动力机器基础设计
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动力机器基础设计规范 GB50040-96主编部门:中华人民共和国机械工业部批准部门:中华人民共和国建设部施行日期:1997年1月1日关于发布国家标准《动力机器基础设计规范》的通知建标[1996]428号根据国家计委计综(1987)2390号文的要求,由机械工业部会同有关部门共同修订的《动力机器基础设计规范》已经有关部门会审,现批准《动力机器基础设计规范》GB50040-96为强制性国家标准,自一九九七年一月一日起施行。
原国家标准《动力机器基础设计规范》GBJ40-79同时废止。
本标准由机械工业部负责管理,具体解释等工作由机械工业部设计研究院负责,出版发行由建设部标准定额研究所负责组织。
中华人民共和国建设部一九九六年七月二十二日1 总则1.0.1 为了在动力机器基础设计中贯彻执行国家的技术经济政策,确保工程质量,合理地选择有关动力参数和基础形式,做到技术先进、经济合理、安全适用,制订本规范。
1.0.2 本规范适用于下列各种动力机器的基础设计:(1)活塞式压缩机;(2)汽轮机组和电机;(3)透平压缩机;(4)破碎机和磨机;(5)冲击机器(锻锤、落锤);(6)热模锻压力机;(7)金属切削机床。
1.0.3 动力机器基础设计时,除采用本规范外,尚应符合国家现行有关标准、规范的规定。
2 术语、符号2.1 术语2.1.1 基组foundation set动力机器基础和基础上的机器、附属设备、填土的总称。
2.1.2 当量荷载equivalent load为便于分析而采用的与作用于原振动系统的动荷载相当的静荷载。
2.1.3 框架式基础frame type foundation由顶层梁板、柱和底板连接而构成的基础。
2.1.4 墙式基础wall type foundation由顶板、纵横墙和底板连接而构成的基础。
2.1.5 地基刚度stiffness of subsoil地基抵抗变形的能力,其值为施加于地基上的力(力矩)与它引起的线变位(角变位)之比。
动力机器的概念设计形式及内容1动力机器基础的概念设计在动力荷载作用下,如基组固有频率与机器扰力频率相同就会产生共振效应。
影响基础振动的主要因素是机器的扰频、地基刚度、基组质量等。
防止共振的发生就要使基组的固有频率与扰力频率尽量错开。
动力机器基础振动对机器及环境都会产生不利的影响,振动事故处理的难度也较大,所以,在动力机器基础设计伊始,结构设计人员就应该对振动问题产生充足的重视。
2动力机器基础概念设计的基本内容根据对动力设备基础的研究以及对振动产生危害的总结、多年工程实践经验所形成的设计原则,构成了如下概念设计的基本内容。
2.1动力机器资料的收集动力设备基础的设计,离不开设备制造厂家资料的提供,尤其是新型关键设备的基础设计,需要厂家配合土建设计人员共同完成设计任务,各相关的动力机器基础设计标准都明确提出了设备制造厂家应该提供的技术资料内容,及建造单位需要配合提供的技术资料。
其中动力机器的扰力由设备制造厂家提供尤为重要。
考虑设备制造厂家不是都能够提供机器扰力,《有色金属工程设备基础技术规范》(报批稿)(简称“报批稿”)在附录B和相关章节中给出了一些动力设备扰力的计算式,以方便设计时参考使用。
2.2动力机器基础的容许振动标准当前国内关于动力机器基础设计的几个标准:GB50868—2013《建筑工程容许振动标准》、GB50040—96《动力机器基础设计规范》、GB50463—2008《隔振设计规范》、冶金工业部1977《制氧机等动力机器基础勘察设计暂行条例》、HG20544《活塞式压缩机基础设计规范》、SH3091《石油化工压缩机基础设计规范》、HG/T20643—2012《化工设备基础设计规范》、DL5022—2012《发电厂土建结构设计技术规定》,这些标准都根据不同类型的机器及环境要求,用容许振动线位移或容许振动速度作为控制标准。
动力机器基础的设计必须结合具体工程要求,准确选择适合的容许振动限值。
“报批稿”对机器基础振动容许标准,选择了振动速度作统一表述,根据不同类型的机器、转速,用容许振动速度作为控制标准汇总在一个表格中,统一了动力机器基础振动控制的口径,并与最近颁布的GB50868—2013基本协调一致,以供设计参考,当需要用其他指标控制时,可按给出的算式换算。
动力机器基础设计1.引言动力机器是一种将能源转化为机械能量的装置,广泛应用于各个领域。
本文将重点介绍动力机器的基础设计。
2.意图和目的动力机器的基础设计旨在确保机器的正常运转和高效能量转化。
通过合理的设计,可以最大限度地提高机器的性能和效率。
3.设计要素动力机器的基础设计主要包括以下要素:3.1.能源转换系统:能源转换系统是动力机器的核心组成部分,用于将能源转化为机械能量。
常见的能源转换系统包括燃油发动机、电动机和风力发电机等。
3.2.传动系统:传动系统用于将能量从能源转换系统传递到机械装置。
