有色冶金類動力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計要點

郭永生

（中國恩菲工程技術(shù)有限公司 北京 100038）

摘 要：本文對有色冶金類動力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計要點進(jìn)行總結(jié)，對設(shè)計過程中的資料收集，基礎(chǔ)形式，荷載分類，荷載組合，基礎(chǔ)計算，基本構(gòu)造分別進(jìn)行了闡述。對基組的振動控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：動力基礎(chǔ)，荷載分類，荷載組合，振動控制標(biāo)準(zhǔn)

1、概述

動力機(jī)器基礎(chǔ)是支承和固定有色冶金工廠設(shè)備的結(jié)構(gòu)體，其主要任務(wù)是將設(shè)備可靠地固定設(shè)備基礎(chǔ)的相應(yīng)部位上，將設(shè)備的恒荷載、活荷載及動力荷載（水平擾力，垂直擾力）有效傳遞給地基。有色冶金類工程項目中，動力機(jī)器廣泛用于工藝生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，發(fā)揮著不可替代的作用。常見的動力機(jī)器基礎(chǔ)的主要型式位：塊體式、墻體式、框架式、箱式、坑式等型式。動力機(jī)器基礎(chǔ)工程設(shè)計目標(biāo)，既要優(yōu)化基礎(chǔ)配置，使其地基承載能力符合要求；通過驗算基組的動力作用效應(yīng)，控制其振動幅值，不產(chǎn)生危害設(shè)備運轉(zhuǎn)的地基沉降或基礎(chǔ)的振動，不影響車間人員的正常生產(chǎn)和工作，滿足設(shè)備正常運轉(zhuǎn)的各項要求。

2、基礎(chǔ)資料收集

動力機(jī)器基礎(chǔ)需收集的資料包括：工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)資料；車間的工藝布置圖，與本設(shè)備基礎(chǔ)相鄰區(qū)域的車間建筑物基礎(chǔ)和其他設(shè)備基礎(chǔ)、地下構(gòu)筑物和地下管網(wǎng)等布置圖；生產(chǎn)廠家提供的設(shè)備型號、規(guī)格和底座輪廓圖；機(jī)組布置圖，設(shè)備基礎(chǔ)輪廓平剖面圖和坑、溝、孔的尺寸，埋管標(biāo)高以及對地腳螺栓、預(yù)埋件、二次澆灌層的要求；設(shè)備的重心及傳至基礎(chǔ)的各種恒、活荷載值，設(shè)備動荷載值及其作用位置和方向；基礎(chǔ)表面最高和最低溫度資料；基礎(chǔ)表面防侵蝕要求及侵蝕性介質(zhì)的種類、濃度和溫度等資料。動力機(jī)器基礎(chǔ)資料的準(zhǔn)確性直接影響基礎(chǔ)設(shè)計的質(zhì)量。

3、 荷載分類

現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009的有關(guān)規(guī)定，有色冶金類動力機(jī)器基礎(chǔ)荷載包括：永久荷載：機(jī)器本體重量、各種附加裝置含管道、閥門、平臺等重量；基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)自重、基礎(chǔ)臺階上填土重量等?？勺兒奢d：機(jī)器的擾力、沖擊力、當(dāng)量荷載；操作荷載、溫度作用、風(fēng)荷載、機(jī)器生產(chǎn)附加荷載；設(shè)備安裝、檢修用的重型荷載；以及常遇地震作用。偶然荷載：包括機(jī)器運行的事故荷載；以及罕遇地震的作用。

