9钢管混凝土结构的计算与构造 9.1一般规定 9.1.1钢管混凝土结构包括工厂预制的离心钢管混凝土结构和现场浇筑的实心钢管混凝土结构。 9.1.2钢管可采用焊接钢管或无缝钢管，钢材一般采用Q235、Q345，有条件和需要时也可采用Q390、Q420。 9.1.3钢管混凝土结构的混凝土强度等级，对实心钢管混凝土结构不应低于C30，对离心钢管混凝土结构不应低于C40，现浇混凝土强度等级的设计值和弹性模量按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 5001。的规定采用。离心钢管混凝土强度等级的设计值和弹性模量应按表9.1.3采用。 9.1.4钢管的壁厚不应小于3mm。实心钢管混凝土构件的外径不宜小于100mm，离心钢管混凝土构件的外径不应小于168mm，对变截面构件的梢径不应小于130mm。 钢管的外径D与壁厚t之比应符合下列要求： 9.1.5离心钢管混凝土构件的混凝土壁厚应符合下列规定： 1 D≤200mm，t≥20mm。 2 200mm＜D≤300mm，t≥25mm。 3 300mm＜D≤600mm，t≥30mm。 4 600mm＜D≤800mm，t≥35mm。 5 800mm＜D≤1000mm，t≥40mm。 9.1.6构件应根据大气的腐蚀介质，采用喷涂锌或锌铝合金，也可采用热浸锌或锌铝合金等有效防腐措施。当有其他特殊防腐要求时，可再做涂层的封闭处理。 9.2承载力计算 9.2.1钢管混凝土受压柱承载力应满足下列条件： N≤Nu(9.2.1) 式中：N―轴向压力设计值； Nu―受压构件的承载力设计值。 9.3.1钢管混凝土结构的变形，可按一般结构力学的方法进行计算。 9.3.2钢管混凝土构件在正常使用极限状态条件下的刚度可按下列规定取值。 9.3.3变截面独立柱的变形可按本规程附录C的规定计算。 9.4构造要求和连接计算 9.4.1节点的构造设计应符合以下要求： 1节点强度要大于母体强度并满足刚度要求。 2节点构造力求简单、传力明确、整体性好，要使钢管和混凝土管能共同工作。 3节点设计尽量减少连接偏心，避免应力集中和产生次应力。 4力争节约材料，方便加工、施工和安装。 9.4.2钢管混凝土构件不宜在管内设置直通穿管或其他附件。 9.4.3所有焊在钢管上的连接件和一切金属附件，宜在防腐处理及离心成型之前完成。特殊情况下，也可在防腐处理或离心成型之后完成，但混凝土的强度必须达到28d标准强度的70％后方能进行焊接，焊接后的金属附件应重新进行防腐处理。 9.4.4当采用直缝焊接钢管时，必须保证环向焊缝的质量，达到与母材等强。环向焊缝一般宜两面施焊或单面施焊后再补焊根。若受条件限制只能单面施焊，则应将坡口处留足间隙，用二氧化碳气体保护焊打底，100％超声波的检验，应符合二级焊缝质量等级。当管壁厚度t≤8mm时，对接焊缝用超声波检验结果可靠性差，因此，当单面施焊时，对接处必须留足间隙并加短衬管（图9.4.4-1)，或连接两侧设置加强管（图9.4.4-2)。短衬管或加强管的厚度不得小于主管厚度的30%，并不得小于3mm，伸人主管的宽度每侧不宜小于50mm。 9.4.5离心钢管混凝土结构杆段之间的连接可采用焊接连接，法兰连接（内法兰或外法兰），也可采用套接连接（内套接或外套接），钢管混凝土构件连接接头处必须设置加强管（短衬管）。同时，在钢管混凝土构件端部应设置挡浆圈，厚度不宜小于5mm；当混凝土壁厚δ≥50mm时，不宜小于6mm。焊接连接和法兰连接应符合下列规定： 1焊接接头宜采用图9.4.5-1所示的内加强管，也可采用图9.4.5-2所示的外加强管。加强管伸人混凝土部分的长度应大于2倍混凝土管的壁厚，并不宜小于100mm。 