传动系统应具有良好的耐久性和高效率,以确保能量转化的稳定和顺畅。
3.3.控制系统:控制系统用于监测和控制动力机器的运行状态和性能。
控制系统应具备高度灵活性和精确性,以适应不同的工作环境和需求。
3.4.冷却系统:动力机器在运转过程中会产生大量的热能,冷却系统用于散热,保持机器的正常工作温度。
冷却系统应具备足够的散热效果,以防止机器过热而损坏。
4.设计方法动力机器的基础设计可以采用以下方法:4.1.经验法:根据过去的经验和实践,设计出适用于特定应用场景的动力机器。
经验法可以快速得到满足基本要求的设计方案。
4.2.数值模拟法:利用计算机仿真软件对动力机器进行模拟和优化。
通过数值模拟可以预测机器的性能和寿命,并进行参数调整,以获得最佳设计方案。
4.3.可靠性设计法:采用可靠性设计原理,提高动力机器的可靠性和耐久性。
可靠性设计法可以通过增强结构强度、减少故障点和引入冗余设计等措施,提高机器的工作可靠性。
5.设计考虑因素在进行动力机器基础设计时,需要考虑以下因素:5.1.功率需求:根据实际需求确定动力机器的功率大小。
功率需求直接关系到机器的能源消耗和性能表现。
5.2.空间限制:根据实际工作空间的大小和形状,设计出符合空间限制的动力机器。
合理布置机器的结构和部件,确保机器在有限的空间内能够正常运转。
5.3.安全因素:考虑机器在运行过程中的安全性。
有色冶金类动力机器基础设计要点1、概述动力机器基础是支承和固定有色冶金工厂设备的结构体,其主要任务是将设备可靠地固定设备基础的相应部位上,将设备的恒荷载、活荷载及动力荷载(水平扰力,垂直扰力)有效传递给地基。
有色冶金类工程项目中,动力机器广泛用于工艺生产的各个环节,发挥着不可替代的作用。
常见的动力机器基础的主要型式位:块体式、墙体式、框架式、箱式、坑式等型式。
动力机器基础工程设计目标,既要优化基础配置,使其地基承载能力符合要求;通过验算基组的动力作用效应,控制其振动幅值,不产生危害设备运转的地基沉降或基础的振动,不影响车间人员的正常生产和工作,满足设备正常运转的各项要求。
2、基础资料收集动力机器基础需收集的资料包括:工程地质条件、水文地质资料;车间的工艺布置图,与本设备基础相邻区域的车间建筑物基础和其他设备基础、地下构筑物和地下管网等布置图;生产厂家提供的设备型号、规格和底座轮廓图;机组布置图,设备基础轮廓平剖面图和坑、沟、孔的尺寸,埋管标高以及对地脚螺栓、预埋件、二次浇灌层的要求;设备的重心及传至基础的各种恒、活荷载值,设备动荷载值及其作用位置和方向;基础表面最高和最低温度资料;基础表面防侵蚀要求及侵蚀性介质的种类、浓度和温度等资料。
动力机器基础资料的准确性直接影响基础设计的质量。
3、荷载分类现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB*****的有关规定,有色冶金类动力机器基础荷载包括:永久荷载:机器本体重量、各种附加裝置含管道、阀门、平台等重量;基础结构自重、基础台阶上填土重量等。
可变荷载:机器的扰力、冲击力、当量荷载;操作荷载、温度作用、风荷载、机器生产附加荷载;设备安装、检修用的重型荷载;以及常遇地震作用。
偶然荷载:包括机器运行的事故荷载;以及罕遇地震的作用。
4、动力计算要点有色冶金类动力机器基础需根据动力机器的特性和类型,工艺配置,管道布置等要求,确定基础型式及各部分构件几何尺寸及相互连接要求后,简化为合理的力学简图,进行结构的动力计算和静力计算,使其满足振动限值和结构强度的要求。
搜索当前位置: 首页 > 动力机器基础设计规范数字中国全站搜索:动力机器基础设计规范时间: 2003-12-29 10:40:41 | [<<][>>]中华人民共和国国家标准动力机器基础设计规范GBJ40-79(试行)主编部门:中华人民共和国第一机械工业部批准部门:中华人民共和国国家基本建设委员会中华人民共和国第一机械工业部试行日期:1 9 8 1 年 2 月 1 日关于颁发《动力机器基础设计规范》的通知(79)建发设字第606号(79)一机设联字第1498号根据国家基本建设委员会(73)建革设字第239号通知的要求,由第一机械工业部会同有关单位共同编制的《动力机器基础设计规范》,已经有关部门会审,现批准《动力机器基础设计规范》GBJ40-79为国家标准,自一九八一年二月一日起试行。
本规范由第一机械工业部管理,其具体解释等工作,由第一机械工业部第一设计院负责。
国家基本建设委员会第一机械工业部一九九七年十二月二十九日编制说明本规范是根据国家基本建设委员会(73)建革设字第239号文通知,由我部第一设计院会同化工部、原水电阅、冶金部、建材部、六机部所属勘测、设计、科研、工厂及高等院校等二十六个单位共同编制的。
在编制过程中,根据党的路线、方针和政策,结合我国动力机器基础设计、施工及使用的实际情况,进行了比较广泛的调查研究,总结了广大工人和技术人员在生产建设和科学实验中的经验。
在编制过程中,征求了全国有关单位的意见,对其中一些主要问题,还进行了题讨论,最后会同有关部门审查定稿。
