浅谈动力基础设计

　　摘要：动力设备对于结构的影响非常大，如何处理好这类问题在工业设计中非常重要。分清动力设备的类型，荷载作用类型，按规范的要求设计基础。本文前面讲了动力设备与厂方的相互关系，如何处理，后面以冶金厂方中的破碎机为例，进行了简单的设计介绍。

　　关键词：动力基础；振动；荷载类型；破碎机基础

　　Abstract: Power equipment for the influence of the structure is very big, how to deal with this kind of problem in the industrial design is very important. Distinguish between the power equipment of the type, type load, according to the requirement of the specifications design basis. The earlier told the power equipment and their mutual relationships, how to deal with, behind the crusher by metallurgy the manufacturer as an example, and make a simple design is introduced.

　　Key Words: Power foundation; Vibration; Load type; Crusher foundation

　　中图分类号：   O313            文献标识码：A               文章编号：

　　一、动力机器基础的定义

　　首先我们要了解什么是动力机器基础：动力机器基础与其他结构物基础的主要区别，在于基础上部作用由机器传来的动力（一般称为扰力），这种动力可以是瞬间的冲击（如锻锤或落锤基础），也可以是稳定的正弦波的击力。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。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）。

　　工业设计中的动力设备类型较多，如风机、泵类、电机、汽轮机、破碎机、振动筛等。根据工艺需要有的需要安装在地面基础，有的则需要安装楼面结构上。从土建专业的角度出发，希望振动设备最好和主体结构脱开，或者单独立于地面上。对扰力很大的动力设备，如不采取特殊措施，不宜安装在与厂方主体结构相连的楼面上，以免产生共振，或者对结构本身振动破坏。即使是与操作层同标高的框架式(或墙式)基础(如大型破碎机)也应自成体系,与厂房主体结构设缝脱开。相关规定指出当厂房内设有低频且扰力较大的设备时，应当采取措施防止其与厂房结构共振，对设有锻锤类厂房的屋面还要考虑由于振动引起的附加荷载。长期以来,国家标准图集《梯形钢屋架》便一直采用这个方法来考虑有较大振动设备车间的屋面附加荷载问题，该方法简单、实用,受到设计人员的欢迎。实际工程中由于振动引起的问题并不少见。如设备本身无法正常工作、地脚锚栓被拔出、墙体开裂、预应力大型屋面板板缝间灌缝材料脱落、影响吊车运行等,甚至厂房报废。正确设计振动设备基础是保证安全生产和正常使用的重要环节,是工业建筑结构设计的一个主要内容。

　　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。

　　四、举例说明

　　以下以破碎机为例简单介绍动力机器基础设计。

　　破碎机分为旋回式、颚式、圆锥式、锤式和反击式等。

　　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）机器底座外廓图、辅助设备、管道位置和坑、沟、孔洞尺寸以及灌浆

　　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。

　　除上述资料外还应由机器制造厂提供以下资料：

　　破碎机、电机的相互位置及传动方式；

　　破碎机扰力作用的位置。

　　设计时基础宜采用钢筋混凝土结构，其形式可为大块式、墙式或框架式。

　　墙式基础各构件尺寸应符合规范规定：

　　基础顶板的厚度不宜小于600mm，且不小于顶板跨度的1/6；

　　顶板的悬臂长度不宜大于1500mm；

　　纵墙的厚度不宜小于400mm，高厚比不宜大于6；

　　横墙的厚度不宜小于500mm，高厚比不宜大于4；

　　基础底板厚度不宜小于600mm，且不宜小于墙厚；

　　基础底板悬臂长度不宜大于2.5倍底板厚度；

　　注：纵墙系指与破碎机扰力方向平行的墙，横墙为与破碎机扰力垂直的墙。

　　框架式基础的底板宜采用平板，其厚不应小于600mm；

　　两台至三台破碎机可设置在同一基础上，构成联合基础，其底板厚度不应小于800mm。

　　地基动力参数是动力基础设计的关键参数，设计用到的动力基础参数主要有地基（桩基）刚度和阻尼比。确定方法：规范或验算公式。

　　总之，动力机器基础设计应特别注意各方面的因素，考虑全面，算全、算细，才能把动力机器对其他构筑物的影响降到最低。