地基第6章动力机械基础

动力机器基础的设计和建造是建 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。在机器基础中，动荷载在 很长的时间内重复作用，除了确 定机器一基础一土系统的自振频 率外，机器在工作时的振幅是机 器设计时要决定的最重要的参数。


目前规范规定的需要进行动力计算 的基础，其设计要求是使基础由于 动荷载而引起的振动幅值，不超过 某一极限值，即规范所规定的最大 允许值。 这个限值主要取决于：保证机器的 正常运转，以及由于基础振动波通 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。


2、不使地面振动传播太广，以致 影响邻近环境。这一点可以通过计 算地面振幅并采取隔振措施来控制。 3、不使基础自身的振幅超过机器 正常运转所容许的振幅。这一点可 以通过计算基础振幅来控制。


4、对某些精密机器，还必须通过 隔振措施以保证外界振动不干扰 机器的正常工作。 因此，设计机器基础时，除对基 础进行静载下的设计外，还须对 基础在动力效应下的反应进行分 析。
汽轮发电机组
汽轮机－核电站


2．间歇性作用或冲击作用的机 械：锻锤、落锤等，工作速度 通常为每分钟60～150锤，动荷 载在很短时间内达到其峰值， 然后消失。 冲击力大 无节奏
自由锻锤
自由锻锤
模锻锤
模锻锤

三、动力机器基础的分类
1、实体式： 为刚度很大的 钢筋混凝土块 体基础，应用 最广。
2、框架式(构架)基础


框架式基础由底板、 柱子和顶板(包括顶 板、纵横梁)系统构 成。 汽轮机、发电机等 机器常用这种形式， 柱子之间的空间为 附属设备等利用。




框架式基础的振动由两部分组成 一是地基弹性变形引起的振动； 二是基础本身构架(板、梁、杆系 统)变形引起的振动。 因此在设计时不仅要控制地基的刚 度，还需要使框架有合理的刚度。

二、动力机器的分类 1．周期性作用的机械 （1）往复运动的机械：活塞式压缩机、 柴油机及破碎机等 平衡性差 振幅大 引起临近建筑共振 分析这类机器基础时，不平衡力可按 正弦波变化
活塞式压缩机
活塞式液化气压缩机
柴油机
柴油机


（2）旋转运动的机械：电机、 汽轮机组、风机等 平衡性好 振幅小 频率高
2、振动作用下地基的承载力

在静载下地基承载力或单桩承载力特 征值基础上乘以动力折减系数，即：
fa动 f fa静 Ra动 f Ra静


式中： f －动力折减系数， f＝ 1 ； 对曲柄连杆机器， f ＝0.8； 对汽轮机组与电机，


对锻锤：
f

1 a 1 g
式中： －土的动沉陷影响系数， 对一类土取1.0，对二类土取1.3，对三 类土取2.0，对四类土取3.0。
二、动力机械基础设计步骤



1、收集设计技术资料 2、确定地基动力参数 3、选择地基方案 4、确定基础类型和材料 5、确定基础埋深和基础尺寸 6、校核地基承载力 7、进行动力计算
第六章 动力机械基础设计
第一节 概述


一、动力机械 运转时产生较大不平衡惯性力的机械。
动力机器基础与其他结构物基础的主要区别， 在于基础上部作用有由机器传来的动力(一般称 扰力)，这种动力可以是瞬态的冲击(如锻锤或 落锤基础)，也可以是稳态的正弦波激励。这种 激励会引起基础本身的振动，甚至影响到周围 建筑物的振动。 我国目前的规范，对某些机器的基础不考虑动 力效应，即将动力荷载转换为等效的静荷载， 不再予以动力计算，如一般的机床等。


四、动力机器基础设计应满足的要求 机器基础设计有别于一般房屋基础设计， 在于前者除承受自身及机器重量等静载 外，还须承受机器运转时的动力效应。 因此在设计上，除满足一般静力平衡及 强度要求外，还具有以下特殊要求： 1、保持机器与基础的动稳定，亦即不 使机器与基础在运转时发生共振现象。 这一点可以通过计算基础的自振频率来 控制。
第二节 振动对地基的影响 及机械基础的设计步骤

一、振动对地基的影响 1、振动对土性质的影响 （1)振动对土抗剪强度的影响 振动越强烈土的抗剪强度降低越多。 随着粘聚力的增加，振动对土的力学性 质的影响减小，但振动对灵敏度较高的 土影响较大。
不同频率下干砂的内摩擦角与的振幅关系曲线
第三节 地基的动力参数


一、天然地基的动力参数
1、基础的竖向振动参数－抗压刚度


3、墙式基础

墙式基础以横墙代 替框架式基础的横 向框架，因而刚度 较框架式基础为大。 例如破碎机基础多 采用墙式(在动力 计算中有时可按实 体式)，两墙之间 的空间设置运输皮 带或漏斗，以运走 破碎后的矿石。



设计此类基础时，如墙高不超过 墙厚的4倍，可近似地认为基础是 刚体，按实体式基础计算； 如墙高超过墙厚的4倍时，则基础 本身刚度不足，变形较大，则应 按框架式基础计算，即同时考虑 地基及基础的弹性变形。 基础中均预留有安装和操作机器 所必需的沟槽和孔洞。
干砂的内摩擦角随振幅的增大而减小 干砂的内摩擦角随频率的增大而减小
不同频率下干砂的振幅加速度与内摩擦角的关系曲线
干砂的内摩擦角随振动加速度的增大而减小
粘性土的振幅加速度与抗剪强度比的关系曲线
粘性土的抗剪强度随振动加速度的增大而减小

（2)振动对土压缩的影响



Байду номын сангаас
随着法向压力的增大，土的振动压密 程度减小。 地基沉降比只有静载作用时大：增加 了振动附加沉降。 附加沉降产生的条件：振动加速度大 于0.2g～0.3g。 附加沉降随振动加速度的增大而增大。


此类基础本身刚度大，振动主要 由地基弹性变形引起，所以基础 被看做刚体，振动幅值主要由地 基的刚度(地基基床系数)所控制。 在设计时，地基刚度系数确定的 正确与否，对基础的振动影响很 大。

因为它的设计、施工都较简便， 适合于多种机器基础。曲柄连杆 类(活塞式压缩机等)、旋转式 (汽轮机，发电机等)机器、滚筒 式(磨机，回转窑等)机器、冲击 (锻锤，落锤等)机器等。