GB51084-2015 有色金属工程设备基础技术规范

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  • foundation set

    2.1.4动力荷载的标准值

    2.1.5动力荷载的设计值

    检测标准equivalent load

    动力机器基础不作振动计算时,采用的基础质量与机器及其 携带物料总质量之比的最小值

    stiffness of subsoil

    地基抵抗变形的能力,其值为施加于地基上的力、力矩与它弓 起的线位移、角位移之比。

    frametypefoundatio

    由顶层梁板、柱和底板连接而构成的机器支承结构。

    2. 1.10 增式基础

    wall typefoundation

    由顶板、纵横墙和底板连接而构成的机器支承结构,

    2. 1. 11 大块式基础

    断面大的实体混凝土基础

    2.1.12地坑式基础

    massive foundation

    具有钢筋混凝土底板和外围挡土墙形似地坑的机器支 结构。

    2. 1. 13 护坡式基础

    由储罐外的混凝土护坡或碎石护坡和护坡内的填料层 垫层、沥青砂绝缘层共同组成的储罐基础,

    2.1.14环墙式基础

    ringwall foundation

    由储罐下的钢筋混凝土环墙和环墙内的填料层、砂石垫层、 青砂绝缘层共同组成的储罐基础

    2. 1. 15 隔振体系

    具有衰减振动功能的支承元件

    2. 1. 17 阻尼器

    能量损耗的方法减小振动幅值

    2. 1. 18传递率

    transmissibility

    主动隔振时,为隔振体系在扰力作用下的输出振动线位移与 静位移之比;被动隔振时,为隔振体系的输出振动线位移与支承结 构或地基处的振动线位移之比。

    2.2.1作用和作用效应

    Pk 机器的竖向扰力标准值; Pz 机器的竖向扰力设计值; Pxk 机器的水平扰力标准值; Px 机器的水平扰力设计值; Mak 机器的回转扰力矩标准值;

    Mak 基组绕y轴回转的扰力矩标准值; 机器的扭转扰力矩标准值; 、N 机器的水平向、竖向当量荷载值; Nk 相应于荷载效应标准组合时,桩顶的荷载标 准值; Fk 作用于桩基承台顶面的竖向力标准值; Gk 桩基承台和承台上土重的标准值; Pk 相应于作用的标准组合时,基础底面处的平均静 压力标准值; 基组质心处的竖向振动线位移; x、dy 基组质心处或基础构件控制点的水平向振动线 位移; d 顶板的扭转振动角位移; d 基础顶面角点由于扭转振动产生沿3轴向的水 平振动线位移; d 基础顶面角点由于扭转振动产生沿轴向的水 平振动线位移; d一 基础顶面控制点由于&向水平绕y轴回转耦合 振动产生的竖向振动线位移; dx 基础顶面控制点由于3向水平绕y轴回转耦合 振动产生的向水平振动线位移; dze一 基础顶面控制点由于y向水平绕轴回转耦合 振动产生的竖向振动线位移; dye— 基础顶面控制点由于y向水平绕轴回转耦合 振动产生的y向水平向振动线位移; n 机器的工作转速; 机器的扰力圆频率; Wnz 基组的竖向固有圆频率; Wnx 基组向水平固有圆频率;

    Mk一 基组绕y轴回转的扰力矩标准值; Mk一 机器的扭转扰力矩标准值; N 机器的水平向、竖向当量荷载值; Nk一 相应于荷载效应标准组合时,桩顶的荷载标 准值; Fk 作用于桩基承台顶面的竖向力标准值: Gk 桩基承台和承台上土重的标准值; Pk7 相应于作用的标准组合时,基础底面处的平均静 压力标准值; d.一 基组质心处的竖向振动线位移; d, 基组质心处或基础构件控制点的水平向振动线 位移; 顶板的扭转振动角位移; d 基础顶面角点由于扭转振动产生沿3轴向的水 平振动线位移; dy 基础顶面角点由于扭转振动产生沿轴向的水 平振动线位移; 基础顶面控制点由于&向水平绕y轴回转耦合 振动产生的竖向振动线位移; 基础顶面控制点由于向水平绕y轴回转耦合 振动产生的向水平振动线位移; 基础顶面控制点由于向水平绕<轴回转耦合 振动产生的竖向振动线位移; dye一 基础顶面控制点由于y向水平绕轴回转耦合 振动产生的y向水平向振动线位移; n一 机器的工作转速; W 机器的扰力圆频率; Wnz 基组的竖向固有圆频率; Wnx 基组向水平固有圆频率;

