变电站主变基础计算书.docx

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变电站主变基础计算书

主变基础计算书

一、设计依据规程规范

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）（2015版）

《变电站建筑结构设计技术规定》（DL/T5457-2012）

《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（2016版）

《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）

《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）

二、电气资料

三、计算软件名称

基础：

理正工具箱计算。

四、计算过程

4.1计算要点

根据《变电站建筑结构设计技术规定》（DL/T5457-2012）（以下简称变电规定）11.3.2对主变压器基础应按照以下两种工况验算地基承载力：

1正常情况，按照轴心受压计算。

2安装情况，按照偏心受压计算；

4.2工况一：

正常情况，轴心受压计算

类型：

单阶矩形底板

基础尺寸简图：

基础尺寸（mm）：

b=5040,a=4200,h=1000

柱数：

2

柱子几何信息：

柱编号

竖向轴线号

横向轴线号

柱宽B（mm）

柱长L（mm）

1

1

A

1000

2200

2

2

A

1000

2200

柱子荷载信息（单位：

kN，kN.m）：

柱编号

N

Mx

My

Vx

Vy

N_K

Mx_K

My_K

Vx_K

Vy_K

1

491.40

0.00

0.00

0.00

0.00

364.00

0.00

0.00

0.00

0.00

2

491.40

0.00

0.00

0.00

0.00

364.00

0.00

0.00

0.00

0.00

混凝土强度等级：

C30,fc=14.30N/mm2,ft=1.43N/mm2

钢筋级别：

HRB400,fy=360N/mm2

配筋计算方法:

简化法

基础纵筋混凝土保护层厚度：

40mm

基础与覆土的平均容重：

20.00kN/m3

修正后的地基承载力特征值：

120kPa

基础埋深：

1.60m

作用力位置标高：

0.650m

1.2计算要求：

（1）地基承载力验算

（2）基础抗弯计算

（3）基础抗剪验算

（4）基础抗冲切验算

（5）基础局压验算

单位说明：

力：

kN,力矩：

kN.m,应力：

kPa

2计算过程和计算结果

2.1基底反力计算：

2.1.1统计到基底的荷载

标准值:

Nk=728.00kN,Mkx=0.00kN.m,Mky=0.00kN.m

设计值:

N=982.80kN,Mx=0.00kN.m,My=-0.00kN.m

2.1.2承载力验算时,底板总反力标准值（kPa）:

[相应于荷载效应标准组合]

pkmax=（Nk+Gk）/A+|Mxk|/Wx+|Myk|/Wy

=（728.00+677.38）/21.17+0.00+0.00

=66.39kPa

pkmin=（Nk+Gk）/A-|Mxk|/Wx-|Myk|/Wy

=（728.00+677.38）/21.17-0.00-0.00

=66.39kPa

pk=（Nk+Gk）/A=66.39kPa

各角点反力p1=66.39kPa,p2=66.39kPa,p3=66.39kPa,p4=66.39kPa

2.1.3强度计算时,底板净反力设计值（kPa）:

[相应于荷载效应基本组合]

pmax=N/A+|Mx|/Wx+|My|/Wy

=982.80/21.17+0.00+0.00

=46.43kPa

pmin=N/A-|Mx|/Wx-|My|/Wy

=982.80/21.17-0.00-0.00

=46.43kPa

p=N/A=46.43kPa

各角点反力p1=46.43kPa,p2=46.43kPa,p3=46.43kPa,p4=46.43kPa

2.2地基承载力验算:

pk=66.39≤fa=120.00kPa,满足。

pkmax=66.39≤1.2*fa=144.00kPa,满足。

2.3底板内力计算:

2.3.1垂直于x轴的弯矩计算截面（按距底板左侧距离从小到大排序）:

注：

弯矩My以底板下部受拉为正，单位kN.m；

剪力Q以截面右侧部分受力向下为正，单位kN。

截面号

位置

弯矩My

剪力Q

X1

位于柱1（轴线1A）的左侧，距底板左侧1000.00mm

97.50

-195.00

X2

位于柱1（轴线1A）的右侧，距底板左侧2000.00mm

144.30

101.40

X3

位于柱2（轴线2A）的左侧，距底板左侧3040.00mm

144.30

-101.40

X4

位于柱2（轴线2A）的右侧，距底板左侧4040.00mm

97.50

195.00

2.3.2垂直于y轴的弯矩计算截面（按距底板下侧距离从小到大排序）:

