《动力机器基础设计规范 GB50040-96》.pdf

动力机器基础设计规范动力机器基础设计规范 GB50040 GB5004096 96 主编部门：中华人民共和国机械工业部 批准部门：中华人民共和国建设部 施行日期：1997 年 1 月 1 日 关于发布国家标准动力机器基础设计规范的通知 建标1996428 号 根据国家计委计综(1987)2390 号文的要求，由机械工业部会同有关部门共同修订的动力机器基础设计规范已经有关部门会审，现批准动力机器基础设计规范GB5004096 为强制性国家标准，自一九九七年一月一日起施行。原国家标准动力机器基础设计规范GBJ4079 同时废止。本标准由机械工业部负责管理，具体解释等工作由机械工业部设计研究院负责，出版发行由建设部标准定额研究所负责组织。中华人民共和国建设部 一九九六年七月二十二日 1 总则 1.0.1 为了在动力机器基础设计中贯彻执行国家的技术经济政策，确保工程质量，合理地选择有关动力参数和基础形式，做到技术先进、经济合理、安全适用，制订本规范。1.0.2 本规范适用于下列各种动力机器的基础设计：(1)活塞式压缩机；(2)汽轮机组和电机；(3)透平压缩机；(4)破碎机和磨机；(5)冲击机器（锻锤、落锤）；(6)热模锻压力机；(7)金属切削机床。本规范不适用于楼层上的动力机器基础设计。1.0.3 动力机器基础设计时，除采用本规范外，尚应符合国家现行有关标准、规范的规定。2 术语、符号 2.1 术语 2.1.1 基组 foundation set 动力机器基础和基础上的机器、附属设备、填土的总称。2.1.2 当量荷载 equivalent load 为便于分析而采用的与作用于原振动系统的动荷载相当的静荷载。2.1.3 框架式基础 frame type foundation 由顶层梁板、柱和底板连接而构成的基础。2.1.4 墙式基础 wall type foundation 由顶板、纵横墙和底板连接而构成的基础。2.1.5 地基刚度 stiffness of subsoil 地基抵抗变形的能力，其值为施加于地基上的力（力矩）与它引起的线变位（角变位）之比。2.2 符号 2.2.1 作用和作用响应 Pz机器的竖向扰力；Px机器的水平扰力；p基础底面平均静压力设计值；M机器的回转扰力矩；M机器的扭转扰力矩；Az基组（包括基础和基础上的机器附属设备和土等）重心处的竖向振动线位移；Ax基组重心处或基础构件的水平向振动线位移；A基础的回转振动角位移；A基础的扭转振动角位移；Ax基础顶面控制点在水平扰力 Px、扰力矩 M 及竖向扰力 Pz 偏心作用下的竖向振动线位移；Ax基础顶面控制点在水平扰力 Px、扰力矩 M 及竖向扰力 Pz 偏心作用下的水平向振动线位移；机器扰力的圆频率；nz基组竖向固有圆频率；nx基组水平向固有圆频率；n基组回转固有圆频率；n基组扭转固有圆频率；n1基组水平回转耦合振动第一振型固有圆频率；n2基组水平回转耦合振动第二振型固有圆频率；基础振动加速度；V基础振动速度。2.2.2 计算指标 Cz天然地基抗压刚度系数；C天然地基抗弯刚度系数；Cx天然地基抗剪刚度系数；C天然地基抗扭刚度系数；Cpz桩尖土的当量抗压刚度系数；Cp桩周各层土的当量抗剪刚度系数；Kz天然地基抗压刚度；K天然地基抗弯刚度；Kx天然地基抗剪刚度；K天然地基抗扭刚度；Kpz桩基抗压刚度；Kp桩基抗弯刚度；Kpx桩基抗剪刚度；Kp桩基抗扭刚度；z天然地基的竖向阻尼比；x1天然地基的水平回转耦合振动第一振型阻尼比；x2天然地基的水平回转耦合振动第二振型阻尼比；天然地基扭转向阻尼比；pz桩基的竖向阻尼比；px1桩基的水平回转耦合振动第一振型阻尼比；px2桩基的水平回转耦合振动第二振型阻尼比；p桩基的扭转向阻尼比；fk地基承载力标准值；f地基承载力设计值；A基础的允许振动线位移；V基础的允许振动速度；基础的允许振动加速度；m基组的质量。