2法兰连接可分为外法兰和内法兰两种，其连接构造和计算 应符合下列规定： 1）外法兰的连接构造与计算： 外法兰与主柱的连接可采用插人式（图9.4.5-3)，也可采用平接式（图9.4.5-4)。可采用设置加劲板的刚性法兰，也可采用无加劲板的柔性法兰。 10其他构筑物 10.1电缆沟、电缆隧道 10.1.1根据工艺专业要求，电缆在地下敷设可采用直埋、排管、电缆沟、电缆隧道等多种形式，一般宜采用电缆沟形式。 10.1.2电缆沟的结构型式和材料的选择应根据下列工艺布置要求、地下水位、工程地质和气象条件等因素综合确定： 1室内、外电缆沟可采用砖砌体、素混凝土或钢筋混凝土结构。但在严寒地区、湿陷性黄土以及地下水对砖砌体有腐蚀作用的地区，不宜采用砖砌体电缆沟。 2地下水较低而地基土透水性又较好的场地，其室外电缆沟可采用无底自渗电缆沟。 3当电缆沟需过路并有车辆通行要求或沟深大于1.20m时宜采用素混凝土或钢筋混凝土电缆沟。 4 220kV及以下变电站的电缆沟或支沟，当电缆数量较少且无过路要求的，可采用地面电缆沟。 10.1.3电缆沟根据不同情况和需要可采用预制钢筋混凝土盖板、钢丝网水泥盖板、钢盖板、铝合金盖板或其他新型、成熟的成品沟盖板。电缆沟盖板的使用和构造应符合下列规定： 1钢盖板、铝合金盖板和钢丝网水泥盖板不宜用在户外。 2预制钢筋混凝土和钢丝网水泥盖板可在板四边侧预埋型钢（角钢、扁钢、槽钢）边框。预制钢筋混凝土盖板宜双面配筋，当单面配筋时应有正反面的明显标识。 3盖板在沟壁支承处可采用嵌人式或搭盖式，当采用嵌人式时 宜在沟壁槽口处预埋角钢以保证盖板搁置的平整和沟壁槽口的完整。 4砖砌体侧壁在支承盖板处上口应设混凝土压顶，压顶高度不宜小于150mm。 5穿越道路并有车辆通行要求的电缆沟宜采用钢筋混凝土盖板。 10.1.4电缆沟盖板及沟内的外露钢预埋件、支架等均应做防锈处理。 10.1.5电缆沟、电缆隧道的设计应满足下列要求： 1满足工艺要求，主要包括支架埋设、转弯半径、接地及电缆防火等的要求。 2应结合场地的竖向布置，雨水排水以及地下水位和工程地质条件等因素，统一设计电缆沟的排水措施。 3位于地下水位以下的电缆隧道必须有可靠的防水、防渗漏及排水措施。 4穿越道路的电缆沟宜与道路一次建成。 10.1.6电缆沟应设置纵向排水坡度，一般不宜小于5‰，在局部困难地段不应小于3‰，电缆沟的纵向坡度宜与地面坡度一致。电缆沟内的积水应排至站区雨水排水系统。 10.1.7为防止地面雨水流人沟内，户外电缆沟的沟壁宜高于场地设计标高0.1M-0.15m，但在过路处的电缆沟盖板上平面宜与路面齐平。 10.1.8沿电缆沟（隧道）纵向每隔50m-100m或区段的最低处宜设集水坑，并将积水排至站区雨水排水系统，电缆沟（或隧道）集水坑宜采用自流排水，当有困难时，可采用机械排水。 10.1.9当电缆沟切断站区排水通道时，应设置过水装置，如过水槽、排水导管等；当采用地面电缆沟时，可采用沟底面（或局部）高出地面100mm-150mm等措施，以利场地排水畅通。 10.1.10一般情况下应采用电缆沟，当穿越电缆根数较多、路况复杂或有其他特殊要求的情况下也可局部采用电缆隧道。 10.1.11电缆隧道应设置带有爬梯的人孔出入口，相邻两个人孔之间的距离不应大于75m；端部人孔距离端部不宜超过5m，人孔的直径不应小于700mm；人孔的出口应高出周围地面100mm-150mm。 10.2避雷针 10.2.1避雷针可采用格构式钢结构、钢管结构、钢管混凝土结构以及钢筋混凝土环形杆结构。位于建（构）筑物顶部和高度大于25m的避雷针，不宜采用钢筋混凝土环形杆结构。 10.2.2避雷针可采用独立基础，也可以附设在其他建（构）筑物的顶部。