3782

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образова-

ния «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Февралев А. В.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗДАНИЯ ГЭС

Учебно-методическое пособие по выполнению курсового проекта для обучающихся по дисциплине «Гидро-

энергетические сооружения» направления подготовки 08.03.01 «Строительство» направленности (профиля) «Строительство инженерных, гидротехнических и природоохранных сооружений»

Нижний Новгород ННГАСУ

2016

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Февралев А. В.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗДАНИЯ ГЭС

Учебно-методическое пособие по выполнению курсового проекта для обучающихся по дисциплине «Гидро-

энергетические сооружения» направления подготовки 08.03.01 «Строительство» направленности (профиля) «Строительство инженерных, гидротехнических и природоохранных сооружений»

Нижний Новгород ННГАСУ

2016

2

УДК

Февралев А. В./ Проектирование здания ГЭС [Электронный ресурс]: учеб.-метод. пос. / А. В. Февралев; Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 27 с.– 1 электрон. опт. диск (CD-RW)

В пособии рассматривается состав курсового проекта; дается компоновка гидроузла; описывается конструкция здания ГЭС и его оборудование: гидроэнергетическое, электрическое, подъемно-транспортное, а также вспомогательное. Описываются принципы проектирования монтажной площадки и подъездных путей. Приводятся основные показатели ГЭС.

Ключевые слова: здание ГЭС; проектирование; гидротурбины; гидрогенераторы; компоновка; гидроузел.

Предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине по дисциплине «Гидроэнергетические сооружения» направления подготовки 08.03.01 «Строительство» направленности (профиля) «Строительство инженерных, гидротехнических и природоохранных сооружений»

4

ВВЕДЕНИЕ

Студенты, обучающиеся по направлению 08.03.01 «Строительство» направленности (профиля) «Строительство инженерных, гидротехнических и природоохранных сооружений», изучают дисциплину «Гидроэнергетические сооружения». В рамках дисциплины предусматривается выполнение курсового проекта «Проектирование здания ГЭС».

Настоящее пособие обеспечивает методическое сопровождение выполне-

ния названного проекта.

5

1.СОСТАВ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

1.1.Текстовая часть

Текстовая часть содержит сведения в отношении здания ГЭС, описание принятых технических и иных решений, пояснения, ссылки на нормативные и

(или) технические документы, используемые при выполнении проекта, и ре-

зультаты расчетов, обосновывающие принятые решения.

Текстовая часть оформляется в виде пояснительной записке на одной стороне листов формата А4 шрифтом Times New Roman размером 14 с меж-

строчным интервалом 1,5. В пояснительную записку помещаются также необ-

ходимые рисунки, схемы, таблицы.

Основой пояснительной записки может служить настоящее пособие.

1.2. Графическая часть

Графическая часть отображает принятую конструкцию здания ГЭС, а

также компоновку гидроузла, и выполняется в виде чертежа формата А1.

Рекомендуется следующее размещение графического материала на чер-

теже.

В левой верхней части располагается компоновка гидроузла (план гидро-

узла), снабжаемая экспликацией.

Ниже размещается вертикальный разрез здания ГЭС по оси агрегата плоскостью, параллельной направлению движению воды через здание – разрез вдоль тока воды.

Справа от последнего располагаются вертикальные разрезы здания ГЭС поперек движения воды. Направление проецирования – от нижнего к верхнему бьефу. Выше этих разрезов представляются горизонтальные (плановые) разре-

зы; количество горизонтальных разрезов должно быть равно количеству верти-

кальных разрезов. При этом верхний бьеф располагается со стороны верхней части листа.

Графическая часть выполняется в среде AutoCAD.

6

2.КОМПОНОВКА ГИДРОУЗЛА

Втекстовой части дается описание компоновки гидроузла, помещенной в графической части.

Компоновка гидроузла (взаимное размещение сооружений и их парамет-

ры) разрабатывается в составе: глухие подпорные сооружения, водосбросные сооружения, здание ГЭС со станционной плотиной (если таковая имеется), со-

оружения для пропуска строительных расходов, открытое распределительное устройство, подъездные пути.

Разработанные сооружения наносятся на топографический план, в ре-

зультате образуется план гидроузла. На плане показываются характерные уров-

ни верхнего и нижнего бьефов.

В пояснительной записке приводится описание этого плана с указанием типов сооружений, их размещение, длины сооружений по гребню, общей дли-

ны напорного фронта, расположение здания ГЭС, подъездные пути к нему.

Кратко описывается метод пропуска расходов реки в период строитель-

ства: способ пропуска, очередность пропуска, сооружения, применяемые для пропуска строительных расходов.