4、動力計算要點

有色冶金類動力機(jī)器基礎(chǔ)需根據(jù)動力機(jī)器的特性和類型，工藝配置，管道布置等要求，確定基礎(chǔ)型式及各部分構(gòu)件幾何尺寸及相互連接要求后，簡化為合理的力學(xué)簡圖，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的動力計算和靜力計算，使其滿足振動限值和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求。對于以承受水平荷載為主的設(shè)備基礎(chǔ)，尚需驗算基礎(chǔ)的抗滑移和抗傾覆穩(wěn)定性；對于自重較小的箱式和坑式基礎(chǔ)，尚需根據(jù)地下水位驗算抗浮的穩(wěn)定性；當(dāng)工藝對設(shè)備基礎(chǔ)沉降量有具體要求時，尚需驗算基礎(chǔ)的沉降量；對于有防水要求的箱式或坑式基礎(chǔ)需進(jìn)行抗裂或裂縫寬度的計算；當(dāng)有溫度作用時，尚需驗算結(jié)構(gòu)的溫度效應(yīng)。動力機(jī)器基礎(chǔ)動力學(xué)計算可采用有限元分析軟件進(jìn)行精細(xì)計算。當(dāng)有充分依據(jù)時，也可將設(shè)備的荷載乘以動力系數(shù)后按靜力方法換算成當(dāng)量靜荷載作為設(shè)計荷載，對基礎(chǔ)構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度和配筋計算。

5、振動控制目標(biāo)

動力機(jī)器基礎(chǔ)振動計算的目標(biāo)，是要使基組在正常使用時其振動限值控制在容許的范圍之內(nèi)。從而滿足機(jī)器的有效運轉(zhuǎn)，確保操作人員的良好工作環(huán)境；以及避免或減少振動對周圍建、構(gòu)筑物或儀器、儀表等的不良影響，實現(xiàn)適用、安全且經(jīng)濟(jì)合理的要求。目前國內(nèi)關(guān)于動力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)均根據(jù)不同類型的機(jī)器及環(huán)境要求，用容許振動線位移或容許振動速度作為控制目標(biāo)。動力機(jī)器基礎(chǔ)的設(shè)計必須結(jié)合具體工程要求，正確選擇適合的容許振動限值?，F(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《動力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50040對各種動力機(jī)器的振動限值作出了規(guī)定，現(xiàn)匯總于表1中：

5.基本構(gòu)造措施

動力機(jī)器基礎(chǔ)的構(gòu)造措經(jīng)過多年工程實踐的總結(jié)。對彌補(bǔ)設(shè)計不足至關(guān)重要，在設(shè)計中必須加以重視。包括了各類設(shè)備基礎(chǔ)截面最小截面的選擇，材料性能的要求，各種附屬構(gòu)件的要求等。對于大塊式，墻式，框架式設(shè)備方案配置時盡量選擇對稱布置，避免較大的偏心，基礎(chǔ)的底板宜設(shè)計成長方形，應(yīng)設(shè)置在同一個標(biāo)高上，地基條件不好時盡量采用筏板連接或采用樁基礎(chǔ)，保證基礎(chǔ)底板具有足夠的抗彎剛度。構(gòu)架式基礎(chǔ)由于剛度較弱，設(shè)計時更要重視構(gòu)造措施，支柱應(yīng)對稱布置，支柱的上下端需設(shè)計為固接；支撐柱的中心線處宜布置對稱的構(gòu)架梁，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面形狀應(yīng)對稱； 大塊式基礎(chǔ)的構(gòu)造配筋要求：體積為20m3～40m3的大塊式基礎(chǔ)，應(yīng)沿基礎(chǔ)頂面，底面配置鋼筋，凹凸處應(yīng)局部加強(qiáng)配筋。體積大于40m3時應(yīng)沿基礎(chǔ)頂面、底面及四周配置鋼筋網(wǎng)，目的是防止溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力導(dǎo)致裂縫，鋼筋網(wǎng)要求細(xì)而密。小型設(shè)備基礎(chǔ)在基礎(chǔ)頂面配置鋼筋網(wǎng)，目的是防止設(shè)備安裝、檢修時，混凝土表面遭受撞擊損壞。

6.結(jié)語

動力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)做好基礎(chǔ)資料的收集工作，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須在方案配置階段就積極參與，根據(jù)不同的基礎(chǔ)類型確定合理的計算模型，利用計算機(jī)采用先進(jìn)的有限元計算軟件進(jìn)行復(fù)核計算。有色冶金類大型，超大型動力機(jī)器基礎(chǔ)在工程中應(yīng)用日益廣泛，同時也對基礎(chǔ)設(shè)計提出了更高的要求，所以動力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計必須在工程實際中認(rèn)真總結(jié)不斷完善。

參考文獻(xiàn)：

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[2].《有色金屬工程設(shè)備基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》GB 51084—2015；

[3].《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)程》GB50009-2012