当避雷针布置在其他建（构）筑物顶部时，应计算其对建（构）筑物的作用和进行连接设计计算。 10.2.3避雷针针尖部分的管壁厚度不应小于3mm，当针尖与支架部分的连接为螺栓连接时，应采用双螺帽。 10.2.4构架避雷针、独立避雷针设计应进行构件及连接计算，其最大设计应力值不宜大于现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017规定的钢材强度设计值的80%；当采用单钢管（含拔梢钢管）时，则不宜大于70%；避雷针针尖部分的设计应力在标准荷载作用下不宜超过80N/m㎡。 10.3主变压器（高抗）基础及事故油池 10.3.1主变压器（高抗）基础可采用大块式素混凝土基础，也可采用钢筋混凝土基础。主变压器（高抗）基础应尽量使荷载重心与基础形心重合。 10.3.2主变压器（高抗）基础周围应设置贮油坑，贮油坑的设置和构造，应符合下列要求： 1油坑尺寸应比设备外轮廓尺寸大1.0m，油坑四周挡油坎宜高出地面50mm-100mm。 2贮油坑内应铺设不小于250mm厚的卵石层，基础顶面应高出卵石层100mm以上，油坑底面应设置坡度，将油排至集油坑，并用管道与事故油池相连接。 10.3.3主变压器（高抗）除应设置贮油坑外，还应设置总事故油池，应符合下列要求： 1事故油池的容积应能满足贮存最大一台主变油量的60%，并应能使油水分离，将分离出的水排出池外。 2事故油池宜采用自流式，根据需要可采用砌体结构、钢筋混凝土结构。 3事故油池进油管的直径不宜小于100mm，其标高应高出出水口标高，并出水口的流速要小于进水口流速，以保证油水分离，自流排水。 4自流式事故油池对底板及侧墙均无抗渗要求，连通孔宜高出底板100mm-200mm。 5当多台变压器共用一个事故油池时，进油管标高应一致。 10.3.4在地下水位较高地区，应验算事故油池的抗浮。 10.3.5当室外油浸变压器、电抗器或与其他主要的配电装置之间的距离不满足防火规范要求时，应在设备之间设置耐火等级为一级的防火隔墙，墙应高出油枕顶，墙长应不小于贮油坑两侧各1m。防火隔墙可采用钢筋混凝土板墙、砌体、框架填充墙等结构。 10.4消防建（构｝筑物 10.4.1消防建（构）筑物一般包括：消防泵房、消防水池、雨淋阀室、消防小室及消防砂箱、阀门井及水泵接合器井等。 10.4.2消防泵房宜地面布置，可采用砌体结构或钢筋混凝土结构。 10.4.3消防水池可为地面、屋面、半地下或全地下布置，可采用钢筋混凝土结构、钢板成品或其他材料的成品。 10.4.4雨淋阀室、消防小室及消防砂箱可采用砌体结构。 10.4.5阀门井及水泵接合器井宜地下布置，可采用砌体结构或钢筋混凝土结构。 10.4.6对变电站在冬季有冻结可能的给排水设施应设置有效的保温措施。 11地基与基础 11.1一般规定 11.1.1变电站的建（构）筑物地基基础设计，应根据变电站的结构和荷载特点，结合现场地质条件以及施工条件进行综合分析，充分利用各种有利因素，根据不同需求采用合理的措施，选用经济可靠的基础型式和地基处理方法。 11.1.2变电站设备地基基础的变形计算值应满足其上部电气设备正常安全运行对位移的要求，一般不宜大于表11.1.2规定的允许值。如有需要时，应与工艺专业商议采用其他合理、有效措施保证设备安全运行。 11.1.3地基基础设计时，所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的规定。对避雷针等高耸结构的基础作用力应考虑阵风的脉动影响，可取上部结构的风振系数乘以0.8的系数，但不得小于1.0。 11.1.4构架、支架基础的埋深，应按基础上拔和倾覆稳定计算确定。 