行者的重视。
水电站厂房机组支承结构振动分析及结构优化
的水 电站 厂 房 中 ， 其 结 构 设 计 还 有 待加 强 。 由于 大 型 的 机 组 振 动 减 小 的 控 制 较 难 ， 故 而 控 制 的规
层 的楼 板 为 分 界 线 ， 分 为 上 部 机 构 和 下 部 结 构 。在 下 部 结 范 也 不 够 全 面 ， 这种 现 象 不仅 是 我 国 大 型 水 电站 所 遇 到 的
很 多的作 用力 ， 比如 机 组 要 承 受 一 些 静 荷 载 ， 也 要 承 受 设 的导 叶和 转 轮 叶 片 进 口边 会 出现 脱 流 的 状 况 ， 也 可 能 出现
备动力 、 水 流脉 动 等 动 荷 载 ， 各 种 动 静 荷 载 作 用力 的 结 合 ， 撞击的情况 ， 甚至 出 现 空 化 和 卡 门 涡 、 叶 道 涡 的情 况 ， 因水 会 使得 机 组在 运 转 中产 生 振 动 ， 一 旦 振 动 超 出 了 合理 的范 流绝 对 速 度 的圆 周 分 量 存 在 ，其 可 能 引 发 低 频 压 力 脉 动 ，
ｄ ｏ ｍｅ ｓ ｔ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｕ ｎ ｉ ｔ ｓ ｕ ｐ ｐ ｏ ｒ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ，ａ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｉ ｔ ｓ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｗｏ ｒ ｋ ｅ ｒ ｓ ． 一
Ｖａ ｌ ｕ ｅ Ｅｎ ｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ
水电站厂房设计方案
水电站厂房设计方案水电站厂房设计方案一、设计背景水电站是一种利用水能转化为电能的能源设施，其厂房是水电站最核心的部分，承载了水轮机和发电机组等重要设备，为水电站的正常运行提供了必要的条件。
良好的厂房设计方案将能够提高水电站的发电效率，保证水电站的安全运行。
二、设计目标1. 提高发电效率：通过合理的布局和设备配置，减少能源损耗，提高水电站的发电效率。
2. 确保安全运行：采取科学的工艺流程，加强设备维护保养，预防事故发生，确保水电站的安全运行。
3. 考虑环境保护：在厂房设计中充分考虑环境保护要求，减少对周围环境的影响。
三、厂房布局设计1. 厂房结构：采用钢结构厂房，具有强大的承载能力和抗震性能，可降低生产成本，加快厂房施工速度。
2. 厂房布局：厂房主体分为发电设备区域、控制室区域、办公区域和维修区域等。
发电设备区域设置水轮机和发电机组，控制室区域设置自动控制设备和操作台，办公区域提供人员办公场所，维修区域用于设备维护和修理。
3. 通道设计：设置一条主通道连接各个区域，便于人员和设备的进出。
并且在设备区域中设置合适的通道，方便维修和检修工作。
四、设备配置设计1. 水轮机：选择高效的水轮机，以最大限度地转化水能为电能。
2. 发电机组：根据设计负荷选型，并考虑备用发电机组，以保证水电站在主机组发生故障时需要备多台发电机组进行切换。
3. 辅助设备：如冷却系统、供水系统、排水系统等，应根据实际需要进行合理配置，以保证设备的正常运行。
五、安全防护设计1. 防火设施：在厂房内设置适当的灭火器和灭火系统，以应对火灾的发生。
2. 应急疏散通道：设置合适的疏散通道和应急出口，保证人员在紧急情况下能够安全疏散。
3. 排水系统：设置合理的排水系统，防止厂房内积水对设备造成损害。
六、环境保护设计1. 噪音控制：采用隔音设计和降噪设备，降低发电设备的噪音。
2. 废水处理：设置合适的废水处理设备，将废水进行处理后排放，以减少对周围水源的污染。
潘口水电站厂房结构动力分析
精度比用一般四面体 的计算精度高。另外 ，求解 ｌ 点非 退 化 的 Ｓ ｌ ９ ０节 ｏｉ ２过 渡 单 元 比包 含 ２ ｄ Ｏ节 点退 化 的 Ｓｌ ９ ｏｉ ５单 元 作相 同的 分 析 要 省 时 且 节 ｄ 约 内存 ¨。因 此 ，本 文 在 潘 口水 电 站 厂 房 建 模
［ 要】 由于水 电站厂房结构比较复 杂，网格划分非常 困难 ，本文在建立厂房有限元模型 中采用 了 渡单元 来进行 网格 摘 过
划分。为说 明采 用过渡单元的合理性 ，文 中用梁模型验证 了其计 算精度 。在此基 础上 ，对厂房 结构进 行 了模 态分析 扣厂