本规范共分七章和六个附录,其主要内容有:总则、设计的基本规定、活塞式压缩机、汽轮机组和电机、破碎机和磨机、锻锤、落锤、水爆清砂池、金属切削机床等动力机器基础的设计。
在试行本规范过程中,希各单位注意积累资料,总结经验。
如发现需要修改和补充之处,请将意见及有关资料寄一机部第一设计院,并抄送我部设计总院,以便今后修订时参考。
动力机器基础设计规范动力机器基础设计规范 GB50040,96 主编部门:中华人民共和国机械工业部批准部门:中华人民共和国建设部施行日期:1997年1月1日关于发布国家标准《动力机器基础设计规范》的通知建标[1996]428号根据国家计委计综(1987)2390号文的要求,由机械工业部会同有关部门共同修订的《动力机器基础设计规范》已经有关部门会审,现批准《动力机器基础设计规范》GB50040,96为强制性国家标准,自一九九七年一月一日起施行。
原国家标准《动力机器基础设计规范》GBJ40,79同时废止。
本标准由机械工业部负责管理,具体解释等工作由机械工业部设计研究院负责,出版发行由建设部标准定额研究所负责组织。
中华人民共和国建设部一九九六年七月二十二日 1 总则 1.0.1 为了在动力机器基础设计中贯彻执行国家的技术经济政策,确保工程质量,合理地选择有关动力参数和基础形式,做到技术先进、经济合理、安全适用,制订本规范。
1.0.2 本规范适用于下列各种动力机器的基础设计: (1)活塞式压缩机; (2)汽轮机组和电机; (3)透平压缩机; (4)破碎机和磨机; (5)冲击机器(锻锤、落锤); (6)热模锻压力机; (7)金属切削机床。
本规范不适用于楼层上的动力机器基础设计。
1.0.3 动力机器基础设计时,除采用本规范外,尚应符合国家现行有关标准、规范的规定。
2 术语、符号2.1 术语 2.1.1 基组 foundation set 动力机器基础和基础上的机器、附属设备、填土的总称。
2.1.2 当量荷载 equivalent load 为便于分析而采用的与作用于原振动系统的动荷载相当的静荷载。
2.1.3 框架式基础frame type foundation由顶层梁板、柱和底板连接而构成的基础。
2.1.4 墙式基础 wall type foundation 由顶板、纵横墙和底板连接而构成的基础。
浅论动力设备基础的设计摘要:由于我国经济的飞速进步,其中新建、改扩建的工业项目也随之不断增加,该种项目中都需要用到大量的动力设备,特别是在冶金、选矿与化工类工程中非常普遍的。
除了对生产厂房进行设计之外,该种动力设备的基础设计在整个设计工作是非常关键的环节。
由于其具有一定的扰力,并且会在一定程度上影响着生产技术人员、设备本身与厂房等,所以基础设计的恰当与否坚实对生产线的成功运行产生影响,设计人员也应该在设计该种动力设备基础时更加充分有效的重视国家技术经济政策的实施,并保证工程质量的经济适用。
关键词:动力设备;基础设计;质量保障1.机械动力设备的特点1.1连续性连续性是机械动力设备的一种典型特征,在企业的生产过程中,工作人员可以进行适当的休息,但机械动力设备却必须保持二十四小时连续不停的运转。
一旦因故障或误操作等原因导致连续性被打破,机械动力设备就会停止运行,进而影响到企业的正常生产,造成巨大的经济损失。
1.2危险性机械动力设备经常需要在高温、高压或者低温、低压以及强电压等恶劣环境中运行,因此操作过程往往具有较大的危险性,这就给企业的机械动力设备的优化管理工作带来了巨大的挑战。
因此,实际操作过程中必须严格按照相关的安全规章制度进行,否者很容易导致优化管理工作人员的伤亡。
1.3环境污染性机械动力设备在运行过程当中往往会对生态环境造成一定程度的破坏,例如废渣、污水、废气以及噪音等都会对环境质量造成极为恶劣的影响,还会同时损害生产工作人员的身体健康,因此机械动力设备具有环境污染性。
故此,我国政府部门根据这一情况制定了有关机械动力设备的相关条例,对设备的操作及污染物的排放进行了严格的规定,旨在降低企业生产过程对于环境的破坏程度。
1.4经济性机械动力设备的运行不仅仅涉及到机械工程的内容,还与经济学的内容有着极为重要的联系。
因为各类精密且昂贵的机械动力设备隶属于企业的固定资产,受到法律的保护,与此同时,机械动力设备在生产的过程中能够为企业提供经济效益。
动力设备基础设计参考资料Design of Structure and Foundation for Vibrating MachinesDynamic Analysis of STG Foundation Procedures and GuidanceAmerican Concrete Institute (ACI318)ASCE 7 Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures (ASCE)基本概念Vibration Modes Possible. Translations: 3. Rotation: 3一个质点有六个自由度(DOF),在外力作用下会产生六种振型(Mode)。
