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第十章動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)與地基基礎(chǔ)抗震 10 1概述10 2振動(dòng)對(duì)地基的影響及機(jī)器基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)步驟 1 10 1概述 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生較大不平衡慣性力的一類機(jī)器 稱為動(dòng)力機(jī)器 動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是工業(yè)建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分 也是建筑工程中一項(xiàng)復(fù)雜的課題 其特點(diǎn)首先取決于機(jī)器對(duì)基礎(chǔ)的作用特征 動(dòng)力機(jī)器常按對(duì)基礎(chǔ)的動(dòng)力作用形式分為兩大類 1 周期性作用的機(jī)器 包括勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)器 例如電機(jī) 渦輪機(jī) 以及勻速旋轉(zhuǎn)和往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)器 例如曲柄連桿式機(jī)器 顎式破碎機(jī) 其特點(diǎn)是有相對(duì)固定的周期 易引起附近建筑物或其中部分構(gòu)件的共振 2 間歇性作用或沖擊作用的機(jī)器 包括非勻速旋轉(zhuǎn)和非往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)器 例如拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) 遮斷容量的電動(dòng)機(jī) 以及沖擊式運(yùn)動(dòng)的機(jī)器 例如鍛錘 落錘 其特點(diǎn)是沖擊力大且無節(jié)奏 2 10 1概述 動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)型式主要有三種 實(shí)體式 塊式 墻式 框架式 如圖10 1所示 a 實(shí)體式 b 墻式 c 框架式 實(shí)體式基礎(chǔ)應(yīng)用最廣泛 通常做成剛度很大的鋼筋混凝土塊體 墻式基礎(chǔ)則由承重的縱橫墻組成 框架式基礎(chǔ)一般用于平衡性較好的高頻機(jī)器 其上部結(jié)構(gòu)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(dòng)力機(jī)器的動(dòng)荷載必然會(huì)引起地基及基礎(chǔ)的振動(dòng) 如設(shè)計(jì)不當(dāng) 可能產(chǎn)生一系列不良影響 例如降低地基土的強(qiáng)度并增加基礎(chǔ)的沉降量 影響機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn) 使機(jī)器零件易于磨損 影響其正常使用 產(chǎn)生噪音 嚴(yán)重者將影響工人健康 引起地基及基礎(chǔ)振動(dòng)的另一個(gè)重要因素是地震 4 10 1概述 動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一般的動(dòng)力機(jī)器在運(yùn)行時(shí)都將產(chǎn)生振動(dòng) 而振動(dòng)引起的動(dòng)荷載又將對(duì)機(jī)器的支承結(jié)構(gòu) 基礎(chǔ)或構(gòu)架 帶來動(dòng)力效應(yīng) 當(dāng)機(jī)器的動(dòng)力作用不大時(shí) 如一般的金屬切削機(jī)床 其基礎(chǔ)可按一般靜荷載下的基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)并作適當(dāng)?shù)臉?gòu)造處理 當(dāng)動(dòng)力作用較大時(shí) 應(yīng)根據(jù)荷載特點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)力基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)涉及土建與機(jī)械兩個(gè)專業(yè) 設(shè)計(jì)前需要了解各種動(dòng)力機(jī)器對(duì)基礎(chǔ)的動(dòng)力作用形式 常用的動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式及其設(shè)計(jì)基本要求 動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)基本要求 滿足強(qiáng)度 變形和使用功能 1 地基和基礎(chǔ)不應(yīng)產(chǎn)生影響機(jī)器正常使用的變形 2 基礎(chǔ)本身應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度 剛度和耐久性 3 基礎(chǔ)不產(chǎn)生影響工人身體健康 妨礙機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)和生產(chǎn)以及造成建筑物或構(gòu)筑物開裂和破壞的劇烈振動(dòng) 4 基礎(chǔ)的振動(dòng)不應(yīng)影響鄰近建筑物 構(gòu)筑物或儀器設(shè)備等的正常使用 5 10 1概述 動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)應(yīng)滿足下列一般構(gòu)造要求 自學(xué) 1 動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)宜與建筑物的基礎(chǔ) 上部結(jié)構(gòu)以及混凝土地面分開 當(dāng)管道與機(jī)器連接而產(chǎn)生較大振動(dòng)時(shí) 管道與建筑物的連接處應(yīng)采用隔振措施 2 