房自 振频 率校核 ，得 出可以计算厂房 整体 结构 而无 需单独计算蜗 壳和尾 水管就可 以满足 计算要求 的结论。最后 。计 算和
分析 了厂房结构的校核工况、地震 工况及尾 水管的检修工况 。并进行 了应力强度校核。
［ 关键词】 水 电站厂房 ；过渡单元 ； 态 ； 力 模 动 ［ 中图分类号】 Ｔ ３ Ｖ７１ ［ 文献标识码 ］ Ａ
１ 工 程 概 况
潘 口水 电站 位 于 湖 北省 十 堰 市 竹 山县 境 内 ， 地处堵 河干 流上游 河段 ，坝址 距竹 山县城 １ｋ ， ３ｉ ｎ
＋上部 结构 传来 的荷 载 ＋外水 压力 。
动力分析方法采用文献 ［ ］所规定 的振型 ３ 分解反应谱法 ，结构振型分析采用了分块兰索斯 法 （ ｌ ｋＬｎ ．Ｚ ＳＭｅ ｏ ） Ｂｏ ａｃ Ｏ ￣ ｄ 。地 震 作 用 效 应 ｃ 的振型组合方法可采用平方和方根 （ Ｒ Ｓ Ｓ Ｓ ）法 。 动力法计算地震作用效应时 ，采用 图 ３的设计反 应谱值 。对 于潘 口水 电站厂房工程 ，其设计 Ｊ
水电站厂房设计(1)
水电站厂房设计1. 引言水电站厂房是水电站工程中至关重要的组成部分，负责承载水电设备和机械设备，保障水电发电的正常运行。
因此，在水电站工程建设过程中，水电站厂房设计必须可靠、安全，兼顾经济性和环保性。
本文将介绍水电站厂房设计的重要性、设计内容和要点，以及常见的设计方案和优化措施。
2. 设计内容和要点2.1 设计目标水电站厂房设计的主要目标是确保厂房结构的稳定性和安全性，以及满足水电设备和机械设备的布置需求。
设计需要考虑到厂房的承载能力、防震性能、通风与采光、防水防潮、防火等方面。
2.2 结构设计水电站厂房的结构设计需要考虑到承重墙、梁、柱和地基设计。
这些设计需要满足国家相关标准和规范的要求，确保厂房结构的稳定性和安全性。
此外，为了提高结构的抗震能力，需要采取一定的抗震措施，如设置抗震支撑结构和增加钢筋混凝土墙体厚度等。
2.3 通风与采光设计为了保证厂房内空气的流通和员工的工作环境，水电站厂房需要进行通风与采光设计。
设计人员需要考虑到机械通风设备的布置和通风管道的设计，确保良好的空气质量和温度控制。
此外，为了提供足够的自然光照，需要合理设置窗户和天窗。
2.4 防水防潮设计水电站厂房常常需要面对水的侵入和湿气的渗透。
因此，在设计过程中需要考虑到防水和防潮措施，如选择合适的防水材料、设立防水层等。
此外，需要合理设置防潮设备，如风干设备和湿度控制设备，确保厂房内干燥。
2.5 防火设计水电站厂房中常常储存有大量的燃油和液体燃料，因此，在设计过程中需要考虑到防火措施。
设计人员需要合理设置消防设备和防火墙，确保在突发火灾情况下能够迅速进行灭火和疏散。
3. 设计方案和优化措施3.1 常见设计方案•钢筋混凝土厂房：利用钢筋混凝土材料搭建厂房结构，具有稳定性好、抗震性能高、耐久性强的特点。
•钢结构厂房：利用钢结构搭建厂房结构，具有施工周期短、重量轻、适应性强的特点。
•砖混结构厂房：利用砖、石等材料搭建厂房结构，具有成本低、施工方便的特点。
水电站厂房结构分析
第七章水电站厂房结构分析第三节吊车梁及排架柱结构计算厂房上部结构的屋盖、发电机楼板、围护砖墙结构设计与一般工业厂房相同，这里不再赘述。
吊车梁与构架则有其不同于一般工业厂房的使用特点，现将结构设计原理作简要介绍。
一、吊车梁吊车梁是直接承受吊车荷载的承重结构，是厂房上部的重要结构之一。
水电站厂房内大多采用电动桥式吊车，其特点是起吊容量大、工作间歇性大、操作速度缓慢、使用率低(只在机组进行安装和检修时才用)。
水电站吊车性质属于轻级工作制，吊车梁可不验算重复荷载作用下的疲劳强度。
现在我国大中型水电站已大多采用预应力钢筋混凝土吊车梁，也有采用钢结构的。
钢筋混凝土吊车梁在施工上可分为现浇、预制和叠合梁等形式。
现浇吊车梁可分为单跨简支和多跨连续结构(在厂房伸缩缝处必须分开)。
预制梁大多为单跨预应力混凝土结构。
吊车梁截面截面形式有矩形、T 形和I字形。
(一) 吊车梁荷载1．固定荷载：包括自重(按吊车梁实际尺寸计算)，钢轨及附件重根据厂家资料取，初估时可取1.5~2.0kN/m。
2．移动荷载：(1) 竖向最大轮压Pmax一台吊车工作时：(7-5)两台吊车工作时：(7-6)式中m——一台吊车作用在一侧吊车梁上的轮子数；G——吊车总重，kN；G1——小车和吊具重，kN；G2——最大起吊物重，kN；G3——平衡梁重，kN；Lk——吊车跨度，m；L1——起吊最重件时，主钩至吊车轨道的最小距离，m；在计算吊车梁时，竖向最大轮压Pmax应乘以动力系数μ，轻级工作制软吊钩吊车动力系数为1.1。