设备基础被认为是由多个质点组成的结构,根据需要可以建立成能任意数量的质点模型,也就会产生无数种振型和振型组合,每一种振型组合都有不同的振动频率。
根据质量参与程度(Mass Participation)的不同,通常把参与度最高的几种振型对应的频率作为基础的主频率。
只有主频率位于机器自频±20%之外,才能有效避免“共振”的产生。
Solid block base rests in the ground动力设备主要是指Turbine、Steam generator、Pump等由于机器转子围绕传动轴偏心转动产生不平衡力(Unbalanced Load,也称“扰力”)的设备,设备自有频率(Natural Frequency)和扰力大小的不同,对承载设备的基础危害程度也不相同。
结构计算的主要目的就是通过分析防止设备“共振”和偏心扰力对基础的破坏。
动力设备主要由发电机、蒸气机、变速箱、耗能压缩机、发电机、涡轮机等部分组成,相对于传动轴,不同部分有不同的频率,频率大小从100Hz-8000Hz不等,一般来讲,频率小于3000Hz的被称作低频设备,大于3000Hz的被称为高频设备。
动力设备的基础设计综述动力设备以安装工艺为标准可以分为两种,分别是:基础地面动力设备与楼面结构动力设备。
但是无论哪种设备在运行的过程中都会产生比较大的振动,会引发一系列的问题,比如:设备无法正常运行、墙体开裂、设备的地脚螺栓脱离地面、影响吊车运行等。
这一问题的解决措施就是使用科学的方法对动力设备的基础进行设计。
笔者结合多年的工作经验,对动力设备的基础设计进行如下分析,以期为动力设备基础设计的完善产生一定的参考价值。
一.动力设备基础设计流程第一,以样本与规范为基础对基础设备的外形进行确定;第二,以设备样本为基础对设备静力荷载分布、扰力大小、扰力方向和扰力频率进行明确;第三,对基组总重心的规范性与基础地面形心偏心距的规范性进行核实;第四,对基础的自振频率进行计算,尽量避免其在共振区工作,但是在实际的工作过程中,让其完全脱离共振区是不实际的,只能通过合理的计算让其尽量的远离共振区。
第五,对基础振幅进行计算,对其范围的规范性进行检验。
第六,对框架式基础和墙式基础,要对结构在动力作用下承受的能力进行计算,如不符合要求,要对其进行修改。
二.扰力类型分析设备类型不同,扰力形式也不同。
以设备扰力与水平面的关系进行划分,可以将其划分为四种类型,分别是:垂直往复振动、绕垂直轴扭转振动、水平往复振动、绕水平轴扭转振动。
如果设备结构比较复杂,上述扰力形式也会发生耦合现象,比如设备出现水平往复振动扰力,其偏心有可能就会发生水平扭转转动。
在耦合作用下,各个方向上的扰力与频率及各个类型的扰力与频率会相应的增加,设备振动频率的分布范围会扩展,设计难度也会相应的增加。
因此,在对动力设备进行基础设计时,要尽量避免耦合现象的出现。
三.频率计算动力设备基础设计中对于频率的计算可以分为两种,其一是实测,其二是理论计算。
在实际的设计过程,利用实测数据进行对比分析得出的结果的可靠性比较高。
但是实际的设计过程中,对于频率计算的主要方法还是理论计算。
动力设备的基础设计综述摘要:动力设备以安装工艺为基准,可以分为路面动力设备和房屋构造动力设备两类。
但一切设备在运行中会产生较大的震动,造成设备无法正常运行、墙面开裂、设备地脚螺丝距地、危害起重设备运行等一系列问题。
这个问题解决方案采用的是科学的办法设计动力设备。
小编融合多年以上工作经验,对动力设备设计展开了下列剖析,以求对动力设备设计的完善产生一定的实用价值。
关键词:动力设备;安装工艺;设计一、动力机器基础的定义动力机器设备的设计与别的零部件设计明显不同,其核心区别取决于动力机器设备的上部得到了机械设备传达的动力的功效。
这一动力也会引起自已的振动,也会影响到周边建筑物振动。
国家标准《动力设备基本设计标准》(CTB50040-96 (下称《动规》 ) )所规定的机械结构设计基本要求动载荷所引起的振动震幅不得超过某一规定值。
二、动力机器基础设计的原则和规定(1)应考虑机器与基础以及地基土的共同作用;(2)动力基础不宜与建筑物基础相连接;(3)如基础振幅超过《动力机器基础设计规范》的限值,或对周围人员、设施产生有害的影响时,应采用合理的消振、隔振措施;(4)基础应避免不均匀沉降;(5)基础设置在整体性较好的岩石时,应采用锚桩或锚杆基础;(6)机器底边缘至基础边缘应保留一定的距离;(7)动力基础的地脚螺栓应符合一定的规定;(8)基础混凝土强度和钢筋强度应满足一定的要求;(9)重要的或对沉降有严格要求的机器,应设置永久沉降点;(10)机组的总中心与基础底面形心宜位于同一垂直直线上;(11)机组的自振频率与机器的转动频率之比应小于0.75或者大于1.25,即便机组在运转时离开共振区;(12)动力机器基础不宜直接建于可液化的土层上。