    A 基础底面积: Ap 桩的截面面积; Apt 各层土中的桩周表面积; Ix、I, 基础底面通过其形心轴的惯性矩; JxJy 基组质量通过其质心轴的转动惯量; Iz 通过基础底面形心轴的极惯性矩; Jz 基组通过其质心轴的极转动惯量; ho 水平扰力作用线至基础顶面的距离; h1 基组质心至基础顶面的距离; h2 基组质心至基础底面的距离。

    2. 2. 4计算系数及其他

    α1 考虑动力机器工作的重要性,对地基承载力的折 减系数; α2 动力机器作用下地基土的工作条件系数; α3 考虑动力机器工作的重要性及桩的类型对桩基 承载力的影响系数; α2 基础理深作用对地基抗压刚度的提高系数; αL 基础与刚性地面相连时,地基刚度的提高系数; αx 基础理深作用对地基抗剪、抗弯、抗扭刚度的提 高系数; 竖向振动阻尼比的提高系数; βx 水平向、水平旋转向、扭转向振动阻尼比的提高 系数; 8b 基础埋深比; E。 地基土的变形模量。

    3.1.1设备基础设计时,应取得下列资料: 1设备的质量及质心位置。 2动力机器的名称、类型、转速、功率及运动部件的质量、永 久荷载的大小,作用位置及方向。 3设备底座的外轮廓图、设计标高及安装要求、直接搁置或 者螺栓固定要求等;辅助设备、管道位置和基础上需要的坑、沟、孔 洞的尺寸;灌浆层的要求,地脚螺栓和预理件的尺寸和位置等。 4正常运转时动力荷载的大小、频率、作用点及作用方向,事 故状态时荷载值及其分布。 5动力机器自带减振装置的类型、规格、位置及与基础的连 接形式等。 6设备基础的配置简图含距建筑物基础和其他设施之间的 相对尺寸。 7建设场地的工程地质勘察资料,地基土的动力试验资 料等。 8设备运行中环境因素的有关资料。 9本规范各章节对各种类型机器要求的其他资料。 10机器、设备资料应由供货的制造厂商提供,并应经工艺设 计专业认定。 3.1.2设备基础应力求配置合理、受力明确、构造简单,应根据生 产工艺和机器类型,采用不同形式的整体式混凝土结构;破碎机 磨机、往复式机器宜采用大块式或墙式基础,旋转类机器宜根据其 功率、转速等采用大块式或构架式基础。

    1.3动力机器基础宜与建筑物基础、主体结构脱开;不能脱 ,应估计与其相连的影响,并应采取对建筑物和基础不产生有 响的措施。

    3.1.4设备基础在规定的设计使用期限内,应满足下多

    1在正常施工和正常使用时,应能承受可能出现的各种 作用; 3在正常维护下,应满足耐久性的要求; 4在偶然事件发生时和发生后,应能保持整体稳定性 3.1.5动力机器基础的振动对机器正常生产、邻近工作人员或对 邻近建筑物内的精密仪器仪表和环境产生影响时,宜采取隔振措

    邻近建筑物内的精密仪器仪表和环境产生影响时,宜采取隔振措 施。连接在动力机器上的管道宜采用柔性接头,对其穿过建筑物 墙体或与建筑物连接处宜采用隔振措施,应防止产生局部共振。