(2) 横向水平刹车制动力T1当小车沿厂房横向行驶突然刹车时，产生横向水平制动力，由大车一侧各轮平均传至轨顶，方向与轨道垂直，并考虑正反两个方向。
各方向均考虑一侧吊车承受，不再乘动力系数。
当一台吊车工作时：对硬钩吊车： (7-7)对软钩吊车：(7-8)当两台吊车工作时：对硬钩吊车： (7-9)对软钩吊车：(7-10)式中符号意义同前。
(3) 纵向水平刹车力T2 制动力和扭矩纵向水平刹车力T2由大车一侧制动轮传至轨顶，方向与轨道一致，其值为：T2=0.1∑P max (7-11)式中∑P max——一侧轨道上各制动轮最大轮压之和，kN。
高坝洲水电站厂房设计优化
高坝洲工程分二期施 工 ， 电站厂房为一期工程。整个工 程是一“ 、 、 ” 目。枢纽工 程 于 １９ 短 平 项 ９６年 １ ０月第 一期
本 次计 算对计算模 型作 了改进 ： 将断面简化 成“１” ① Ｉ 形
框架 ， 考虑 了座环、 导叶 、 蜗壳上下 锥体 自身刚度影 响。② 通 过弹性杆约束体现蜗 壳环 向作 用 。三维计 算成 果与常规 计 算成果 基本 一致 ， 仅三维计 算成果 内力量值 略小 ， 这表 明平 面计算模 型的改进 是合理 的。由于设计 水头居 国 内混凝 土 蜗壳之 首 ， 防渗是该电站 一个设计难 点 ， 在招标 设计 阶段 设 钢村进 行防渗。由于蜗壳断 面尺寸较大 ， 采用 钢衬 混凝土蜗 壳施工环节多， 施工周期 长 ， 响施工进 度 。针对 钢筋混 凝 影 土蜗壳 的受 力特点 ， 了适应高 坝洲电站 的施工 进度 ， 采 为 对
收稿 日期 ： ０ ￣ －５ ２ ２２ ０ ２ 作者筒介 ： 刘硗刚（９２ ）男 ． １ 一 ， 期南 安多人 ， ６ 高级工 程师 ． 从事
木工 建 筑 设 计 工 作 ； 惟 （９９一 ） 女 ， 北 武 攫 人 ， 程 师 ， 事 水 刘 １６ ， 湖 工 从
工建筑设计 工作 ； 丁钢（９。 ）男 ． １７ 一 ， 楫北 武汉人 ， 工程师 ， 事东工 从
进 。除进行结构计算方 法的优化外 ， 还针对本 工程 自身的特 点． 对结构型式进行优选 。
２１ 蜗 壳 ．
低围堰合 拢 ， 厂房坝段于 １９ ９７年开始浇筑混凝 土 ， 求 １９ 要 ９８
水力发电站的设计与运行优化
水力发电站的设计与运行优化水力发电是一种利用水的动能转换成电能的清洁能源，具有环保、可再生等优点，是当前能源领域中备受瞩目的发展方向之一。
是实现水力发电高效、稳定、可持续发展的关键环节，对于提高水电利用率、降低成本、减少对环境的影响具有重要意义。
水力发电站的设计与运行优化应从多个层面进行考虑。
首先，设计阶段需要考虑水资源的充足性和水电站的地理条件，选择合适的水力发电站类型，如常见的水轮发电机组、混流式和轴流式发电机组等。
其次，设计过程中需要充分考虑水力发电站的布局和结构，保证水电站的安全稳定运行。
此外，为了提高水电利用效率，设计过程中还需要考虑水轮机和发电机的匹配性，确保发电机组的性能和效率达到最佳状态。
水力发电站的运行优化是保证水电站长期高效运行的关键。
优化运行需要综合考虑水力发电站的水量、水位、流量等参数，根据实际情况动态调整水力发电站的运行方式，最大限度地发挥水电站的发电效益。
同时，运行过程中需要定期检查水力发电站设备的运行状态，及时发现和处理设备故障，确保水电站的安全稳定运行。
此外，运行过程中还需要针对水电站的效率、发电量等指标进行监测和评估，及时调整运行策略，提高水力发电站的经济效益。
水力发电站设计与运行优化还需要注意与环境保护的结合。
水电站的建设和运行过程中会对周围环境产生一定影响，需要采取相应措施减少对环境的影响，保护生态环境。
在设计阶段，应根据当地环境条件和水电站特点，合理规划水电站的布局，尽量减少土地资源的占用和水资源的污染。
在运行过程中，要遵守相关环境法规，做好水资源的合理利用和生态环境的保护工作，减少水电站对周围环境的破坏。
水力发电站的设计与运行优化涉及多个方面的知识和技术，需要综合考虑水电站的实际情况和需求，充分发挥水力发电站的潜力和效益。
随着我国水力发电事业的快速发展，水力发电站的设计与运行优化将成为未来发展的重要方向，需要不断深入研究和探索，提高水电站的整体效益和竞争力。
水电站厂房设计
水电站厂房设计1. 引言水电站是利用水能将其转化为电能的设施，其中厂房是水电站的核心组成部分之一。
