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。当动力作用较大时，应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。

一、动力机器基础的设计基本要求

动力机器基础的设计应满足强度、变形和使用功能各方面的要求，主要包括：

(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。

二、 一般构造要求

动力机器基础应满足下列一般构造要求：

(1) 动力机器基础宜与建筑物的基础、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η 应符合如下要求：

对汽轮机组和电机基础，η ≤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 fak≤150kPa 时，η ≤3%；当地基承载力特征值 fak>150kPa 时，η ≤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。

三、一般计算规定

1、地基承载力验算

动力机器基础底面地基的平均静压力值应符合下式要求：

（1）当地基土为天然地基时，可按表 1-1 采用。

（2）对桩基可根据桩尖土层的类别按表 1-1 选用。

动力机器基础的地基土类别按表 1-2 选用。

2、动力验算

动力机器基础的最大振动线位移、最大振动速度和最大振动加速度幅值可以通过动力计算确定。其幅值应满足下列公式要求:

四、动力机器基础设计的基本步骤

动力机器基础一般可按如下步骤进行设计:

(1) 收集设计资料。

这些资料主要包括: 机器的型号、转速、功率、规格及轮廓尺寸图；机器自重及重心位置；机器底座外轮廓图、辅助设备、管道位置和坑、沟、孔洞尺寸以及灌浆层厚度、地脚螺栓和预埋件的位置；机器的扰力和扰力矩及其方向；机器本身及周围环境对振动的要求；建筑场地的工程地质勘察资料与地基动力试验资料等。

(2) 根据机器对基础的动力作用形式确定基础的结构型式及材料。

(3) 按机器的布置要求和地基承载力等确定基础的埋置深度及尺寸，必要时，提出合理的地基处理方案。

(4) 验算地基承载力并进行地基沉降计算。

(5) 根据地基动力试验资料或《动力机器基础设计规范》(GB 50040-2020)提供的方法确定地基土的动力特征参数并进行基础的动力计算与动力验算。

(6) 根据基础的结构型式进行基础结构设计。