動(dòng)力機(jī)器底座邊緣至基礎(chǔ)邊緣的距離不宜小于100mm 除鍛錘基礎(chǔ)外 在機(jī)器底座下應(yīng)預(yù)留厚度不小于25mm的二次灌漿層 二次灌漿層應(yīng)在設(shè)備安裝就位并初調(diào)后 用微膨脹混凝土填充密實(shí) 且與混凝土基礎(chǔ)面結(jié)合 3 基組 動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)和基礎(chǔ)上的機(jī)器 附屬設(shè)備 填土的總稱 的總重心與基礎(chǔ)底面的形心宜位于同一豎直線上 當(dāng)不在同一豎直線上時(shí) 兩者之間的偏心距和平行偏心方向基底邊長(zhǎng)的比值 應(yīng)符合如下要求 對(duì)汽輪機(jī)組和電機(jī)基礎(chǔ) 3 對(duì)金屬切削機(jī)床以外的一般機(jī)器基礎(chǔ) 當(dāng)?shù)鼗休d力特征值fak 150kPa時(shí) 3 當(dāng)?shù)鼗休d力特征值fak 150kPa時(shí) 5 4 動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)宜采用整體式或裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu) 5 動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)的鋼筋一般采用HPB235 HRB335 HRB400級(jí)鋼筋 不宜采用冷軋鋼筋 受沖擊力較大的部位應(yīng)盡量采用熱軋變形鋼筋 并避免焊接接頭 6 動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)的底腳螺栓除了應(yīng)嚴(yán)格按照機(jī)器安裝圖設(shè)置以外 還應(yīng)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(chǔ)邊緣不應(yīng)小于4d 預(yù)留孔邊距基礎(chǔ)邊緣不應(yīng)小于100mm 當(dāng)不能滿足要求時(shí) 應(yīng)采取加強(qiáng)措施 預(yù)埋底腳螺栓底面下的混凝土凈厚度不應(yīng)小于50mm 當(dāng)為預(yù)留孔時(shí) 則孔底面下的混凝土凈厚度不應(yīng)小于100mm 如圖10 2所示 6 10 2振動(dòng)對(duì)地基的影響及機(jī)器基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)步驟 10 2 1振動(dòng)對(duì)土性質(zhì)的影響1 振動(dòng)對(duì)土的抗剪強(qiáng)度的影響抗剪強(qiáng)度降低幅度與振源的振幅 頻率及振動(dòng)加速度有關(guān) 一般 振動(dòng)越強(qiáng)烈 土的強(qiáng)度降低越多 7 10 2振動(dòng)對(duì)地基的影響及機(jī)器基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)步驟 10 2 1振動(dòng)對(duì)土性質(zhì)的影響1 振動(dòng)對(duì)土的抗剪強(qiáng)度的影響一般 振動(dòng)越強(qiáng)烈 土的強(qiáng)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(dòng)對(duì)土的物理力學(xué)性質(zhì)變化的影響將減小 同條件振動(dòng) 干砂內(nèi)摩擦系數(shù)減小幅度比一般粘性土大 但振動(dòng)對(duì)靈敏度較高的軟粘土影響較大 8 10 2振動(dòng)對(duì)地基的影響及機(jī)器基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)步驟 10 2 1振動(dòng)對(duì)土性質(zhì)的影響2 振動(dòng)作用下土的壓密 9 10 2振動(dòng)對(duì)地基的影響及機(jī)器基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)步驟 10 2 1振動(dòng)對(duì)土性質(zhì)的影響2 振動(dòng)作用下土的壓密 10 10 2振動(dòng)對(duì)地基的影響及機(jī)器基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)步驟 10 2 2振動(dòng)作用下地基的承載力動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)底面地基的平均靜壓力值應(yīng)符合下式要求 10 1 式中 pk 基礎(chǔ)底面地基的平均靜壓力標(biāo)準(zhǔn)值 kPa fa 修正后的地基承載力特征值 kPa f 地基承載力的動(dòng)力折減系數(shù) 其值與基礎(chǔ)的動(dòng)力作用形式有關(guān) 對(duì)旋轉(zhuǎn)式機(jī)器基礎(chǔ) 可采用0 8 對(duì)鍛錘基礎(chǔ) 按公式 10 44 計(jì)算 其他機(jī)器基礎(chǔ)可采用1 0 10 44 式中 a 基礎(chǔ)的振動(dòng)加速度 m s2 地基土動(dòng)沉陷影響系數(shù) 11 10 2振動(dòng)對(duì)地基的影響及機(jī)器基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)步驟 10 2 3動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的一般步驟 1 收集設(shè)計(jì)技術(shù)資料機(jī)器 建筑場(chǎng)地的工程地質(zhì)勘察資料等 2 確定地基動(dòng)力參數(shù)地基動(dòng)力試驗(yàn)資料 3 選擇地基方案軟土 濕陷性黃土 飽和細(xì)砂或粉砂 4 基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)型式及材料 5 確定基礎(chǔ)的埋置深度及尺寸 6 校核地基承載力 7 進(jìn)行基礎(chǔ)的動(dòng)力計(jì)算往往結(jié)合模型試驗(yàn)進(jìn)行 12 13 14 15 16 17 18 19