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第十章動力機器基礎與地基基礎抗震 10 1概述10 2振動對地基的影響及機器基礎的設計步驟 1 10 1概述 運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生較大不平衡慣性力的一類機器 稱為動力機器 動力機器基礎設計是工業(yè)建筑設計的一個重要組成部分 也是建筑工程中一項復雜的課題 其特點首先取決于機器對基礎的作用特征 動力機器常按對基礎的動力作用形式分為兩大類 1 周期性作用的機器 包括勻速旋轉(zhuǎn)運動的機器 例如電機 渦輪機 以及勻速旋轉(zhuǎn)和往復直線運動的機器 例如曲柄連桿式機器 顎式破碎機 其特點是有相對固定的周期 易引起附近建筑物或其中部分構件的共振 2 間歇性作用或沖擊作用的機器 包括非勻速旋轉(zhuǎn)和非往復直線運動的機器 例如拖動電動機 遮斷容量的電動機 以及沖擊式運動的機器 例如鍛錘 落錘 其特點是沖擊力大且無節(jié)奏 2 10 1概述 動力機器基礎的結構型式主要有三種 實體式 塊式 墻式 框架式 如圖10 1所示 a 實體式 b 墻式 c 框架式 實體式基礎應用最廣泛 通常做成剛度很大的鋼筋混凝土塊體 墻式基礎則由承重的縱橫墻組成 框架式基礎一般用于平衡性較好的高頻機器 其上部結構是由固定在底板或基巖上的立柱以及與立柱上端剛性連接的縱橫梁組成的彈性體系 3 10 1概述 動力機器的動荷載必然會引起地基及基礎的振動 如設計不當 可能產(chǎn)生一系列不良影響 例如降低地基土的強度并增加基礎的沉降量 影響機器的正常運轉(zhuǎn) 使機器零件易于磨損 影響其正常使用 產(chǎn)生噪音 嚴重者將影響工人健康 引起地基及基礎振動的另一個重要因素是地震 4 10 1概述 動力機器基礎設計一般的動力機器在運行時都將產(chǎn)生振動 而振動引起的動荷載又將對機器的支承結構 基礎或構架 帶來動力效應 當機器的動力作用不大時 如一般的金屬切削機床 其基礎可按一般靜荷載下的基礎進行設計并作適當?shù)臉嬙焯幚?當動力作用較大時 應根據(jù)荷載特點進行動力基礎設計 動力機器基礎的設計涉及土建與機械兩個專業(yè) 設計前需要了解各種動力機器對基礎的動力作用形式 常用的動力機器基礎結構型式及其設計基本要求 動力機器基礎的設計基本要求 滿足強度 變形和使用功能 1 地基和基礎不應產(chǎn)生影響機器正常使用的變形 2 基礎本身應具有足夠的強度 剛度和耐久性 3 基礎不產(chǎn)生影響工人身體健康 妨礙機器正常運轉(zhuǎn)和生產(chǎn)以及造成建筑物或構筑物開裂和破壞的劇烈振動 4 基礎的振動不應影響鄰近建筑物 構筑物或儀器設備等的正常使用 5 10 1概述 動力機器基礎應滿足下列一般構造要求 自學 1 動力機器基礎宜與建筑物的基礎 上部結構以及混凝土地面分開 當管道與機器連接而產(chǎn)生較大振動時 管道與建筑物的連接處應采用隔振措施 2 動力機器底座邊緣至基礎邊緣的距離不宜小于100mm 除鍛錘基礎外 在機器底座下應預留厚度不小于25mm的二次灌漿層 二次灌漿層應在設備安裝就位并初調(diào)后 用微膨脹混凝土填充密實 且與混凝土基礎面結合 3 基組 動力機器基礎和基礎上的機器 附屬設備 填土的總稱 的總重心與基礎底面的形心宜位于同一豎直線上 當不在同一豎直線上時 兩者之間的偏心距和平行偏心方向基底邊長的比值 應符合如下要求 對汽輪機組和電機基礎 3 對金屬切削機床以外的一般機器基礎 當?shù)鼗休d力特征值fak 150kPa時 3 當?shù)鼗休d力特征值fak 150kPa時 5 4 動力機器基礎宜采用整體式或裝配整體式混凝土結構 5 動力機器基礎的鋼筋一般采用HPB235 HRB335 HRB400級鋼筋 不宜采用冷軋鋼筋 受沖擊力較大的部位應盡量采用熱軋變形鋼筋 并避免焊接接頭 6 動力機器基礎的底腳螺栓除了應嚴格按照機器安裝圖設置以外 還應符合以下規(guī)定 帶彎鉤底腳螺栓的埋置深度不小于20d d為螺栓直徑 帶錨板底腳螺栓埋置深度不小于15d 底腳螺栓軸線距基礎邊緣不應小于4d 預留孔邊距基礎邊緣不應小于100mm 當不能滿足要求時 應采取加強措施 預埋底腳螺栓底面下的混凝土凈厚度不應小于50mm 當為預留孔時 則孔底面下的混凝土凈厚度不應小于100mm 如圖10 2所示 6 10 2振動對地基的影響及機器基礎的設計步驟 10 2 1振動對土性質(zhì)的影響1 振動對土的抗剪強度的影響抗剪強度降低幅度與振源的振幅 頻率及振動加速度有關 一般 振動越強烈 土的強度降低越多 7 10 2振動對地基的影響及機器基礎的設計步驟 10 2 1振動對土性質(zhì)的影響1 振動對土的抗剪強度的影響一般 振動越強烈 土的強度降低越多 砂土含水量增大 內(nèi)摩擦系數(shù)的減小還要多 隨著土的粘聚力增加 振動對土的物理力學性質(zhì)變化的影響將減小 同條件振動 干砂內(nèi)摩擦系數(shù)減小幅度比一般粘性土大 但振動對靈敏度較高的軟粘土影響較大 8 10 2振動對地基的影響及機器基礎的設計步驟 10 2 1振動對土性質(zhì)的影響2 振動作用下土的壓密 9 10 2振動對地基的影響及機器基礎的設計步驟 10 2 1振動對土性質(zhì)的影響2 振動作用下土的壓密 10 10 2振動對地基的影響及機器基礎的設計步驟 10 2 2振動作用下地基的承載力動力機器基礎底面地基的平均靜壓力值應符合下式要求 10 1 式中 pk 基礎底面地基的平均靜壓力標準值 kPa fa 修正后的地基承載力特征值 kPa f 地基承載力的動力折減系數(shù) 其值與基礎的動力作用形式有關 對旋轉(zhuǎn)式機器基礎 可采用0 8 對鍛錘基礎 按公式 10 44 計算 其他機器基礎可采用1 0 10 44 式中 a 基礎的振動加速度 m s2 地基土動沉陷影響系數(shù) 11 10 2振動對地基的影響及機器基礎的設計步驟 10 2 3動力機器基礎設計的一般步驟 1 收集設計技術資料機器 建筑場地的工程地質(zhì)勘察資料等 2 確定地基動力參數(shù)地基動力試驗資料 3 選擇地基方案軟土 濕陷性黃土 飽和細砂或粉砂 4 基礎的結構型式及材料 5 確定基礎的埋置深度及尺寸 6 校核地基承載力 7 進行基礎的動力計算往往結合模型試驗進行 12 13 14 15 16 17 18 19