7

3.КОНСТРУКЦИЯ ЗДАНИЯ ГЭС

Втекстовой части проекта описывается конструкция здания ГЭС по со-

ставляющим: конструкция подводной части здания ГЭС; конструкция надвод-

ной части здания ГЭС; конструкция водоприемника; размеры и размещение монтажной площадки, а также вид (автодорога, железная дорога), размеры, вы-

сотное и плановое положение подъездных путей.

В описании указывается тип здания – руслового типа (совмещенное,

несовмещенное, водосливное и др.), приплотинного типа (за щитовой стенкой,

отдельно стоящее), деривационного типа.

Тип здания выбирается студентом в соответствие с рекомендациями [1].

3.1. Конструкция подводной части

Подводной частью здания ГЭС условно считается конструкция ниже пола машинного зала.

Конструирование подводной части начинается с фундамента здания ГЭС.

Толщина фундамента принимается ориентировочно от 1,0-1,5 м для скальных оснований до 4,0-6,0 м для оснований нескальных.

В подводной части выделяются стены – верхняя, нижняя, боковые − отса-

сывающей трубы, турбинной камеры, стены между водой бьефов и подводной частью; толщина стен – около 2-3 м. Также в подводной части выделяется фун-

дамент генератора, т. е. конструкция, на которую опирается статор генератора.

Фундамент (для вертикального генератора) обычно выполняется в виде полого кругового цилиндра с внешним диаметром, равным диаметру корпуса генера-

тора, и внутренним диаметром, равным диаметру статора турбины.

В подводной части (в бычках) размещаются пазы ремонтных затворов от-

сасывающих труб.

3.2. Конструкция надводной части

Надводная часть (верхнее строение, машинный зал) конструируется в за-

висимости от типа машинного зала (открытый, закрытый, полуоткрытый и др.).

8

Наиболее распространены закрытые машинные залы, в которых все обо-

рудование здание ГЭС размещается под общей крышей.

Разработку конструкции машинного зала следует начинать с выяснения его высоты и пролета. Эти размеры определяются возможностями монта-

жа/демонтажа рабочего колеса турбины и ротора гидрогенератора, а возможно-

стью переноса этих элементов вдоль длины машинного зала.

Конструкция машинного зала чаще проектируется каркасного типа ана-

логично каркасам однопролетных промышленных зданий. Однако для зданий ГЭС, являющихся, как правило, уникальными сооружениями, не применимы стандарты размеров шага колонн и пролетов промзданий. Эти размеры назна-

чаются в необходимых величинах.

Каркас машинного зала состоит из поперечных рам, образованных ко-

лоннами и несущими конструкциями покрытия (балки, фермы, арки и др.), и

продольных элементов: фундаментных, подкрановых и обвязочных балок, под-

стропильных конструкций, плит покрытия и перекрытия и связей. Несущий каркас чаще всего выполняют целиком из железобетона или стали и смешан-

ным. Рекомендуются железобетонные колонны (рис. 3.1) и стальные подкрано-

вые балки.

Поперечное сечение колонн ниже консоли – от 600х1400, 600х1900 и 600х2400 до 1500х3000 мм в зависимости от грузоподъемности крана. Более эффективными по сравнению с железобетонными являются стальные подкра-

новые балки, применяют в основном двутавровые сварные балки. Высота балки зависит от нагрузки; ее размеры примерно от 600 до 2000-3000 мм, ширина балки ориентировочно в 2 раза меньше высоты.

Колонны каркаса опираются на элементы подводной части; ограждающие машзал стеновые панели привариваются к колоннам.

Несущие конструкции покрытия являются важнейшим конструктивным элементом здания. Железобетонные балки применяют при пролетах до 18 м.

9

Рис. 3.1 – Общий вид железобетонной колонны:

1 - закладочная деталь для крепления несущей конструкции покрытия; 2, 3 - то же, подкрановой балки; 4 - то же, стеновых панелей

Они могут быть одно- и двухскатными. Балки крепят к колоннам сваркой закладных деталей. Высота двухскатной балки в коньке равна около 0,1 пролета балки, высота на опоре ≈ 0,05 пролета.

При пролете более 18 м применяют стропильные фермы, чаще – стальные

(рис. 3.2).

Покрытие здания ГЭС состоят из несущей и ограждающей частей. В со-

став ограждающей части покрытия входят:

− несущий настил, который поддерживает ограждающие вышерасполо-

женные элементы; в качестве настила широко используются железобетонные панели;

−пароизоляция;

−теплозащитный слой;