三、动力机器基础设计步骤(1)资料收集:机器的型号、转速、功率、外形尺寸、底座形式、管道、重心位置、自重、环境对振动的要求;(2)由机器振动特点确定基础形式;(3)按机器的布置要求、地基承载力初设其外形尺寸、埋深,最终确定合理方案;(4)静力验算包括荷载与地基沉降验算;(5)动力验算包括动力计算和确定动力参数;(6)强度验算、配筋。
动力机器基础设计指南概述及解释说明1. 引言1.1 概述动力机器基础设计是指在各类机械设备、装置和系统中,为确保其正常运行和安全性而进行的设计过程。
良好的动力机器基础设计能够提高设备的性能和效率,减少可能出现的故障和损失,同时满足安全要求。
1.2 文章结构本文将阐述动力机器基础设计的重要性、基本原则以及相关步骤和方法。
首先将介绍动力机器基础设计对设备运行的重要影响,接着讨论坚固稳定性、合理布局以及材料与制造选择等基本原则。
然后将详细说明确定需求和规范、进行荷载分析和计算以及设计合理尺寸与结构方案的具体步骤和方法。
最后进行总结,并给出一些进一步研究的建议。
1.3 目的本文旨在为读者提供一个全面而系统的动力机器基础设计指南,帮助读者了解该领域的重要概念、原则和方法,以便能够在实际工作中进行合理而有效的动力机器基础设计。
通过阅读本文,读者将能够更好地理解动力机器基础设计的意义和必要性,掌握相应的设计原则和方法,从而提高工作效率、减少故障风险,实现设备运行的安全可靠。
2. 动力机器基础设计的重要性2.1 提高性能和效率动力机器基础设计的一个重要目标是提高其性能和效率。
一个合理设计的基础可以确保机器在运行时能够稳定地工作并产生所需的功率输出。
通过考虑荷载、材料和结构等因素,我们可以确保机器在使用过程中尽可能少地消耗能量并最大限度地发挥功效。
2.2 减少故障和损失良好的动力机器基础设计可以帮助减少故障和损失。
当机器没有适当的支撑或固定时,可能会导致共振或不均匀分布荷载,这可能降低机器的寿命,并增加维修次数和成本。
而合理的基础设计可以提供足够的刚度和稳定性,从而减少设备故障和损坏的风险,延长设备寿命。
2.3 满足安全要求动力机器基础设计还需要满足安全要求。
一个合格的基础设计应考虑到机器运行期间可能出现的振动、噪音、热量等问题,并采取相应措施来保护人员的安全和健康。
同时,基础设计应符合相关安全标准和规定,以确保在操作过程中尽可能降低事故风险。
钢结构楼面动设备基础设计摘要:工业的发展促使动力机器布置在多层钢结构楼面上得以应用,但是动设备的振动给建筑物本身带来潜在的影响,本文从动力机器的分类出发,相关动设备的基础类型和要求,并具体给出了动设备基础设计的步骤。
关键字:动力机器;基础设计;水平扰力随着工业的发展,钢结构厂房中大型动力机器设备(如大容量或超高压压缩机、高转速汽轮机等)不断得到应用,动力机器产生的振动会随着基础传导到建筑物上,对人们的生产生活带来不便。
因此,在进行动力设备地基基础设计时,一方面要控制机器本身产生的振动;另一方面也要尽量减少或消除对周围环境产生的振动影响。
1动力机器的分类动力机器通常按机器在运转时产生的动力特性分类。
很多机器运转时产生的动力并不大,例如多数金属切削机床,中、小型电动机等,无需特殊考虑动力问题。
但有的机器运转时产生较大动力,必须专门考虑动力问题,如设计不当,不仅影响机器本身的正常运转,而且使工作人员操作条件恶化,影响身心健康;同时,过大的振动通过地基土传到附近房屋,影响人们的正常工作和生活,造成精密机床、仪器仪表不能正常使用。
这类机器称为动力机器。
各类动力机器的动力和振动是不同的,可根据振动特点分为周期性作用的机器和间歇性作用或冲击作用的机器。
2动力机器基础类型块式、框架式及墙式是动力机器基础的三种结构类型。
块式基础用得最广泛,适合多种类型的机器,如曲柄连杆类、锻锤、电动机、轧钢机和金属切削机床等。
基础设有坑、沟、洞,以便安装机器、布置设备和管道,或维修等用,其位置和尺寸由机器制造厂提供。
块式基础的刚度很大,振动主要由地基弹性变形引起。
由底板、顶板、立柱构成的框架式基础。
立柱之间供附属设备安放。
在顶板安装机器和工作平台。
对于高转速的机器(n>3000r/min),可不考虑地基弹性影响。
框架式基础的动力计算按多自由度体系,采用结构动力学方法。
容许振动用振幅控制即便产生共振,只要振幅满足容许值要求就可以。
动力机器基础设计地基动力特征参数的选用浙江国土工程勘察有限公司华维松浙江泛华工程有限公司勘察院汪永森一、概述动力机器基础设计与其它结构物基础设计有着明显不同,其主要区别在于动力机器基础上部作用有由机器传来的动力。
由于这种动力引起基础本身的振动,甚至影响到周围建筑物的振动。
国标《动力机器基础设计规范》(CTB50040-96)(以下简称《动规》)确定的机器基础设计要求是使基础由于动荷载而引起的振动幅值,不能超过某一限值。
这个限值的确定主要取决于:保证机器的正常运转以及由于基础振动所产生的振动波,通过土体的传播,对附近的人员、仪器设备及建筑物不产生有害的影响。