11.1.5 GIS等采用管道硬连接的设备宜采用整体基础。当长度过大时，可设置后浇带或与工艺专业协同在水平伸缩节段设置伸缩缝。当设备没有设置垂直伸缩节等抵抗差异沉降的措施时，基础不得分块和设置沉降缝。 11.1.6对于岩溶地区应重视地基中的土洞对基础的影响，在岩土工程勘察时，应要求进行地基浅层的物理勘探，查明场地范围内的土洞分布情况。 11.2基础上拔和倾搜稳定计算 11.2.1构、支架及其他构筑物的基础，验算上拔或倾覆稳定时，荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，按是否计算基础侧土作用的两种情况分别采用不同的设计稳定系数Ks或KG，基础所承受的荷载应小于或等于两种情况下基础抗拔力或倾覆弯矩除以所对应的设计稳定系数Ks或KG。 1 Ks用于按极限土抗力作用来计算抗倾覆力矩及按锥形土体来计算抗拔力的稳定系数，其值应取1.5。 2 KG用于按基础自重及基础台阶上土重来计算抗倾覆力矩或抗拔力的稳定系数，其值应取1.0。 11.3地基承载力计算 11.3.1基础底面压力的确定，应符合下列公式要求： 当轴心荷载作用时： 11.4软弱地基 11.4.1当软弱地基的场地进行大规模填土时，应计算场地地基土的承载能力，并采取有效的处理措施，防止剪切破坏造成的严重后果。 11.4.2对处于软弱地基上的构架基础，当上部结构为刚接人字柱时，宜采用联合基础。当构架基础采用桩基时，宜计人基桩的抗拔作用，并保证基桩本身以及与承台间的连接可靠。 11.4.3对中、小型构架及设备支架的基础不宜采用大直径的灌注桩。对于荷载较小的单桩单柱的设备基础，可根据实际需要设置基础间的联系梁。 11.4.4建筑物及构筑物的有关构造应根据可能产生的地基最大沉降量和不均匀沉降采取下列相应措施： 1室内地坪和地下设施的标高，应根据预估沉降量予以提高，建筑物各部分（或设备之间）有联系时，可将沉降较大者的标高提高。 2当屋内配电装置室采用硬（管）母线或有管道穿过时，应预留足够尺寸的孔洞，或采用柔性连接接头方式等。 3变电构架的梁柱连接宜采用铰接。 11.5山区地基 11.5.1山区（包括丘陵地带）地基的设计应根据岩土、岩溶、土洞、边坡、滑坡、填土等特征和地形、地质条件，选取合适的基础型式，结合总平面布置和竖向布置，使地基条件与上部结构的要求相适应。 11.5.2山区变电站建设中，应充分利用和保护山区天然排水和山地植被，建立可靠的防排水系统，应防止地面水和工业水渗漏而导致滑坡、溶蚀等不良现象产生。在受山洪影响的地段，应采取相应的排洪措施。 11.5.3变电站必须重视边坡设计。应注意边坡环境的保护与整治，边坡水系应因势利导设置可靠的排水设施。边坡工程设计前，应进行详细的工程地质勘察，并应对边坡的稳定性作出准确的评价：对岩石边坡的结构面调查清楚，取得边坡设计所需要的必要参数。所有边坡的坡脚处均应采取保护坡脚的措施。 11.5.4变电站应尽量减少填土边坡的高度。对于高填土边坡必须按照现行国家标准《建筑边坡工程技术规范》GB 50330的有关规定进行设计和施工。 11.5.5变电站边坡附近的围墙建设，应符合以下要求： 1当围墙位于坡脚时，应设置不小于1.5m宽的维护通道。 2围墙与坡顶边线以及坡脚护坡间的地面，应防止地面水渗漏到土层，并应与围墙紧密结合和同步建设。 11.5.6变电站的填土边坡，当天然地面坡度大于0.20时，应将原地面开挖成阶梯形后进行填土。 11.6构架及设备支架基础 11.6.1构架、设备支架与基础之间宜采用地脚螺栓或杯口基础连接。 11.6.2地脚螺栓的直径与数量应按计算确定，但直径不得小于20mm。