注：

弯矩Mx以底板下部受拉为正，单位kN.m；

剪力Q以截面上侧部分受力向下为正，单位kN。

截面号

位置

弯矩Mx

剪力Q

Y1

位于柱1（轴线1A）的下侧，距底板下侧1000.00mm

117.00

-234.00

Y2

位于柱1（轴线1A）的上侧，距底板下侧3200.00mm

117.00

234.00

2.3.3垂直于x轴的负弯矩截面（按距底板左侧距离从小到大排序）:

垂直于x轴的截面未出现负弯矩。

2.3.4垂直于y轴的负弯矩截面（按距底板下侧距离从小到大排序）:

垂直于y轴的截面未出现负弯矩。

2.3.5最大正、负弯矩和绝对值最大的剪力统计:

1）垂直于x轴的截面:

项目

最大值所在的截面号

最大值

最大正弯矩My（kN.m）

X2、X3

144.30

最大剪力Q（kN）

X1、X4

195.00（绝对值）

最大负弯矩My（kN.m）

无

无

2）垂直于y轴的截面:

项目

最大值所在的截面号

最大值

最大正弯矩Mx（kN.m）

Y1、Y2

117.00

最大剪力Q（kN）

Y1、Y2

234.00（绝对值）

最大负弯矩Mx（kN.m）

无

无

2.4抗弯配筋:

配筋计算公式As=M/（0.9*fy*h0*b）

最小配筋率要求：

0.15%

根据《地基规范》第8.2.1条，扩展基础受力钢筋最小配筋率不应小于0.15%

注：

下表数据单位M:

kN.m;h0:

mm;As:

mm2/m;ρ:

%

项目

M

h0

计算As

实配

实配As

配筋率ρ

是否构造

是否超筋

底板下部x向

144.30

955

111

E14@100

1539

0.154

是

否

底板下部y向

117.00

955

75

E14@100

1539

0.154

是

否

底板上部x向

无

底板上部y向

无

2.5基础抗剪验算:

抗剪验算公式Vs≤0.7*βhs*ft*A0[《地基规范》第8.2.9条]

注：

下表数据单位Vs:

kN;ft:

N/mm2;A0:

mm2

最大剪力截面

剪力V

βh

ft

Ac

0.7*βh*ft*Ac

是否满足

X1、X4

-195.00

0.96

1.43

4011000

3841.12

满足

Y1、Y2

-234.00

0.96

1.43

4813200

4609.35

满足

2.6基础抗冲切验算:

2.6.1按破坏锥体单侧截面验算:

抗冲切验算公式Fl≤0.7*βhp*ft*Ac[《地基规范》第8.2.8条]

