汽轮机基础结构设计要点

框架式汽轮机基础设计要点

一、顶板设计

(1)顶板应有足够的质量和刚度，应加大扰力作用点下构件的质量，以减小基础的振动。

(2)顶板各横梁的静挠度宜接近，以保持轴系的平直，改善基础的动力性能。

(3)顶板的外形和受力应简单，尽量采用外形规则的矩形或T形截面，并宜避免偏心荷载。

(4)顶板的挑台应做成实腹式，其悬出长度不宜大于1.5m，悬臂支座处的截面高度，不应小于悬出长度0.75倍。

(5)励磁机处宜增大顶板构件的断面，以防局部振动过大。

(6)顶板四周应留有变形缝与其他结构隔开。

(7)汽机底座边缘至顶板边缘的距离不宜小于100mm。在汽机底座下应预留二次灌浆层，其厚度不宜小于25mm。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。

(8)基础顶面的二次灌浆层厚度大于50mm时，可在基础顶面预留直径φ8~10mm、间距200~300mm的插筋，以保证基础砼与二次灌浆层结合牢固。

(9)基础顶面四周边缘及沟道边，一般可设置50~75mm的角钢保护，以防止边缘损坏。

二、框架柱设计

(1)柱子一般采用矩形截面，在满足强度和稳定性要求的前提下宜适当减小柱的刚度，但其长细比（L0/b）

L0——柱计算长度，按《GB 50010 -2010》表6.2.20-2中的现浇楼盖底层柱确定

b——矩形截面的短边尺寸

(2)柱子截面刚度EA宜与其上荷载成相同比例值。

(3)柱主筋在底板内的锚固：当底板厚度≤1.2m时，柱主筋均应伸至底板底部钢筋网上，；当底板厚度＞1.2m时，柱主筋可只将一半的柱主筋伸至底板底部钢筋网上，另一半在底板内达到直线锚固长度即可。

(4) 柱主筋在顶板内的锚固：直线锚入顶板内，钢筋伸至顶板顶。

(5)可设2~3道施工缝，各设在柱顶、柱脚及零米附近。施工缝处理：预留φ8@200的钢筋，长600mm，插入300mm；浇灌前应凿毛混凝土表面，湿润清扫干净后，坐一层掺有胶结剂的水泥净浆。

(6)中间柱子与横梁可不在同一平面，适当移动柱子的位置有时可明显改善基础的动力特性。

三、平板式基础底板设计

(1)底板应有一定的刚度，可嵌固柱子，并将荷载均匀传递给地基，底板的刚度对调整不均匀沉降起一定的作用。

(2)底板厚度对其动力特性影响不大，不宜过厚；底板的厚度，对中转速机组（1000＜n≤3000r/min）可取基础底板长度的1/15~1/20 ，对高转速机组（3000r/min＜n）可取基础底板长度的1/10~1/15，底板厚度不应小于柱截面的边长，也不应小于800mm。

(3)当底板厚度h≤1.2m时，底板双层双向配筋；当1.2m＜h≤2m时，底板中部设一层构造钢筋网（φ16~20@600~900）；当2m＜h≤3m时，设两层；当3m＜h≤4m时，设三层。(4)汽机基础应独立布置，底板四周应留有变形缝与其他结构隔开。中间平台宜与基础主体

结构脱开，当不能脱开时，在两者连接处宜采取隔振措施。必要时，汽机底板上允许设置加热器平台和地下室楼板的柱子。

(5)基础底板的埋深对体系的刚度和阻尼都有影响，埋置基础四周的地基土对提高地基刚度和阻尼有一定的作用。

(6)汽机基础及毗邻建筑物基础置于天然地基上，当能满足施工要求时，两者的埋深可不在同一标高上，但基础建成后，基底标高差异部分的回填土必须夯实。

(7) 基组的总重心与基础底面形心宜位于同一竖线上，当不在同一竖线上时，两者之间的偏心距和平行偏心方向基底边长的比值不应超过3%。(机组对中要求，除可防止机组偏沉外，在动力计算中，还可将竖向振动与水平回转耦合振动分别计算，即“对中”可视为上述两类振动互不相关的必要条件。)

四、地基处理

(1)高压缩性土处理：加厚底板不能避免产生不均匀沉降，一般采取人工地基、加大基底面积、地基预压或采用箱型结构底板。

(2)当基础建在高、中压缩性地基上时，应在运转层和零米层柱上分别设置永久的沉降观测点。沉降观测五个阶段：底板施工完后、基础全部施工完后、机器安装完后、试运行期间、投产后如发现有问题时。

(3) 湿陷性黄土地基，需整片换填处理。防止投产后地下管道漏水，导致未处理的黄土地基发生湿陷。

(4)人工砂垫层地基，需保证施工质量，高密度压实。防止机器长期振动作用下基底脱空，造成基础偏沉，振动过大。

(5)采取毛石砼垫层时，须待毛石砼终凝后，再浇注砼基础，以保证垫层不参与基础振动。

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五、材料及配筋

(1)钢筋宜采用Ⅰ、Ⅱ级钢筋，不宜采用冷轧钢筋。受冲击力较大的部位，宜采用热轧变形钢筋。钢筋连接不宜采用焊接接头，宜采用机械连接接头。

(2)承受重复荷载作用，基础混凝土强度等级不应低于C30。

(3) 二次灌浆层应采用具有早强、微膨胀、流动性好的灌浆材料。

(4)固定机器设备的锚固螺栓，通常采用预留孔方式，需埋设钢套管。

(5)钢筋的接头不得采用绑扎，宜优先采用焊接或机械连接。

(6)基础各构件的最小配筋率，可按现行钢筋混凝土规范选用，当柱断面边长超高2m时，可适当减小。

(7)基础顶板的纵、横梁应考虑由于构件两侧温差产生的应力，可在梁两侧分别配置温度钢筋，每侧配筋百分率为0.1%；100MW及以上机组每侧配筋百分率为0.15%。

(8)基础上部纵、横梁及柱子的配筋，需沿外围设有封闭式钢箍。

(9)梁柱节点为刚接节点，梁钢筋向下弯折锚入柱内。

(10)出线小室墙上有电气瓷瓶穿过时，为防止涡流作用使砼中的钢筋受热而变形，应在涡流作用范围（瓷瓶中心往外≥500mm半径）内，每根钢筋在交接处应用绝缘材料包扎，以免钢筋

六、计算

(1)旋转式机器的扰力：P=P0sinωt 式中P0=m e eω2m e——偏心质量e——偏心距

理论上旋转式机器的转动质量是可以平衡的，实际上由于机器的设计、制造、安装和维修等因素影响，总有不平衡扰力的存在。

(2)动力计算体系：质量-弹簧-阻尼体系——假定基础为有质量的钢体，地基为无质量的弹簧，