螺栓锚固端为半圆弯钩时，其锚固长度不得小于30d；当直径较大时，宜采用端部锚板，其锚固长度不得小于20d，锚板对应的混凝土截面应进行局部受压强度验算。 11.6.3柱与杯口基础的连接，应符合下列要求： 1受拉钢筋混凝土环形杆柱、钢管柱及钢管混凝土柱插人杯口基础的深度，可按下式计算： 2受拉钢管埋人基础杯口部分应焊有不少于两道钢箍，此时，其剪切面可按杯口壁进行计算，其插人杯口的深度可按下式计算： 3构架及设备支架的柱插人基础杯口的深度除满足计算要求外，还应符合下列规定： 1)设备支架不得小于1.0D。 2)钢筋混凝土环形杆不得小于1.25D。 3)钢管、钢管混凝土杆构架不得小于1.5D。 4)拔梢单管独立避雷针杆或构架不得小于1.5D。 4构架基础的杯口，当杯壁厚度与杯壁高度之比大于或等于0.50允许杯壁可不配置构造钢筋；支架基础的杯口，当杯壁厚度与杯壁高度之比大于或等于0.40时允许杯壁可不配置构造钢筋。 当基础为阶梯形且杯口深度大于第一台阶高度时，应取壁厚与第一台阶壁高之比。 杯壁和杯口底板厚度均不应小于150mm。 5钢管、钢管混凝土、钢筋混凝土环形杆等管型构架及设备支架柱与杯口基础连接时，应采取可靠的防止管内积水的措施。 6钢管、钢管混凝土构架及设备支架的柱脚应采取防护措施，如浇筑混凝土保护帽等，柱脚保护帽应高出地面150mm或更多。 12建（构）筑物抗震设计 12.1一般规定 12.1.1变电站建（构）筑物抗震设计除满足本规程的规定外，尚应遵守现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011，《电力设施抗震设计规范》GB 50260的有关规定。 12.1.2变电站建（构）筑物抗震设防标准，应符合现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223的要求。 重点设防类（乙类）建（构）筑物，地震作用应按本地区抗震设防烈度确定；抗震措施，一般情况下，当抗震设防烈度为6度一8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求；地基基础的抗震措施，应符合国家现行有关标准的规定。 标准设防类（丙类）建（构）筑物，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用。 适度设防类（丁类）建（构）筑物，一般情况下，地震作用仍应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但抗震设防烈度为6度时不应降低。 12.1.3变电站建（构）筑物抗震措施设防烈度调整见表12.1.3。 12.1.4按6度设防的建（构）筑物可不进行地震作用计算。 12.1.5建（构）筑物场地为工类时，重点设防类（乙类）建（构）筑物应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施；标准设防类（丙类）建（构）筑物应允许按本地区抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震构造措施，但抗震设防烈度为6度时仍应按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。 12.2地震作用和结构抗晨验算 12.2.1建筑物地震作用应符合下列规定： 1一般情况下，建筑物应分别验算两个主轴方向的水平地震作用，并进行抗震验算。 2质量和刚度明显不均匀、不对称的结构，应计及水平地震作用产生的扭转影响，并从结构布置和抗震构造方面采取措施，尽量减轻其不利影响。 3主控通信楼、配电装置楼当采用加强型构造柱及圈梁的砌体结构体系时，房屋横向计算简图可按图12.2.1采用。 