水电站厂房设计的目标是确保安全、高效地运行水电设备，并提供适当的工作环境。
本文将探讨水电站厂房的设计要素，包括结构设计、室内布局和设备配置等。
2. 结构设计水电站厂房的结构设计应考虑以下几个方面：2.1 抗震设计由于水电站通常建立在地震活跃的地区，抗震设计是至关重要的。
厂房的结构应具备足够的抗震能力，以确保在地震发生时能够保持稳定并继续运行。
2.2 风荷载设计水电站通常位于山区或河岸边，容易受到强风的影响。
因此，厂房的结构应考虑到风荷载，以确保其能够承受风力并保持稳定。
2.3 水荷载设计水电站厂房要能够承受来自水库的水压力和洪水冲击力，因此水荷载设计是必要的。
厂房的结构应具备足够的强度和稳定性，以应对不同水位和水流条件下的水荷载。
2.4 通风与散热设计水电站厂房内设备运行会产生大量热量，因此厂房的结构应考虑到通风与散热问题。
通过合理的通风系统和散热设备的配置，可以确保厂房内温度适宜，并且设备能够正常运行。
3. 室内布局水电站厂房的室内布局应满足以下几个要求：3.1 安全性厂房内的通道、楼梯和安全出口应设置合理，以确保人员在紧急情况下能够快速、安全地撤离。
同时，关键设备和电源应放置在易于维修和操作的位置。
3.2 工作效率室内布局应考虑到工作流程和设备的布置，以提高操作效率。
相互关联的设备应靠近放置，以便于工作人员的操作和维护。
3.3 环境舒适度厂房内的工作环境应具备舒适性，包括合适的照明、通风和温度控制等。
这将有助于提高工作人员的工作效率和舒适度。
4. 设备配置水电站厂房的设备配置应考虑以下几个因素：4.1 主要设备水电站的主要设备包括水轮机、发电机、变压器等。
这些设备的配置应根据水电站的容量和预计的发电量进行设计。
4.2 辅助设备除了主要设备外，水电站还需要一些辅助设备，如控制系统、监测设备和安全设备等。
坝后式水电站地面厂房结构研究
坝后式水电站地面厂房结构研究
作者：勾利坚白月峰
来源：《科技创新与应用》2016年第14期
摘要：简述水电站厂房结构设计、稳定分析。
通过对鸡冠山电站实例设计成果对水电站坝后引水厂房结构设计、稳定分析等方面的计算，对今后小流量、低装机的电站厂房如何进行结构设计提供经验，对在岸滩建设独立厂房地基处理问题提供计算思路。
关键词：坝后式水电站地面厂房；厂房尺寸计算；结构分析
1 概述
文章主要简述一个实际工程即黑里河镇鸡冠山电站的坝后式厂房的结构设计和稳定分析，用以指导以后在岸边河滩地建设独立的厂房应该注意哪些方面问题。
鸡冠山电站的基本情况如下：工程所在地以上流域面积347km2，占黑里河总流域面积的55%；坝址以上主河道长
23km，河道平均比降1.21%，上游地势陡峻，山林茂密，植被良好。
黑里河镇鸡冠山水电站工程由橡胶坝、引水压力管道、电站厂房组成，其工程设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为50年一遇。
橡胶坝长53米，高4.0米，电站包括引水压力管道、厂房、尾水渠。
电站厂房严格意义上属于坝后式引水厂房，由地面结构与地下结构两部分组成，厂房距离主坝体450m，布置在岸边滩地。
文章通过水文分析计算得出厂房的规模，确定其相应水轮机型号，最终计算厂房尺寸；通过对电站厂房的整体稳定分析，探索在岸边滩地建设独立厂房地基的处理方案。
厂顶溢流式水电站厂房动力分析
厂顶溢流式水电站厂房动力分析水电站厂房由于其结构特点和功能需要，运行中的振动问题非常普遍。
炳灵水电站厂房本身既是发电建筑物，又是泄洪挡水建筑物，同时厂房的上下游面均与水体直接接触，形成凌空面，结构的质量与刚度沿其高度的变化是不连续的，存在突变，这就使得厂房结构的稳定性、动力载荷作用下的响应问题变得更加重要。
但对于采用贯流式机组的厂顶溢流式水电站厂房的振动问题，国内研究尚属空白，而国外研究的也不是很多。
本文以国内首座采用贯流式机组的厂顶溢流式水电站为研究对象，分析了厂房的振动特性；主要包括厂顶溢流时水流脉动压力对厂房的影响，机组运行时机组动荷载对厂房的影响。
进而考虑了动水压力对结构自振特性的影响，进行了共振校核。
研究结果为全面了解此种形式的水电站厂房结构的动力特性和改进其抗振设计提供了依据。
本文的主要工作如下：(1)结合炳灵水电站，分析电站运行过程中的主要振源特性，包括机械振动、电磁振动和水力振动，研究其幅值和频率特性。
(2)建立单机组段的有限元三维数值模型，计算分析厂房的自由振动模态和振动频率，鉴于结构形式的复杂性，分别建立若干种不同的计算模型，以反映整体和局部的振动形态。
