钢筋混凝土肋形结构及刚架结构是水工结构中应用较为广泛的结构形式。图9-1为一水电站厂房结构示意图,其楼(屋)盖采用整体式钢筋混凝土肋形结构,包括楼(屋)面板、次梁(纵梁)、主梁(屋面大梁)等,而竖向承重结构则由带牛腿的刚架柱等构件组成。作用在屋面上的荷载,经由屋面板传给纵梁和屋面大梁,再传给柱,最后由柱传给厂房的下部结构或基础。
严格说来,上述水电站厂房结构为一空间受力结构,但当采用手算方法设计时,一般可将空间结构分解简化为平面结构进行内力计算。例如,水电站厂房的上部结构,可以分别简化为由梁与板组成的肋形结构和由屋面大梁与柱组成的刚架结构分别进行计算。
所谓肋形结构,就是由板和支承板的梁所组成的板梁结构。图9-2是常见的整体式肋形结构楼面,它由板、次梁和主梁所组成。
在水工结构中,除水电站厂房中的屋面和楼面外,隧洞进水口的工作平台、闸坝上的工作桥和交通桥、扶壁式挡土墙、板梁式渡槽的槽身、码头的上部结构等,也可都做成肋形结构形式。
刚架是由横梁和立柱刚性连接(刚节点)所组成的承重结构,在水工结构中应用也比较广泛,如水电站厂房刚架[图9-3(a)]、支承渡槽槽身的刚架[图9-3(b)]和支承工作桥桥面的刚架[图9-3(c)]等。当刚架高度H在5m以下时,一般采用单层刚架,在5m以上时,则宜采用双层刚架或多层刚架。根据使用要求,刚架结构也可设计为单层多跨的,或多层多跨的。刚架结构通常也叫框架结构(注:公路市政行业中的框架桥、下穿通道和矩形明挖隧道等叫法的不统一,其实就是一刚架结构,和箱涵、管廊无本质上的区别)。
对于肋形结构,由于梁格布置方案的不同,板上荷载传给支承梁的途径不一样,板的受力情况也就不同。四边支承矩形板两个方向跨度之比对荷载传递的影响很大。