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1、第十章 动力机器基础与地基基础抗震 10.1概述 10.2振动对地基的影响 及机器基础的设计步骤10.1概述运转时产生较大不平衡惯性力的一类机器，称为动力机器动力机器。动力机器基础设计是工业建筑设计的一个重要组成部分，也是建筑工程中一项复杂的课题，其特点首先取决于机器对基础的作用特征。动力机器常按对基础的动力作用形式动力机器常按对基础的动力作用形式分为两大类：(1)周期性作用的机器周期性作用的机器：包括匀速旋转运动匀速旋转运动的机器(例如电机、涡轮机)以及匀速旋转和往复直线运动往复直线运动的机器(例如曲柄连杆式机器、颚式破碎机)。其特点是有相对固定的周期，易引起附近建筑物或其中部分构件的共振共
2、振。(2)间歇性作用或冲击作用的机器间歇性作用或冲击作用的机器：包括非匀速旋转和非往复直线运动的机器(例如拖动电动机、遮断容量的电动机)以及冲击式运动的机器(例如锻锤、落锤)。其特点是冲击力大且无节奏。冲击力大且无节奏。10.1概述动力机器基础的结构型式主要有三种：实体式(块式)；墙式；框架式。如图10.1所示。(a)实体式 (b)墙式 (c)框架式 实体式基础实体式基础应用最广泛，通常做成刚度很大的钢筋混凝土块体；墙式基础墙式基础则由承重的纵横墙组成；框架式基础框架式基础一般用于平衡性较好的高频机器，其上部结构是由固定在底板或基岩上的立柱以及与立柱上端刚性连接的纵横梁组成的弹性体系。10.1
3、概述动力机器的动荷载必然会引起地基及基础的振动，如设计不当，可能产生一系列不良影响不良影响，例如降低地基土的强度并增加基础的沉降量，影响机器的正常运转；使机器零件易于磨损，影响其正常使用；产生噪音，严重者将影响工人健康。引起地基及基础振动的另一个重要因素是地震。10.1概述动力机器基础设计动力机器基础设计一般的动力机器在运行时都将产生振动，而振动引起的动荷载又将对机器的支承结构(基础或构架)带来动力效应。当机器的动力作用不大时(如一般的金属切削机床)，其基础可按一般静荷载下的基础进行设计并作适当的构造处理静荷载下的基础进行设计并作适当的构造处理。当动力作用较大时，应根据荷载特点进行动力基础设计
4、根据荷载特点进行动力基础设计。动力机器基础的设计涉及土建与机械两个专业，设计前需要了解各种动力机器对基础的动力作用形式、常用的动力机器基础结构型式及其设计基本要求。动力机器基础的设计基本要求动力机器基础的设计基本要求（满足强度、变形和使用功能）：(1)地基和基础不应产生影响机器正常使用的变形。(2)基础本身应具有足够的强度、刚度和耐久性。(3)基础不产生影响工人身体健康、妨碍机器正常运转和生产以及造成建筑物或构筑物开裂和破坏的剧烈振动。(4)基础的振动不应影响邻近建筑物、构筑物或仪器设备等的正常使用。10.1概述动力机器基础应满足下列一般构造要求构造要求（自学）（自学）：(1)动力机器基础宜与
5、建筑物的基础、上部结构以及混凝土地面分开。当管道与机器连接而产生较大振动时，管道与建筑物的连接处应采用隔振措施。(2)动力机器底座边缘至基础边缘的距离不宜小于100mm。除锻锤基础外，在机器底座下应预留厚度不小于25mm的二次灌浆层。二次灌浆层应在设备安装就位并初调后，用微膨胀混凝土填充密实，且与混凝土基础面结合。(3)基组(动力机器基础和基础上的机器、附属设备、填土的总称)的总重心与基础底面的形心宜位于同一竖直线上，当不在同一竖直线上时，两者之间的偏心距和平行偏心方向基底边长的比值应符合如下要求：对汽轮机组和电机基础，3%；对金属切削机床以外的一般机器基础，当地基承载力特征值fak150kP
6、a时，3%；当地基承载力特征值fak150kPa时，5%。(4)动力机器基础宜采用整体式或装配整体式混凝土结构。(5)动力机器基础的钢筋一般采用HPB235、HRB335、HRB400级钢筋，不宜采用冷轧钢筋。受冲击力较大的部位应尽量采用热轧变形钢筋，并避免焊接接头。(6)动力机器基础的底脚螺栓除了应严格按照机器安装图设置以外，还应符合以下规定：带弯钩底脚螺栓的埋置深度不小于20d(d为螺栓直径)，带锚板底脚螺栓埋置深度不小于15d。底脚螺栓轴线距基础边缘不应小于4 d，预留孔边距基础边缘不应小于100mm，当不能满足要求时，应采取加强措施；预埋底脚螺栓底面下的混凝土净厚度不应小于50mm，当
7、为预留孔时，则孔底面下的混凝土净厚度不应小于100mm，如图10.2所示。10.2振动对地基的影响及机器基础的设计步骤10.2.1振动对土性质的影响1.振动对土的抗剪强度抗剪强度的影响抗剪强度降低幅度与振源的振幅、频率及振动加速度有关。一般，振动越强烈，土的强度降低越多。10.2振动对地基的影响及机器基础的设计步骤10.2.1振动对土性质的影响1.振动对土的抗剪强度抗剪强度的影响一般，振动越强烈，土的强度降低越多。砂土含水量含水量增大，内摩擦系数的减小还要多。随着土的粘聚力粘聚力增加，振动对土的物理力学性质变化的影响将减小。同条件振动，干砂内摩擦系数减小幅度比一般粘性土大，但振动对灵敏度较高的
8、软粘土影响较大。10.2振动对地基的影响及机器基础的设计步骤10.2.1振动对土性质的影响2.振动作用下土的压密10.2振动对地基的影响及机器基础的设计步骤10.2.1振动对土性质的影响2.振动作用下土的压密10.2振动对地基的影响及机器基础的设计步骤10.2.2 振动作用下地基的承载力动力机器基础底面地基的平均静压力值应符合下式要求：(10-1)式中：pk基础底面地基的平均静压力标准值(kPa)；fa修正后的地基承载力特征值(kPa)；f 地基承载力的动力折减系数，其值与基础的动力作用形式有关：对旋转式机器基础，可采用0.8；对锻锤基础，按公式(10-44)计算；其他机器基础可采用1.0。(10-44)式中：a基础的振动加速度(m/s2)地基土动沉陷影响系数10.2振动对地基的影响及机器基础的设计步骤10.2.3 动力机器基础设计的一般步骤(1)收集设计技术资料 机器、建筑场地的工程地质勘察资料等。(2)确定地基动力参数确定地基动力参数 地基动力试验资料(3)选择地基方案 软土、湿陷性黄土、饱和细砂或粉砂(4)基础的结构型式及材料。(5)确定基础的埋置深度及尺寸(6)校核地基承载力(7)进行基础的动力计算进行基础的动力计算往往结合模型试验进行往往结合模型试验进行