2.2.3 几何参数 A基础底面积；Ap桩的截面积；I基础底面通过其形心轴的惯性矩；J基组通过其重心轴的转动惯量；Iz基础底面通过其形心轴的极惯性矩；J基组通过其重心轴的极转动惯量；h1基组重心至基础顶面的距离；h2基组重心至基础底面的距离。2.2.4 计算系数及其他 f地基承载力动力折减系数；z基础埋深作用对地基抗压刚度的提高系数；x基础埋深作用对地基抗剪、抗弯、抗扭刚度的提高系数；z基础埋深作用对竖向阻尼比的提高系数；x基础埋深作用对水平回转耦合振动阻尼比的提高系数；b基础埋深比。3 基本设计规定 3.1 一般规定 3.1.1 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、孔洞尺寸以及灌浆层厚度、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。3.1.2 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。3.1.3 当管道与机器连接而产生较大振动时，管道与建筑物连接处应采用隔振措施。3.1.4 当动力机器基础的振动对邻近的人员、精密设备、仪器仪表、工厂生产及建筑物产生有害影响时，应采用隔振措施。低频机器和冲击机器的振动对厂房结构的影响，宜符合本规范附录 A的规定。3.1.5 动力机器基础设计不得产生有害的不均匀沉降。3.1.6 动力机器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。3.1.7 动力机器基础设置在整体性较好的岩石上时，除锻锤、落锤基础以外，可采用锚桩（杆）基础，其基础设计宜符合本规范附录 B 的规定。3.1.8 动力机器底座边缘至基础边缘的距离不宜小于 100mm。除锻锤基础以外，在机器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。3.1.9 动力机器基础底脚螺栓的设置应符合下列规定：(1)带弯钩底脚螺栓的埋置深度不应小于 20 倍螺栓直径，带锚板地脚螺栓的埋置深度不应小于 15 倍螺栓直径；(2)底脚螺栓轴线距基础边缘不应小于 4 倍螺栓直径，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；(3)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。3.1.10 动力机器基础宜采用整体式或装配整体式混凝土结构。3.1.11 动力机器基础的混凝土强度等级不宜低于 C15，对按构造要求设计的或不直接承受冲击力的大块式或墙式基础，混凝土的强度等级可采用 C10。3.1.12 动力机器基础的钢筋宜采用、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。3.1.13 重要的或对沉降有严格要求的机器，应在其基础上设置永久的沉降观测点，并应在设计图纸中注明要求。在基础施工、机器安装及运行过程中应定期观测，作好记录。3.1.14 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下列限值：(1)对汽轮机组和电机基础 3%；(2)对金属切削机床基础以外的一般机器基础：当地基承载力标准值 fk150kPa 时 3%；当地基承载力标准值 fk150kPa 时 5%。3.1.15 当在软弱地基上建造大型的和重要的机器以及 lt 及 lt 以上的锻锤基础时，宜采用人工地基。3.1.16 设计动力机器基础的荷载取值应符合下式规定：(1)当进行静力计算时，荷载应采用设计值；(2)当进行动力计算时，荷载应采用标准值。3.2 地基和基础的计算规定 3.2.1 动力机器基础底面地基平均静压力设计值应符合下式要求：pff (3.2.1)式中 p基础底面地基的平均静压力设计值(kPa)；f地基承载力的动力折减系数；f地基承载力设计值(kPa)。