机器在运转过程中,必然会产生动力荷载,按其动力作用的时间形式不同,大致可以分为三类:一类是旋转式机器的动荷载;一类是往复式机器的动荷载;一类是瞬态脉冲动荷载(冲击荷载)。
动力机器基础设计的一般原则,除了要保证相邻基础不受其动力作用而产生过大的沉降(或不均匀沉降)外,还要求动力机器基础本身能满足下式要求:P≤γff式中:P——基础底面地基的平均静压力设计值(KPa)——地基承载力的动力折减系数;γff——地基承载力设计值(KPa)动力基础设计时,应取得下列资料:1、机器的型号、转速、功率、规格及轮廓尺寸图等;2、机器自重及重心位置;3、机器底座外郭图、辅助设备、管道位置和坑、沟、孔洞尺寸及灌浆层厚度、地脚螺栓和预埋件的位置等;4、机器的扰力和扰力矩及其方向;5、基础的位置及其邻近建筑物的基础图;6、建筑场地的地质勘察资料及地基动力试验资料。
其中第6条就是地质勘察部门所要提供的资料。
动力机器基础勘察要求较高,除了需要提供一般建筑勘察所需的岩土试验成果外,还要提供地基动力特征参数,这些参数主要包括以下9项:①天然地基抗压刚度系数;②地基土动弹性模量;③地基土动剪变模量;④动泊松比;⑤天然地基地基土动沉陷影响系数⑥桩周土当量抗剪刚度系数;⑦桩尖土当量抗压刚度系数;⑧天然地基竖向阻尼比;⑨桩基竖向阻尼比。
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1.工程范围................................................. ..................22.参照标准................................................. (2)3.设计要求................................................. ..................24.材料要求................................................. ..................35.材料送审...................................................................76.施工地基承载力特征值fa=180kpa;采用c30混凝土,设备基础高度250mm,钢筋采用i级钢(hpb300)根据所提资料计算160t冲床设备基础的承载力计算,设备基础根据设备脚架尺寸每边向外扩300mm进行计算。
160t冲床设备基础示意图如下图所示设备基础示意图3.计算过程3.1设备基础正截面受压承载力计算(根据gb50010-20xx中6.2.15)0.9*fc*a=0.9*14.3*1000000*a=12.87*106an=1.35*g1*a=1.35*105*a 即设备基础正截面受压满足要求3.2设备基础正截面受弯承载力计算(仅计算长度方向,取土重度gma=20kn/m3,混凝土保护层厚度取30mm)pk=g1+g2=1.0*105+25*1000*0.25=106.25kpa 单位宽度基地净反力p=1.35*(g1+g2-gma*h)=1.35*(106.25*103-20*103*0.25)= 136.7kn/m。
动力基础设计地基和基础计算规定3基本规定3.1一般规定3.1.1动力机器地基基础的设计应满足下列性能要求:1在静力荷载作用下,应满足地基和基础承载能力及变形要求;建造在斜坡上或边坡附近的动力基础,尚应满足稳定性要求;2在地震作用下,应满足地基和基础抗震承载能力要求、基础抗震稳定性要求;3在振动荷载作用下,应满足地基和基础承载能力的要求、基础容许振动的要求;周边环境对振动控制有要求时,尚应满足环境振动、人员舒适度和设备正常工作的要求。
3.1.2动力机器基础的形式,应根据动力机器类型和型号、工程地质条件、振动响应控制要求等综合确定。
3.1.3动力机器基础设计时,应避免基础产生过大或不均匀沉降。
3.1.4重要或对沉降有严格要求的机器,在基础上应设置永久的沉降观测点;在基础施工、机器安装及运行过程中应定期观测和记录。
3.1.5动力机器基础不宜采用液化土、软土地基作为天然地基持力层;局部存在液化土、软土地基时,宜进行地基处理;大型和重要动力机器基础应进行地基处理或采用桩基础。
3.1.6动力机器基础设置在整体性较好的岩石上且采用锚桩(杆)基础时,应按本标准附录A 的规定设计。
3.1.7动力机器基础与建筑物的基础、上部结构以及混凝土地面宜分开。
3.1.8当置于天然地基的动力机器基础与毗邻建筑物基础的埋深不在同一标高时,基底标高差异部分应回填夯实。
3.1.9当管道与机器连接而产生较大振动时,连接处应采用减振或隔振措施。
3.1.10当动力机器基础的振动不满足人员健康、生产过程、仪器设备正常工作的容许振动标准及影响建筑物的长期使用寿命时,应采用隔振措施。
3.2材料及构造规定3.2.1动力机器基础宜采用整体式混凝土结构,混凝土强度等级不宜低于C30,当大块式或墙式基础不直接承受冲击荷载或按构造要求设计时,混凝土的强度等级可采用C25。