(3)根据设计单位提供的脉动压力资料，利用相关分析原理，对资料进行分析计算，求出点-面脉动压力的转换关系。
(4)经相关分析，将点脉动压力转换为面脉动压力，并考虑机组振动荷载，计算联合动荷载作用下的结构动态反应，使得计算结果具有较高的可靠性和工程精度。
提出厂房结构振动允许建议值标准，根据厂房振动评价标准建议值，对振动状态加以评价，讨论水电站厂房的抗振设计问题以及减振措施。
(5)研究机组振动是否会诱发厂房振动。
(6)研究了厂顶溢流情况下厂房结构的振动特性。
论文在对研究内容进行总结的基础上，对今后进一步的研究工作和方向提出了建议。
水电站厂房设计及问题分析与解决措施
本页面为作品封面，下载文档后可自由编辑删除！（水利工程）工程设计单位：姓名：时间：水电站厂房设计及问题分析与解决措施摘要：本文首先对水电站的设计及施工进行细致的阐述；又针对其中可能出现的问题进行分析；并提出了一系列解决措施，对于此类问题的深入研究，提供了一定的借鉴。
关键词：水电站厂房设计问题措施绪论我国地域广阔，水力资源丰富，在很多地区都具有得天独厚的水电站修建优势。
而且，自建国以来，我国各级政府也大力支持水电站的建设，为国民经济的发展做出了巨大的贡献。
由于水电站建设基础就是要在具有一定规模的水域或者水源附近，因此，对于水电站厂房选址及设计成为其重要的影响因素。
基于此背景，本文着重对水电站厂房的设计进行讨论，并针对其中可能出现的问题提出一系列的解决措施。
一．厂房设计1.1方案确定在水电站厂房的方案确定过程中，应对厂址的地质、地形、水文条件以及施工单位具体要求等方面做实地考察与研究，并确定最佳的建设方案。
例如在考察过程中，可确定河床式或者引水式以及长尾水渠式等形式。
以确保使其发挥最大的效果[1]。
1.2布置特点在厂房的布置方面，对于地形特点的依赖性更大。
包括各个建筑的排布形式、溢洪坝位置、厂房布置位置等方面。
以某水电站建设为例，在建设过程中，发现河床较宽，因此可采用“一”字形排布；同时与闸坝结构合为一体，便于利用水力条件。
在这一过程中，还需要保证施工的安全可靠[1]。
1.3参数标准在厂房本身的设计过程中，需要充分考虑水源的蓄水深度、总水含量、装机容量等方面，同时也需要考虑附近农田的面积。
以确保水电站在发电的过程中，也具有灌溉、泄洪及蓄水等综合作用。
一般来讲，根据当地近100年来的气候特点，对水电站厂房的抗风、抗震能力需要论证，并给与相应的极限范围[1]。
1.4布置设计1.4.1主、副厂房对于水电站厂房分类过程中，主厂房主要是用于安装水轮发电机组等设施。
其中，对于中小型水电站，可选用ZZ560a-LH-250并SF2500-36/4250水轮发电机组，容量设置为2500kW。
水力发电站的坝体结构分析与优化设计
水力发电站的坝体结构分析与优化设计水力发电站是一种重要的清洁能源发电方式，其核心设备之一就是坝体结构。
坝体结构作为水利工程中最主要的功能设施之一，其重要性不言而喻。
在水力发电站中，坝体结构起到了多种作用，如调节水流、抵抗水压力、提供引水等等。
因此，坝体结构的优化设计对于水力发电站的可靠运行和发电效率的提高至关重要。
水力发电站坝体结构分析一般情况下，水力发电站的坝体结构主要有重力坝、拱坝、重力拱坝、土石坝等类型。
不同的坝体结构在设计和建造时需要采用不同的材料、施工技术和支撑方式，同时还要考虑水文地质情况、环境影响和施工难度等因素。
水力发电站坝体结构的主要作用是抵抗水流压力和洪水侵袭、均衡水流流量和压力、储存水资源等。
坝体结构在设计和施工时需要特别注意以下几个问题：1. 抗震设计：由于水利工程通常位于地质灾害频发的山区地带，因而在设计和施工中必须严格按照地质条件和抗震标准进行设计和施工，确保坝体结构在地震、滑坡等自然灾害中能够承受住巨大的压力和振动。
2. 坝体开裂：开裂是坝体结构设计和施工中常见的问题。
在设计中，需要考虑到材料的选择、坝体形状、坝高等因素，以防止坝体在运行中出现开裂现象，从而导致损失和安全事故的发生。
3. 耐久性：坝体结构需要在长期低温、高温和强风中运行，因此需要特别注意材料的选择和表面涂层的选择，以保证坝体结构能够长期使用并保持较好的外表面。
4. 防腐保护：水力发电站的水流中含有一定的微生物生长物和腐蚀性物质，因此坝体结构需要进行特殊的防腐保护措施，以延长坝体结构的使用寿命。
水力发电站坝体结构的优化设计在水力发电站的坝体结构设计中，需要考虑到多种因素，如水文地质条件、环境影响和工程经济性等。
因此，水力发电站的坝体结构设计需要进行全面的分析和优化。
