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)。 相环
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 wave是什么格式
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) 竖向最大轮压意见领袖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：
厄尔尼诺对硬钩吊车： (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∑Pmax (7-11)
式中 ∑Pmax——一侧轨道上各制动轮最大轮压之和，kN。
此外，对预制吊车梁的运输和吊装过程，自重应乘以动力系数1.5。
(二) 吊车梁内力计算
吊车梁的内力计算和截面设计包括以下内容：
(1) 承受移动竖向轮压作用的内力计算。
(2) 承受移动横向水平制动力作用的内力计算。
(3) 正、斜截面的强度计算。
(4) 扭矩计算。吊车梁受到的扭矩是由梁顶钢轨安装偏差e1(一般为2cm)和由横向水平制动力T1对截面弯曲中心的距离e2(等于h0+y0)两项组成，其中h0为轨顶到吊车梁顶的垂距，一般取20cm；y0为截面弯曲中心到截面顶面的垂距。
(5) 挠度计算。电动桥式吊车最大允许挠度：钢筋混凝土吊车梁为L0 /600；钢结构为L0 /750中华人民共和国票据法。(L0为吊车梁计算跨度)
(6) 裂缝宽度验算和局部拉应力计算。
对预制吊车梁须进行施工期的吊装验算。对预应力混凝土吊车梁还需进行局部应力验算。
吊车梁是直接承受吊车荷载的承重结构，除吊车梁自重、轨道及附件等均布恒载外，主要承受移动的竖向集中荷载和横向水平制动力，因此需用影响线求出各计算截面的最大(或最小)内力，画出内力包络图，并据此进行截面强度设计及抗裂或限裂、变形等验算。
二、排架柱
排架柱是厂房上部的主要承重结构，它承受屋面、吊车梁、楼板、风雪等荷载。在高尾水位的水电站还承受下游水压力。厂房排架柱一般采用钢筋混凝土结构，以牛腿面为界分上柱和下柱。
与一般工业厂房相比，水电站排架所具有的特点：
(1) 承受的荷载大且种类繁多。大、中型水电站吊车容量常达数百吨，有的达数千吨。安装间荷载常为0.05 ~0.2 MPa ，发电机层楼板荷载一般为0.02~0.07 MPa。
(2) 排架柱高度较高，通常为20~30m。主厂房一般为单层排架，安装间单层、多层均有。排架柱跨度一般在10~25m范围内，且大多是单跨排架。
(3) 排架柱的构成多采用实复柱与屋面大梁现场浇筑的整接型式。有的水电站因特殊需要，屋面采用整片厚板，围护结构采用钢筋混凝土墙，由厚板、墙、柱整体浇筑构成排架。
(4) 由于水电站厂房水下结构开有各种类型的孔洞及其它布置上的原因，排架柱往往形成上、下游柱脚不同高程的不等高结构。
(5) 在施工过程中，机组的安装使排架柱处于独立承载的不利受力状态。
另外，由于水电站厂房布置各不相同，排架柱的型式、尺寸、受荷情况也不相同，设计较难标准化、定型化。
(一) 排架柱设计荷载
作用在排架柱上的荷载分恒载和活荷载两类。
1．恒载
恒载一般包括：屋面自重g1(包括防水层重、天棚重)；小柱自重G1；大柱自重G2；吊车梁自重G3(包括轨道和附件重)；楼板荷载；如地面高程高出柱底高程时，在上游侧尚有填土压力或山岩压力等。
2．活荷载
一般包括屋面活荷载(人荷载或雪荷载)p1，吊车竖向荷载Dmax、Dmin、横向水平制动力Tmax，风荷载p2、 p3等，温度应力和干缩应力。游水位高出柱底高程时，还有尾水压力。如厂房建在地震区还有地震荷载。
作用在排架柱上的最大竖向荷载Dmax为吊车梁作用最大轮压Pmax时的支座反力，Dmin为另一侧相应的反力，Dmax与Dmin同时产生，计算时不考虑动力系数。如吊车梁为连续结构时，可视为简支梁来计算Dmax、Dmin。
横向水平制动力Tmax的计算，按下式进行：
(7-12)
荷载组合要选择可能发生的最不利情况进行组合。
(二) 排架计算简图
厂房排架结构为一空间构架，但一般均简化成按纵、横两方向的平面结构分别进行计算。
由于纵向平面排架柱较多，刚度较大，荷载较小，往往可不必计算。但当厂房围护结构为砖墙，开窗面积较大，且吊车梁又是简支的情况下，应进行纵向平面排架柱的计算。
横向平面排架柱由于荷载大，刚度相对较小，为排架计算的主要内容。
1．计算单元
横向平面排架是由相邻柱距的中线划出一个典型区段作为一个计算单元。除吊车等移动荷载外，图中阴影线部分就是一个排架柱的受荷范围。
2．计算简图
排架由于上、下柱截面不等，为一变截面排架，其计算简图根据柱与屋面大梁、楼板和基础连接的实际情况选取。
(1) 当排架柱与屋面大梁整体浇筑时，柱与梁视为刚接；屋盖采用厚板结构时，也为刚接；当屋盖采用屋架结构时，柱与屋架视为铰接。
(2) 排架柱与基础连接。排架上游柱脚一般假设固定在水轮机层块体混凝土顶部，并避开进
厂钢管或蝴蝶阀坑等大孔洞。如上游墙较厚，墙柱的刚度比在12~15之间时，则上游柱可假设固定在底墙顶部。当厂房下游墙为与尾水闸墩整体浇筑的厚墙时，排架下游柱脚可假设固定在尾水闸墩顶部，否则按固定在水轮机层考虑。
(3) 排架柱与楼板连接。主机间发电机层楼板一般为后浇的二期混凝土，且刚度较小，楼板可视为柱的铰支承。安装间楼板刚度较大，且大梁与柱均为一期混凝土整体浇筑，柱与梁可视为刚接。
(4) 计算简图中，横梁的计算工作线取截面形心线(屋架则取其下弦线)。柱取上部小柱的形心线，整个柱为一阶形变截面构件。
3．计算宽度
计算排架各杆的刚度时，柱截面计算宽度的取法为：当围护结构为砖墙时，取柱宽；当围护结构为与柱整浇的混凝土墙时，取窗间净距。横杆计算宽度的取法是：当横杆为独立梁(即采用预制屋面板)时，取梁宽；当横杆为整浇肋形结构时，按T形截面梁计算刚度。拼车生活
(三) 内力计算
排架计算中，忽略杆件自身轴向变形的影响，各杆均视为刚杆计算。
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