12.2.1房屋横向计算简图 4计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值及设备自重标准值和各可变荷载组合值之和，各可变荷载的组合值系数，按表12.2.1采用。 5对于突出建筑物顶面的屋顶小间、女儿墙，按基底剪力法计算其水平地震作用效应，并乘以增大系数3.0，此增大部分不应往下传递，但与该突出部分相连的构件应予计人。 12.2.2构筑物地震作用应符合下列规定： 1变电构架、设备支架地震作用效应计算简图应和静荷载效应计算简图取得一致。 2变电构架应分别验算顺导线方向和垂直导线方向的水平地震作用，且由各自方向的抗侧力构件承担。 3单层构架按单质点体系，多层构架应分段按多质点体系进行地震作用计算。设备支架宜与设备联合按多自由度体系进行地震作用计算。 当计算结构基本自振周期时，柱重力荷载可按柱自重标准值的1/4作用于柱顶取值；计算水平地震作用时，柱重力荷载可按柱自重标准值的2/3作用于柱顶取值。 4变电构架、设备支架的地震作用和荷载效应组合： 1)计算地震作用时，构架、设备支架上重力荷载代表值应取结构自重标准值及设备自重标准值（包括导线、绝缘子串、金具、阻波器及其他电气设备自重标准值）和正常运行工况时分别按四种气象条件下的可变荷载组合值之和，按下式计算： 12.3结构选型和抗展构造 12.3.1建筑物结构选型和抗震构造应符合下列要求： 1主控通信楼、配电装置楼（室）、继电器室平面、立面的布置宜规则、对称，房屋质量和刚度沿竖向分布宜均匀变化。 2主控通信楼、配电装置楼（室）、继电器室的结构型式可根据设防烈度、场地类别按表12.3.1-1选用。 3当采用钢筋混凝土框架结构时可根据调整后的设防烈度及房屋高度，按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011采取不同的框架抗震等级。 4变电站主控通信楼、配电装置楼（室）采用砌体结构时，其结构体系除应满足现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第5.1.7条的规定外尚应符合下列要求： 1)电缆竖井、垃圾道、采暖装置等不应削弱墙体截面积，否则应采取加强措施。 2)不应采用无锚固的预制钢筋混凝土挑檐、女儿墙、门脸、门斗、穿墙套管板等。 3)主控通信楼中电缆夹层的中间柱应采用钢筋混凝土支柱。 5变电站中的砌体结构房屋的抗震横墙间距应遵照现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定。 6变电站中的砌体结构房屋应按表12.3.1-2要求的部位设置现浇钢筋混凝土构造柱（以下简称构造柱）。 7变电站中的砌体结构房屋，横墙承重时，应按表12.3.1-3的要求设置钢筋混凝土圈梁。纵墙承重时每层均应设置圈梁，且抗震横墙上的圈梁间距值应比表12.3.1-3要求适当减小。 8构造柱的截面尺寸和配筋应符合下列要求： 10楼梯间及门厅抗震设计应符合下列要求： 1)突出主体建筑屋顶的楼梯间小室的角部构造柱应与下部主结构的构造柱沿竖向贯通，当贯通有困难时应将突出屋顶小间的构造柱下端锚固于主结构内，锚固长度为一个层高，顶端锚固在小间屋顶圈梁内。 2)楼梯宜采用现浇钢筋混凝土结构。 12.3.2钢筋混凝土环形杆人字柱抗震构造应符合下列要求： 1屋外变电构架离心钢筋混凝土环形杆人字柱的柱头，宜采用钢板焊接接头。 2钢板接头应符合下列要求： 1)顶盖板与柱端钢圈满焊。 2）顶盖板厚度不应小于8mm， 3)拼接板的厚度不应小于10mm，宽度应大于100mm. 4）焊缝高度不宜小于6mm。