在水力发电站坝体结构设计中，优化设计应着眼于以下几个方面：1. 配置合适的材料：选择合适的坝体材料，如混凝土、石材、钢材等，以满足工程引导水流的稳定性、保证工程耐久性和强度的要求。
水电站厂房动力分析论文
水电站厂房动力分析论文摘要摘要：国内水利水电工程建立目前正处于前所未有的蓬勃开展时期，许多低水头径流式水电站建立逐步在我国的江河上兴建，其中灯泡贯流式水电站由于流道平坦，机组过流量大、单位转速高、效率高、尺寸小、重量轻、能量及经济指标好等优.点成为目前比较普遍的一种开发型式。
然而，由于灯泡贯流式水电站厂房独特的布置型式，致使应力分布有不同于常规水电站厂房的特征，非但凡在高地震烈度区修建的灯泡贯流式水电站。
因此，本工程的探究分析具有十分重要的现实意义。
摘要：灯泡贯流式水电站静、动力计算分析有限元1.3灯泡贯流式水电站厂房布置及特征[29～511.3.1厂房类型灯泡式贯流机组厂房多为挡水厂房，厂房本身作为枢纽挡水建筑物的一局部。
挡水厂房可分为单纯挡水厂房和溢流厂房。
由于厂房兼作挡水建筑物，其设计标准和闸坎等挡水建筑物相同。
单纯挡水厂房为通常采用的形式，其构造简单，厂房四面有足够高的挡水墙挡水，水库上游来水流量大于发电用水时，多余水量由泻水闸弃水。
溢流厂房可通过厂房顶泻流，分担泻水任务，减少泻水闸孔数，节省泻水闸工程量。
溢流厂房上、下游挡水墙无须设置到水库最高水位以上，厂房本身土建工程量也可减少。
同时厂房的浮托力也减少，厂房的接触力也可大为改善。
厂房顶溢流堰面可设闸门也可不设闸门。
不设闸门时，水位超过溢流堰面时，自由溢流弃水，可省去金属构造工程量。
枢纽正常蓄水位较高时，通常设置闸门挡水，水库需要弃水时，由闸门控制泻流。
在溢流弃水发电时，由于水流的射流功能增加发电量，在溢流弃水不发电时，减少或去除了厂房尾水的回流淤积。
溢流厂房的构造复杂，比常规挡水厂房施工难度大。
在有条件的情况下采用溢流厂房其经济效益还是很好的。
1.3.2厂房布置及特征（1）流道及进出口设备布置灯泡式水轮发电机组过水流道外形由生产厂家根据试验确定并提供给设计部门，流道通常可分成进口段、中段和出口段。
灯泡式水轮发电机组放置在流道中段内，其上游局部为进口段，下游局部为出口段。
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第28卷第7期2010年7月水 电 能 源 科 学W ater Resources and P ow er V ol.28N o.7Jul.2010文章编号:1000 7709(2010)07 0070 05水电站地面厂房结构的动力分析与设计优化韩爱萍1陈 婧2马震岳2(1.新疆水利水电勘测设计研究院,新疆乌鲁木齐830000; 2.大连理工大学建设工程学部水利工程学院,辽宁大连116024)摘要:针对大中型水电站地面厂房振动特性分析复核和抗震设计,以地处高地震区的某水电站地面厂房为例,利用有限单元法建立数值模型,分析了厂房结构的整体动力特性。
因厂房上部为单层框架结构,刚度相对较低,本文重点分析了其自振特性和与机组振源的共振复核,对以动态优化设计为目标的结构修改进行了探讨,并就机墩结构的刚度和强度进行了计算分析和振幅复核。
最后对厂房结构的抗震问题进行了研究,所得结论可为大中型水电站地面厂房结构的抗振设计提供有益参考。
关键词:水电站;地面厂房;共振;抗震;动力分析;设计优化中图分类号:T V312;T V 731文献标志码:A收稿日期:2010 01 21,修回日期:2010 03 02基金项目:国家自然科学基金资助项目(50679009);辽宁省教育厅重点实验室科研基金资助项目(2008S045)作者简介:韩爱萍(1966 ),女,工程师,研究方向为水利水电工程结构分析与设计,E mail:wang ruihua563@ 通讯作者:马震岳(1962 ),男,教授、博导,研究方向为水利水电工程,E mail:dmzy@水电机组在运行过程中的振动不可避免。
由于厂房为机组的主要支承结构,机组的振动必然传递到厂房,从而诱发厂房振动[1]。
随着机组容量和厂房尺寸的增大,振动能量相应增大,一旦发生振动可能后果十分严重[2]。
厂房机墩结构的刚度对机组运行稳定性有重要的控制作用,因地面厂房的上部结构刚度相对较低,机组诱发振动和地震作用下的动力响应可能更严重[2]。
因此,近年来对三峡水库等大型电站厂房的研究较多[4~6]。
鉴此,本文以某高烈度地震区的地面厂房为例,从共振复核、动态响应分析和抗震分析等角度进行研究,以期为振动研究和动态优化提供参考依据。