冲切力Fl根据最大净反力pmax计算，并减去底板顶面计算范围内的柱子的轴力：

Fl=pmax*Al－∑N

注：

当柱子中心落在计算范围内时，减去其轴力；

当柱子中心落在计算范围边线上时，减去其轴力的一半。

1）柱1：

竖向轴线编号1，横向轴线编号A

（1）左侧截面：

没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围内。

没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围边缘。

冲切力Fl=pmax*Al－∑N=46.43*0.19-0.00=8.68kN

抗冲切力=0.7*βhp*ft*Ac=2965.77kN

冲切力小于抗冲切力，该截面冲切验算满足。

（2）右侧截面：

柱2中心落在冲切荷载基顶计算范围内，冲切力Fl应减去其轴力。

没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围边缘。

冲切力Fl=pmax*Al－∑N=46.43*8.75-491.40=-84.92kN

抗冲切力=0.7*βhp*ft*Ac=2965.77kN

冲切力小于抗冲切力，该截面冲切验算满足。

（3）下侧截面：

没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围内。

没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围边缘。

冲切力Fl=pmax*Al－∑N=46.43*0.13-0.00=6.17kN

抗冲切力=0.7*βhp*ft*Ac=1837.74kN

冲切力小于抗冲切力，该截面冲切验算满足。

（4）上侧截面：

没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围内。

没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围边缘。

冲切力Fl=pmax*Al－∑N=46.43*0.13-0.00=6.17kN

抗冲切力=0.7*βhp*ft*Ac=1837.74kN

冲切力小于抗冲切力，该截面冲切验算满足。

2）柱2：

竖向轴线编号2，横向轴线编号A

（1）左侧截面：

柱1中心落在冲切荷载基顶计算范围内，冲切力Fl应减去其轴力。

没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围边缘。

冲切力Fl=pmax*Al－∑N=46.43*8.75-491.40=-84.92kN

抗冲切力=0.7*βhp*ft*Ac=2965.77kN

冲切力小于抗冲切力，该截面冲切验算满足。

（2）右侧截面：

没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围内。

没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围边缘。

冲切力Fl=pmax*Al－∑N=46.43*0.19-0.00=8.68kN

抗冲切力=0.7*βhp*ft*Ac=2965.77kN

冲切力小于抗冲切力，该截面冲切验算满足。

（3）下侧截面：

没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围内。

没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围边缘。

冲切力Fl=pmax*Al－∑N=46.43*0.13-0.00=6.17kN

抗冲切力=0.7*βhp*ft*Ac=1837.74kN

冲切力小于抗冲切力，该截面冲切验算满足。

（4）上侧截面：

没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围内。

没有柱子的中心落在冲切荷载基顶计算范围边缘。

冲切力Fl=pmax*Al－∑N=46.43*0.13-0.00=6.17kN

抗冲切力=0.7*βhp*ft*Ac=1837.74kN

冲切力小于抗冲切力，该截面冲切验算满足。

按冲切破坏锥体单侧截面验算结果统计：

下表数据单位Al:

m2;∑N:

kN;Fl:

kN;Ac:

m2

截面号

Al

∑N

Fl

βhp

Ac

0.7*βhp*ft*Ac

是否满足

柱1（1A）左

0.187

0.00

8.68

0.98

3.013

2965.77

满足

柱1（1A）右

8.755

491.40

-84.92

0.98

3.013

2965.77

满足

柱1（1A）下

0.133

0.00

6.17

0.98

1.867

1837.74

满足

柱1（1A）上

0.133

0.00

6.17

0.98

1.867

1837.74

满足

柱2（2A）左

8.755

491.40

-84.92

0.98

3.013

2965.77

满足

柱2（2A）右

0.187

0.00

8.68

0.98

3.013

2965.77

满足

柱2（2A）下

0.133

0.00

6.17

0.98

1.867

1837.74

满足

柱2（2A）上

0.133

0.00

6.17

0.98

1.867

1837.74

满足

2.6.2按单柱破坏锥体整体验算:

此项验算规范未明确规定，是软件提供的辅助验算功能。

按单柱破坏锥体整体抗冲切验算公式：

N-p*Al≤0.7*βhp*ft*Ac

其中

N：

柱子竖向轴力设计值（kN）；

p：

冲切破坏锥体底面平均净反力（kPa）；

Al：

冲切破坏锥体底面面积（m2）；

βhp：

抗冲切截面高度影响系数，当h≤800mm时取1.0，当h≥2000mm时取0.9，其间按线性内插法取；

ft：

混凝土轴心抗拉强度设计值（N/mm2）；

Ac：

抗冲切截面水平投影面积（m2）；

柱号

Al

p

N-p*Al

βhp

Ac

0.7*βhp*ft*Ac

是否满足

柱1（1A）

11.960

46.43

-63.89

0.98

9.760

9607.03

满足

柱2（2A）

11.960

46.43

-63.89

0.98

9.760

9607.03

满足

2.7局压验算:

局压验算公式Fl<=1.35*βc*βl*fc*Aln[《混凝土规范》第6.6.1条]

下表数据单位Fl:

kN;fc:

N/mm2;Aln:

mm2

柱号

轴线号

Fl

βc

βl

fc

Aln

1.35*βc*βl*fc*Aln

是否满足

1

1A

491.40

1.00

2.39

14.30

2200000

101640.41

满足

2

2A

491.40

1.00

2.39

14.30

2200000

101640.41

满足

3配筋简图

实际配筋直径20间距150，AS=2094m2满足配筋面积要求

-------------------------------------------------------------------

4基底反力简图

-----------------------------------------------------------------------

【理正结构设计工具箱软件7.0PB3】计算日期:

2017-09-2713:

32:

17

-----------------------------------------------------------------------

4.3工况二：

安装情况，偏心受压计算

根据公式

（11.3.2）

式中：

No—变压器安装工况时的自重标准值；

G—基础自重标准值；

G0—基础底板上部卵石或土的自重标准值；

e—基础重心至主变压器安装时设备着力点距离；

W—基础底面抵抗矩。

根据电气提资，变压器在安装时自重标准值N0=567.90kN

基础及基础上部卵石或土总重G+G0：

G+G0=5.04x4.2x1.6x20+（5.04x4.2-2x1x2.2）x0.5x18+2x1x2.2x0.5x25

=677.38+150.91+55=883.29kN

基础重心至主变压器安装时设备着力点距离e：

e=800+1240/2=1420mm

基础底面抵抗矩w=4.2x5.042/6=17.78m3

将以上数据带入公式11.3.2