3.2.2 地基承载力的动力折减系数 f 可按下列规定采用：(1)旋转式机器基础可采用 0.8。(2)锻锤基础可按下式计算：式中 基础的振动加速度(m/)；地基土的动沉陷影响系数。(3)其他机器基础可采用 1.0。3.2.3 动力机器基础的地基土类别应按表 3.2.3 采用。地基土类别 表 3.2.3 土地名称 地基土承载力标准值 fk(kPa)地基土类别 碎石土 粘性土 fk500 fk250 一类土 碎石土 粉土、砂土 粘性土 300fk500 250fk400 180fk250 二类土 碎石土 180fk300 三类土 粉土、砂土 粘性土 160fk250 130fk180 粉土、砂土 粘性土 120fk160 80fk130 四类土 3.2.4 地基土的动沉陷影响系数 值，可按下列规定采用：(1)当为天然地基时，可按表 3.2.4 的规定采用：地基土动沉陷影响系数 值 表 3.2.4 地基土类别 一类土 1.0 二类土 1.3 三类土 2.0 四类土 3.0(2)对桩基可按桩尖土层的类别选用。3.2.5 基础底面静压力，应按下列荷载计算：(1)基础自重和基础上回填土重；(2)机器自重和传至基础上的其他荷载。3.2.6 动力机器基础的最大振动线位移、速度或加速度，应按本规范有关各章对各种型式机器的规定进行计算，其辐值应满足下列公式的要求：AfA (3.2.6-1)VfV (3.2.6-2)f (3.2.6-3)式中 Af计算的基础最大振动线位移(m)；Vf计算的基础最大振动速度(m/s)；f计算的基础最大振动加速度(m/)；A基础的允许振动线位移(m)可按本规范的相应各章规定的数据采用；V基础的允许振动速度(m/s)可按本规范的相应各章规定的数据采用；a基础的允许振动加速度(m/)可按本规范规定的数据采用。3.3 地基动力特征参数 ()天然地基 3.3.1 天然地基的基本动力特性参数可由现场试验确定，试验方法应按现行国家标准地基动力特性测试规范的规定采用。当无条件进行试验并有经验时，可按本规范第 3.3.23.3.11 条规定确定。3.3.2 天然地基的抗压刚度系数值，可按下列规定确定：(1)当基础底面积大于或等于 20 时，可按表 3.3.2 采用；(2)当基础底面积小于 20 时，抗压刚度系数值可采用表 3.3.2 中的数值乘以底面积修正系数，修正系数 x 值可按下式计算：式中 r底面积修正系数；A基础底面积()。天然地基的抗压刚度系数 Cz 值(kN/)表 3.3.2 土的名称 地基承载力的标准值 fk(kPa)粘性土 粉土 砂土 300 250 200 150 100 80 66000 55000 45000 35000 25000 18000 59000 49000 40000 31000 22000 16000 52000 44000 36000 28000 18000 3.3.3 基础底部由不同土层组成的地基土，其影响深度 hd可按下列规定取值。(1)方形基础可按下式计算：hd2d(3.3.3-1)式中 hd影响深度(m)；d方形基础的边长(m)。(2)其他形状的基础可按下式计算 3.3.4 基础影响地基土深度范围内，由不同土层组成的地基土（图 3.3.4），其抗压刚度系数可按下式计算：式中 Czi第 i 层土的抗压刚度系数(kN/)；hi从基础底至 i 层土底面的深度(m)；hi-1从基础底至 i1 层土底面的深度(m)。图 3.3.4 分层土地基 3.3.5 天然地基的抗弯、抗剪、抗扭刚度系数可按下列公式计算：C2.15Cz (3.3.5-1)Cx0.70Vz (3.3.5-2)C1.05Cz (3.3.5-3)式中 C天然地基抗弯刚度系数(kN/)；Cx天然地基抗剪刚度系数(kN/)；C天然地基抗扭刚度系数(kN/)。3.3.6 天然地基的抗压、抗弯、抗剪、抗扭刚度应按下列公式计算：KzCzA (3.3.6