1 数值计算模型新疆某大型水电站总装机容量460MW,共4台机组,电站厂房为地面式厂房,主厂房(包括安装间)总长116.30m,宽25.50m ,机组间距为20.05m ,主厂房最大高度(主机间)46.43m 。
工程属大(I)型一等工程,厂房及引水建筑物的级别为 级,建筑物设防烈度 度。
选取一个中间机组段结构进行三维有限元计算。
计算模型包括:!厂房上部框架结构和发电机层以下大体积混凝土结构的整体模型;∀忽略上部主厂房框架结构、仅考虑下部大体积混凝土结构的机墩模型。
!模型#。
主要研究厂房上部框架的振动,并考虑了下部大体积混凝土结构的弹性支承作用;∀模型 。
忽略上部框架,仅考虑下部机墩、风罩、楼板梁柱、蜗壳和尾水管等结构,主要研究机组支承结构的动静力特性,上部结构对下部刚度约束作用很小。
模型考虑了一定范围的基岩,在抗震分析中假设基岩为无质量地基。
有限元模型的网格划分如图1所示(不包括基岩),网格最大节点数为20620个,最大单元数为28370个。
为合理处理块体单元与梁板单元间的连接,块体单元采用6个自由度的8节点空间单元,以确保单元间的协调性。
厂房上部计算的边界条件为:屋架采用二力杆模拟,为刚性杆件;立柱和横梁采用梁单元模拟;不考虑填充墙、吊车梁的刚度。
图1 主厂房整体模型和下部模型有限元网格Fig.1 FE M mode l of w ho le po w e rhous e a nddo w n par t o f po w e rho use2 自振特性分析和共振复核主厂房结构的固有振动频率及其振型见表1。
由表可看出,模型#中主厂房以上部框架的振动为主,表现为典型的地面式厂房或框架结构的特征。
第一阶振型为顺河向弯曲振动,厂房顺河向的刚度最低,与一般水电站厂房的规律吻合。
频率阶次小于12阶时,上部框架振动,下部结构基本保持常态,近似于上部框架的弹性基础。
频率阶次大于12阶时,表现为上部结构的主振型,但整体频率已接近下部结构的频率,下部结构参与整体结构的运动,呈一定的耦联振动形态。
表1 主厂房结构固有振动频率计算结果Ta b.1 Fre e vibra t ion f re que ncie s o f t hepo w er ho use s t ruc t ure频率阶次模型#频率/Hz周期/s振型模型频率/Hz周期/s振型1 1.840.543框架整体顺河向一阶弯曲11.670.086顺河向弯曲2 2.040.490上游立柱横向一阶弯曲12.060.083整体扭转3 2.350.426下游立柱横向一阶弯曲12.940.077扭转,上游为主4 2.720.368上部框架一阶扭转16.800.060上游墙板局部5 5.860.171上部框架一阶弯曲17.470.057上游墙板局部67.450.134上部框架弯曲(上下游反向)19.920.050上游墙板局部78.720.115上部框架二阶扭转21.540.046上游墙板局部89.000.111上游立柱二阶弯曲22.910.044上游墙板局部99.600.104上部框架三阶扭转24.120.041上游墙板局部109.770.102上部框架弯曲振动25.210.040上游墙板局部1110.550.095下游横向弯曲26.170.038上游墙板局部1211.790.085整体,上部框架高阶弯曲扭转26.920.037楼板局部1313.410.075整体,上部框架高阶弯曲扭转28.230.035楼板局部1413.540.074整体,上部框架高阶弯曲扭转28.430.035楼板局部1514.220.070整体,上部框架高阶弯曲扭转28.880.035楼板局部模型 振型显示,厂房机墩和尾水闸墩部分的刚度较大,而上游墙和板梁部分的刚度相对较小;尤其是上游边墙仅通过各层楼板与机墩连接,整体性较差,故前若干阶振型表现为上游墙板结构的局部弯曲和扭转振动,而整体的顺河向或横河向弯曲变形及整体扭转运动表现并不充分。
机组运行中可能的振源特性和频率特征主要有:!机械缺陷引起的振动。
以转速频率为主,f n= n/60=3.572H z;∀电磁振动。
频率以50H z或100H z为主;∃水力振动。
尾水管低频涡带,约在0.714~ 1.190H z范围内;%尾水管中频涡带。
f c=(0.8~1.2)f n=2.858~4.286H z;&转轮叶片数振动。
f b=Z r f n=46.44H z(Z r=13);∋导叶后压力脉动。
f g=Zg f n=71.44H z。
