6.3 泵房结构设计
泵房是由基础、墙体、楼板层、屋盖、门窗几大部分所组成的建筑物,不同结构型式形成不同类型的泵房。下面介绍分基型、干室型、湿室型三种常见泵房的主要构件的结构设计。
一、分基型栗房
机组的基础用来固定水栗和电动机的相对位置,承受机组重量及其运转时的振动力,故基础应有足够的强度和刚度。卧式机组基础多为墩式,立式机组基础多为梁式。
(一)基础的尺寸
在确定基础平面尺寸时,应满足水泵样本中水泵安装尺寸的要求,且螺孔中心离基础边緣的距离i应不小于200mm,螺栓的埋置深度心参照表6-3确定,螺栓的保护层厚度t不小于150〜200 mmD为防止积水,便于安装,基础的最低顶面应比室内地坪高
100〜300mm,如图6-11所示。
表6-11 螺栓最小埋深 | |||
螺栓直径(mm) | 末端有弯钩的螺栓埋深 ( cm) | 螺栓直径(min) | 末端有弯钩的螺栓埋深心(cm) |
<20 | 40 | 32-36 | 60 |
24~30 | 50 | 40~50 | 70〜SO |
小型机组带有底座时,底座边缘至基础边缘的距离应大于100mm。
对于电动水泵机组,其墩基的重量应大于机组总重量的3倍;对于柴油机水泵机组,其墩基的重量应大于机组总重量的5倍。
(二)地基应力校核
机组基础除受到静力作用外,还受到动力作用,振动过大不仅影响机组正常运转和工作人员的健康,且还会引起地基附加沉陷,引起泵房损坏,故基础设计时应使基础应力满足地基允许承载力的要求。因实际上很难估计地基受动力影响的效果,常按静荷载下的地基允许承载力,乘以振动折减系数少计算。地基应力应满足下列条件
p---[R] (6-13)
式中p一基础底面应力,kPa/=C/F;
G~~-基础和机组重力,kN;
F-- 基础底面面积
W一振动折减系数,可按选用,髙扬程机组的基础可采用小值,低扬程机组的块基型整体式基础可采用大值;
——在静荷载作用下的地基允许承载力,kN/m2。
地基应力坯应满足式(6-12)的要求。
二、干室型泵房
干室型泵房水上部分同分基型泵房,水下部分一般由墙、底板、楼梯组成。下面分别讨论其墙体和底板的结构设计。
(一)墙体
干室型泵房水下墙体既承受泵房地面以上部分墙体传来的垂直力、弯矩、剪力,又承受墙恻的土压力和水压力。其计算方法视上部墙体形式不同而不同,当其与上部墙体的刚度比值矣5时,则两者视为一个整体,按变截面的排架进行计算。若刚度比值>5,则下部墙体不受上部墙体变形影响,两者可分开计算,荷载组合倩况如下:
(2)地下室墙体已建成,且已回填土,地下水位为最高设计水位时,按上端自由,下端固定的悬臂梁计算,如图6-12(a)所示。
(3)泵房已建成,室外未回填±,按偏心受压构件计算,如图6-12(b)所示。
墙体常用钢筋混凝土材料,萁厚度和配筋按上面两种荷载组合中最大应力确定。若
上部荷载较小、地下水位较低,也可采用砖墙结构,但墙厚应英490 mm,并设有防潮设施。
(二)底板
干室型泵房底板即是泵房的基础,直接承受各种荷载作用。
(1)主要荷载有:①底板自重;②泵房上部屋面、砖墙、下部墙体荷载;③泵房内设备重;④土压力、水压力及地面活荷载对下部墙体底部产生的弯矩传至底板;⑤扬压力;⑥风荷载;⑦地基反力。
计算方法:常用倒置梁法,当矩形底板长宽比大于2时,沿泵房进出水方向取单宽(1min)板条视为以墙为支撑的倒置梁计算简,由于干室型泵房地下墙体和底板经常受到水压力作用,故不允许出现裂缝,计算应进行抗裂验算。
三、湿室型泵房
电机层楼板以上的墙体及屋盖同分基型泵房,其楼板常釆用钢筋混凝土梁板结构。
(一)楼板
墩墙式湿室型泵房,电机层楼板为墩墙上的预制板(见图6-14),排架式湿室型泵房电机层楼板与排架柱整体浇筑,常用整浇板。
1.荷载
(1)板自重
(2)活荷载,包括人群荷載&(均咖)和设备安装检修荷载(按一台最重的设备重量作为集中荷载P)9
2.荷载组合
设计荷载组合Q1+Q2。校核荷载组合Q2+P。
(二)电机泵
电机梁为电动机的支撑结构,它是由主、次梁组成的井字梁系结构,主梁之间、次梁之间间距由电动机底座尺寸而定。
主梁上承受的荷载有:
(1)主梁自重〜kN/m,静荷载;
(2)电机层楼板重Q2,kN/m,静荷载;
(3)电机层楼板上的活荷载,kN/m,静荷载;
(4)电动机定子和底座的重静荷载,无资料时,
(5)电动机转子重SA,kN,动荷载,无资料时,
(6 )水泵泵轴和叶轮重込,kN,动荷载;
(7)作用在水泵叶轮上的轴向水压力P4,kN;
(8)诏外电机梁还承受机组正常运行吋产生的正常扭矩]1^与短路停机时所产生短路扭矩A,、<500 kW可不考虑。
为简化计算,将上述动荷载乘以动力系数从(1.2〜1.8)后按静荷载计算,则
当主梁为简支梁时,计算如图645所示,若为连续梁,应选用最不利情况:一些跨机组已运行,另一些跨机组尚未安装。
(三)水泵梁
水泵梁为泵壳等部件的支撑结构,其形式相似于电机梁,亦为井字梁系结构。墩墙式泵房的水泵梁为单跨梁,根据梁、墩墙的刚度情况,可按两端固定或两端简支计算,计算简图如图6-16所示。
排架式湿室型泵房的水泵梁与排架整体浇筑,常按连续梁计算,计算简图如图6-17所示。
作用荷载主要有:
(1)水泵梁自重,均布静荷载,kN/tn。
(2)泵体®,包括喇叭段、导叶体、弯管等&,kN。
(3)出水弯管至后墙之间水管重及管中水重,由水泵梁所承担的部分荷载C2D
(4)倒流水冲击力,水泵事故停机时,水倒流对水泵弯管管壁产生冲击力如图6-16所示,事故停机时,作用在一根主梁上的水平冲击力.