3.2.2动力机器基础的受力钢筋应采用HRB400、HRB500钢筋,其他部位可采用HRBF400、HRBF500钢筋,钢筋的连接不宜采用焊接接头。
动力机器基础设计地基动力特征参数的选用浙江国土工程勘察有限公司华维松浙江泛华工程有限公司勘察院汪永森一、概述动力机器基础设计与其它结构物基础设计有着明显不同,其主要区别在于动力机器基础上部作用有由机器传来的动力。
由于这种动力引起基础本身的振动,甚至影响到周围建筑物的振动。
国标《动力机器基础设计规范》(CTB50040-96 (以下简称《动规》)确定的机器基础设计要求是使基础由于动荷载而引起的振动幅值,不能超过某一限值。
这个限值的确定主要取决于:保证机器的正常运转以及由于基础振动所产生的振动波,通过土体的传播,对附近的人员、仪器设备及建筑物不产生有害的影响。
机器在运转过程中,必然会产生动力荷载,按其动力作用的时间形式不同,大致可以分为三类:一类是旋转式机器的动荷载;一类是往复式机器的动荷载;一类是瞬态脉冲动荷载(冲击荷载)。
动力机器基础设计的一般原则,除了要保证相邻基础不受其动力作用而产生过大的沉降(或不均匀沉降)外,还要求动力机器基础本身能满足下式要求:P=Y f f式中:P—基础底面地基的平均静压力设计值(KPa丫 f 地基承载力的动力折减系数;f ――地基承载力设计值(KPa动力基础设计时,应取得下列资料:1、机器的型号、转速、功率、规格及轮廓尺寸图等;2、机器自重及重心位置;3、机器底座外郭图、辅助设备、管道位置和坑、沟、孔洞尺寸及灌浆层厚度、地脚螺栓和预埋件的位置等;4、机器的扰力和扰力矩及其方向;5、基础的位置及其邻近建筑物的基础图;6、建筑场地的地质勘察资料及地基动力试验资料。
其中第6条就是地质勘察部门所要提供的资料。
动力机器基础勘察要求较高,除了需要提供一般建筑勘察所需的岩土试验成果外,还要提供地基动力特征参数,这些参数主要包括以下9项:①天然地基抗压刚度系数;②地基土动弹性模量;③地基土动剪变模量;④动泊松比;⑤天然地基地基土动沉陷影响系数⑥桩周土当量抗剪刚度系数;⑦桩尖土当量抗压刚度系数;⑧天然地基竖向阻尼比;⑨桩基竖向阻尼比有关地基动力特征参数如何选择,应考虑哪些因素,如何应用等方面的专题论文很少,有的勘察人员不知道这些参数如何提供, 提多大合适,感到困惑不解。
本文通过位于萧山经济技术开发区的“通用电气亚洲水利项目”这一大型工程的详细勘察,按照设计要求,结合场地地质条件,经过公式计算,通过地质类比法,现场测试,参照《动力机器基础设计规范》提供了设计所需的动力参数,施工中又进行了检测,还进行静力触探对比试验,并对试验成果进行评价达到了设计要求。
二、工程概况及地质条件该工程位于萧山经济开发区,主体建筑物为1栋机器制造联合厂房,单层高24.9m。
1栋二层办公楼及其辅助建筑物;(1、液氧站2、空压站3、废水处理4、油化库等)还有动力机器基础,总建筑面积60400平方米。
(一)重型厂房、动力机器基础的特点及对勘察的要求1、重型厂房一层高24.9m,框架结构,屋顶轻钢结构,柱网是12X24m厂房内设有两台150T行车,柱下最大轴力设计值8000KN/ 柱。
2、动力机器基础,基础形式以实体(大块)式基础为主,最大基础面积20X20m基础砌置深度4.0m,设计单桩竖向承载力3650KN/柱,主要设备:液压试验台200〜400T油压机,数挖镗洗床,三辊卷板机,其它车、洗、镗、立式钻床等振动方式以垂直振动为主,也有水平回转,大型动力设备基础,拟采取隔振消振措施,对重型厂房,动力设备基础设计拟采用桩基础,办公楼、辅助厂房设计拟采用天然地基。
3、设计对勘察的要求:1、查明勘察场地的岩土分层、埋深结构构造、工程性质。
2、对天然地基、桩基持力层作岩土工程条件评价,并对桩基型式及持力层提出建议。
3、对岩土的物理力学性质除按常规提供试验参数以外,要求提供动力特性参数。
4、动力机器基础要求查明在静力作用条件下的稳定性,变形性质和承载力,尚要查明地基在动力(反复荷载) 作用条件下的动力稳定性,变形性质,承载力和地基土的各项动力参数。
5、要求提供如下动力特征参数。
(a)天然地基抗压刚度系数Cz( KN/吊)(b)天然地基阻尼比Ez(c)地基的动弹性模量Ed ( KPa(d)地基的动剪变模量Gd( KPa(e)动泊松比V(f)桩基阻尼比Z pz(g)桩周土当量抗剪刚度系数Cpr( KN/n3)(h)桩尖土当量抗压刚度系数Cpz(i )地基土动沉陷影响系数B(二)勘察工作的布置1、根据勘察任务书和有关规范《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)、浙江省标准《建筑地基基础设计规范》(DB33/1001-2003);《动力机器基础设计规范》(GB5004-96、《地基动力特征测试规范》(GB/T50269-97)等制订本工程的勘察大纲。