根据厂房自振计算结果和机组振动频率的分析,可复核共振,以厂房设计规范为依据,要求结构自振频率和干扰振源频率的错开度大于20%~30%。
计算公式为:|f i-f0|f i (100%<20%~30%或|f i-f0|f0(100%<20%~30%(1)式中,f0为结构的自振频率;f i为机组可能振源的激励频率。
复核结果见表2。
表中错开度采用式(1)计算,且仅给出小于30%的错开度。
由表可看出:!低频和高频且有足够的错开度,共振的危险基本不存在;∀问题的关键在中频(即飞速转速频率或2倍频率)。
2倍转速频率的出现概率相对较低;∃飞逸转速频率与厂房上部结构的若干阶频率也存在共振的可能,但由于飞逸工况出现的概率很小,且时间很短,共振的危害不突出。
表2 厂房结构共振复核结果Ta b.2 Re s ona nc e c he c k of t he pow e rhous ew it h unit)s ex c it at io ns机房结构自振频率/H z机组可能振源频率与结构自振频率错开度/%f1f n f c f∗n2f n f2f31.8435.036.02.0428.72.3534.217.82.7223.94.95.8626.815.318.07.457.2 4.18.7220.718.19.0023.120.69.6027.925.69.7729.226.910.55/11.634.432.3注:+/,前后分别为整体厂房结构和下部结构的频率;机组可能的自振频率按低频、中频、高频的顺序排列。
f1为低频涡带频率(0.714~1.190Hz);f n为转速频率(3.572H z);f c为中频脉动频率(2.86~4.29H z);f∗n为飞逸频率(6.917Hz);2f n为(7.143H z);f2为叶片,轴承振动频率(42.86、46.44、71.44H z);f3为电气振动频率(50、100H z)。
根据地震反应谱可知,场地地震的卓越周期为0.1~0.2s,与表1厂房结构的自振周期对比可看出:!厂房下部结构的刚度较大,自振周期较短,一般小于0.1s,在地震的卓越周期之外;∀厂房上部框架结构的柔度较大,自振周期较长,第一阶振型的周期为0.543s,第5~10阶的自振周期为0.102~0.171s,在地震的卓越周期之内,因此可能产生较大的位移和应力。
3 厂房结构修改后自振特性计算由共振复核结果可知,前几阶自振频率和转速频率与水轮机中频脉动的频率较接近,错开度小于30%;厂房框架的横河向刚度和扭转刚度较低,对抗震不利。
为此可考虑将上下游砖墙修改为实体墙结构,混凝土工程量虽略有增大,但将砖−71−第28卷第7期 韩爱萍等:水电站地面厂房结构的动力分析与设计优化墙更换为混凝土墙的造价并不太高,结构的整体刚度大幅提高(尤其是横河向刚度和抗扭刚度),对厂房抗震有利。
为此计算分析了厂房上部框架修改为剪力墙、实体墙和加大横梁断面积等措施的频率改变效果。
各比较方案的形式与频率计算结果见表3。
表3 结构修改后主厂房结构固有振动频率计算结果汇总Ta b.3 Fre e v ibra t ion f re que nc ie s o f t he po w e rhousest r uc t ure af t e r r ef o rmat io n方案固有振动频率剪力墙位于立柱中间A B剪力墙位于立柱外侧C D E FG H If11.961.842.983.002.843.072.913.221.82f23.004.183.373.353.753.323.536.512.56f37.147.324.664.515.744.255.937.912.71f47.957.588.758.168.657.855.278.552.96f58.587.659.018.978.858.1710.735.78f68.739.759.269.079.917.29f78.7310.199.969.9610.558.58f89.9210.8010.8010.6412.659.47f911.1514.1011.8812.0212.709.57f1012.0014.8112.4012.2713.1810.12注:A为牛腿以下0.7m、以上0.5m;B为牛腿以下1.4m、以上1.0m;C为剪力墙厚0.4m,下游开窗;D为剪力墙厚0.4m,对称开窗;E为剪力墙厚0.7m,下游开窗;F为剪力墙厚0.3m;对称开窗;G为立柱改为2.0m(1.1m,墙厚0.5m;有窗;H 为上下游实体墙方案,墙厚1.8m;I为原框架方案,横梁改为1.2m(0.5m。