首先我们搜集了勘察场地附近的工程地质资料,有针对性的确定了勘探孔的深度和原状土样、标准贯入试验、重[U]型动力触探试验,波速试验的层位、数量、确定室内土工试验项目,以及需提供上述动力特性参数需进行的测试和试验手段。
1 )根据勘察场地已有的地层资料,厂房和设备基础的设计总平面布置图,按岩土工程勘察规范桩基勘察要求和动力机器基础设计规范要求;动力机器基础地基的勘察可与建筑物地基勘察一起进行。
勘探点是沿建筑物轮廓线结合网格状布设,勘探点、线间距24m共布设勘探点162个,其中机钻孔99个,静力触探孔63个,控制性孔11个要求钻进圆砾层以下5m预计孔深70m (圆砾层厚12m)。
技术性孔58个,要求钻进圆砾层5-10m, —般性孔30个要求钻进圆砾层5-8m,静力触探孔要求达到圆砾层顶板为止,取原状土样700件,波速试验3组(单孔法)。
2)勘察工作的目的在于了解拟建场地岩土的工程条件,地基土的构成,物理力学性质及动力性质,特别是软土和可能液化的饱和粉土、砂土的分布情况。
场地土层自上而下为:三、地基动力特征参数的选用地基动力特征参数,是动力机器基础振动和隔振设计以及在动荷载作用下各类建筑物、构筑物的动力反应及地基动力稳定性分析必需的资料。
动力特征参数可由现场试验确定。
当无条件进行试验并有经验时可按《动力机器基础设计规范》规定确定。
本工程按照设计要求,结合场地地质条件,参照《动规》,通过地质类比法,现场波速测试和公式计算提供了设计所需的地基动力参数,满足了设计要求。
1、天然地基抗压刚度系数Cz:按天然地基地基土承载力标准值(f k)求取。
2、天然地基阻尼比E z,《动规》指出由现场试验确定,但由于一般现场不具备测试条件且影响阻尼比的因素较多,而它仅对在共振区,振动时的振幅起着决定性作用。
所以《动规》参照了实测资料,取阻尼比为一定值。
(阻尼比为阻尼系数与临界阻尼系数之比)。
3、天然地基土动沉陷影响系数B i :参照《动规》,先划分地基土类别,再提供 B i值。
天然地基土层为粉土,f k V 160Kpa, 对照地基土类别,属于四类土,取B 1=3.0。
4、桩基(预制桩)竖向阻尼比E pz,根据《动规》的建议,对预制桩和打入式灌注桩桩基阻尼比可按下列数值采用: E pz=0.205、桩周土当量抗剪刚度系数Cpr :参照《动规》,结合土层性质及原位测试成果(动探、静探、波速测试)和土工试验成果,综合分析后确定6、桩尖土当量抗压刚度系数Cpz:参照《动规》,分别提供二层桩尖持力层的Cpz值。
7、地基土动弹性模量Ed:根据原位测试和土工试验成果,参照其它已建工程的Ed值,分别提出各土层的Ed值8、地基土动剪变模量Gd9、地基土动泊松比v具体本工程的动力机器基础设计参数见表一动力机器基础设计参数一览表表1 通用电气亚洲水利项目四、基础设计及跟踪服务1、参加设计施工交底会,会上设计谈了重型厂房及动力设备基础拟采用①600的高强度(PHC预应力管桩,整个厂房和动力设备基础计布桩1245根,其中重型厂房762根,动力设备基础及辅助厂房483根。
并以5层圆砾为桩基持力层,桩长约50m根据岩土分布情况及桩长设计准备采用锤击沉桩。
会上我们对设计采用锤击沉桩方案提了几点建议:1)5层圆砾顶板东西向有一定起伏,建议分区、分段设计桩长,并在沉桩施工中以桩长和贯入度双向控制。
2)场地14m以浅为饱和粉土、粉砂沉桩过程中要采取防液化措施。
如:合理设计打桩路线,控制沉桩速率。
3)预应力管桩是种挤土型桩,在沉桩施工中会产生挤土效应,使周边桩挤偏,对周围环境和建(构)筑物造成一定影响,建议采取防挤土措施。
如:打应力释放孔、挖应力释放沟,并在施工过程中对周围环境和建(构)筑物严密进行变形监测。
2、参加沉桩施工中出现的一些问题的讨论会,对基坑开挖参加基坑验槽。
3、沉桩施工结束后,发现群桩基础,有部分桩桩长未达设计要求也就是桩端未达5层圆砾。
据了解这些桩是群桩基础最后施工的1-2支桩(最大动力设备基础最多布桩56根)。
这些桩虽然桩长未达设计要求,但贯入度均已满足设计要求,80锤最后三阵击,每阵击(10击)不超过3-5cm,实际每阵击是小地3cm最后在这些桩中抽查6根桩,做静载荷试验单桩竖向极限承载力5200KN满足设计要求,桩的沉降变形也满足设计要求。
据我们分析认为是预应力管桩在沉桩过程中产生挤土效应,使周边的土产生挤密,联系勘察场地的地基土分布情况,上部14m以浅为粉土、粉砂、粉质粘土夹粉砂挤土后,挤密效果比较明显,为了证实这一点,我们建议在这6支试桩边上再进行静力触探试验,以与施工图勘察的静力触探平均qc值进行对比,试验对比结果,浅部(14m以浅)粉土、砂土,平均qc值提高30流右,中部淤泥质土平均qc值没有提高,其值基本与施工图勘察平均qc值持平,下部4层粉砂、粉质粘土夹粉砂,平均qc 值提高约20%试验结果表明,沉桩施工后地基土的强度有所提高。
五、结束语1、本文对动力机器基础的勘察,地基土动力特征参数的提供作了简要介绍。
2、在预应力管桩(沉桩)施工中产生的挤土效应,通过现场试验,提出了定量的概念。
上述资料对勘察设计施工单位有一定的参考价值。