    3.1.6设备基础对地基的要求应符合下列

    1设备基础应设置在具有均匀压缩性的关然地基土层上,当 地基承载力或地基沉降不满足设计要求时,可采用人工地基或桩 基础; 2动力机器基础宜建造在不产生不均匀沉降的低压缩性地 基土上,也可建造在经过重锤夯实、振动夯实或其他方法压实的回 填土层上; 3对功率小于50kW,转速低于300r/min的机器,其基底平 均静压力小于50kPa时,可建造在未经压实的回填土上,且砂土 的堆积龄期不应少于2年,黏性土的堆积龄期不应少于5年。 3.1.7桩宜采用端承桩、摩擦端承桩或端承摩擦桩;脉冲式动力 荷载作用的机器基础下宜采用实心截面桩,也可采用空心截面桩; 柱的成桩方法宜选用挤士类桩

    同一竖直线上。当基础底面形心与基组的质心不在同一竖直

    上时,基础底面形心与基组质心之间的偏心距和平行于偏心方向 的基础底面边长之比应符合下列规定: 1对汽轮发电机组、透平压缩机组,应小于或等于3%; 2除汽轮发电机组、透平压缩机组以外的机器基础,应符合 下列规定: 1)地基承载力特征值(fak)小于或等于150kPa时,应小于 或等于3%; 2)地基承载力特征值(fk)大于150kPa时,应小于或等 于5%。 3群桩的布置中心与基组总质心的水平距离与平行于偏心 方向的群桩承台边长的比值,应小于或等于5%。 3.1.9动力机器基础与毗邻的建筑物基础满足设计和施工要求 时,基础间理深可不在同一标高,基底标高差异部分的回填土应夯 实,并应根据结构类型或动力机器种类提出压实系数的要求。

    1对汽轮发电机组、透平压缩机组,应小于或等于3%; 2除汽轮发电机组、透平压缩机组以外的机器基础,应符合 下列规定: 1)地基承载力特征值(fk)小于或等于150kPa时,应小于 或等于3%; 2)地基承载力特征值(fk)大于150kPa时,应小于或等 于5%。 3群桩的布置中心与基组总质心的水平距离与平行于偏心 方向的群桩承台边长的比值,应小于或等于5%。 3.1.9动力机器基础与毗邻的建筑物基础满足设计和施工要求 时,基础间理深可不在同一标高,基底标高差异部分的回填土应夯 实,并应根据结构类型或动力机器种类提出压实系数的要求。 3.1.10动力机器基础设置在整体性较完整的硬质岩石上,可采 用锚桩或锚杆基础,应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规 范》GB50007中对岩石锚杆基础的规定;对于采用锚桩或锚杆基 础与基岩形成一体的岩石地基,可不计偏心距限值的规定。 3.1.11对设置在湿陷性黄土、多年冻土、膨胀土、抗震设防区、侵 蚀性环境和受60℃以上高温影响的设备基础,工程设计尚应符合 现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011、《湿陷性黄土地区 建筑规范》GB50025等的有关规定。 3.1.12重要的或对沉降有严格要求的设备,应要求在基础上设 置永久沉降观测点,并应提出在基础施工、机器安装及正常运转过 程中定期观测的要求,同时应做好记录。 3.1.13对长期运行、机器性能可能发生改变的动力机器基础,设 计时应有改变基组自振频率的可能,应采取增加基础的质量、改变 地基土刚度、变更隔振等减小基础振动的措施。

    时,基础间理深可不在同一标高,基底标高差异部分的回填土应夯

    3.1.14设置在抗震设防区的大块式、墙式基础的设计

    3.1.15设备基础的设计使用年限不应小于所在厂房主

    设备基础的设计使用年限不应小于所在厂房主体结构和其 的设计使用年限,设备基础结构的安全等级不应低于二级。

    3.2.1设备基础的设计应符合下列规定:

    3.2地基和基础的计算规定

    3.2.1设备基础的设计应符合下列规定: 1应计算基础底面处的平均静压力,当需要时,还应计算基 础底面边缘的最大静压力,并应满足地基承载力的要求; 2当对地基变形有控制要求时,应计算静力作用下地基的变 形,并应满足本规范第7.1.5条、第10.1.7条的要求; 3动力机器基础顶面控制点的振动速度不应超过容许值: 4在静力荷载和动力荷载作用下,应进行结构构件的承载能 力验算;当有要求时,尚应进行构件的变形和裂缝宽度计算,均应 符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的有关规定。 3.2.2计算动力机器基础的振动幅值时,应采用机器正常运转时 产生的动力荷载标准值。计算动力机器基础结构的动内力时,应 采用机器正常运转时产生的动力荷载设计值或其当量荷载。 3.2.3设备基础底面的平均静压力,应符合下式要求:

    Pk<α1α2 fa

    :Pk—一相应于作用的标准组合时,基础底面处的平均静压 力标准值(kPa); f 修正后的地基承载力特征值(kPa); α1 考虑动力机器工作的重要性,对地基承载力的折减 系数,可按表3.2.3取值,静力设备基础可不计α1 的影响; α2 动力机器作用下地基土的工作条件系数。对于细 砂、粉砂和液性指数IL大于0.75的粉土,可取α2= 0.7,其他类土,可取α2=0.9,静力设备基础可不计 α2 的影响。

    表3.2.3地基承载力的折减系数C

    3.2.4动力机器基础下桩基的承载力应符合下列公式要求:

    3.2.4动力机器基础下桩基的承载力应符合下列公式要求:

    N<α R Fk+Gk Nk=

    3.2.5动力机器基础的振动设计应根据机器不同的运动方

    的动力荷载和基础的不同类型,分别按本规范附录A进行计算

    点同方向的总振动线位移、总振动速度、总振动加速度的计算应符 合下列规定: 1当多台机器的频率相同时,应按下列公式计算:

    式中:d 基础顶面控制点的总振动线位移(mm); Uf 基础顶面控制点的总振动速度(mm/s); af 基础顶面控制点的总振动加速度(mm/s); 基础顶面控制点最大的振动线位移(mm); d2 基础顶面控制点第二大的振动线位移(mm); 基础顶面控制点第i个振动线位移(mm); 机器扰力的圆频率(rad/s); 扰力、扰力矩的个数。 2基础上设置机组,且在同一旋转轴上有几个不同运动部件 产生不同转速时,应按下列公式计算:

    (di+d2)2+ d? d =3 (di1 +d22)2 + (d;w: ) U= i=3 (di +d22)2 + (d;a?)? af=

    式中:W1 基础顶面控制点单个运动部件引起的最大振动线位 移对应的扰力圆频率; W2 基础顶面控制点单个运动部件引起的第二大振动线 位移对应的扰力圆频率;

    i 基础顶面控制点单个运动部件引起的第i大振动线 位移对应的扰力圆频率。 当多台机器频率不同时,应按下列公式计算:

    df= Zd: 心 d;w Uf

    4往复式机器频率相差一倍的一谐扰力、扰力矩和二谐扰 力、扰力矩作用下产生的相同方向的总振动线位移、总振动速度和 总振动加速度,应按下列公式计算:

    动线位移时,应在机器工作频率的0.75倍~1.25倍

    计算,并应取最大计算值。

    应符合下列表达式要求:

    应符合下列表达式要求:

    d,<[d] a<[al

    式中d 一基础顶面控制点的计算或测试的振动线位移(mm); [d]一一基础的容许振动线位移(mm); U一 基础顶面控制点的计算或测试的振动速度(mm/s); []一一基础的容许振动速度(mm/s); ar—基础顶面控制点的计算或测试的振动加速度(mm/s); [a]一一基础的容许振动加速度(mm/s?)。 2机器基础的容许振动速度L」应按表3.2.10确定;当机 器制造厂家对振动限值有更严格的要求时,应按机器制造厂家的 规定执行。

    表3.2.10机器基础容许振动速度

    3.2.12在设备基础上作用的各类荷载,类型及作用方向应符合

    .12在设备基础上作用的各类荷载,类型及作用方向应符合 刻规定: 1荷载类型应包括下列内容: 1)永久荷载包括机器自重、管道与平台等装置重量、基础自 重、基础上填土重量等; 2)可变荷载包括动力荷载(即机器扰力或其当量荷载)、操 作荷载、温度作用、风荷载以及凝汽器的真空吸力等; 3)短暂荷载包括安装荷载、检修荷载等; 4)偶然荷载包括电机短路力矩、事故荷载等; 5)地震作用。 2荷载的作用方向应包括下列内容: 1)机器与基础自重、装置重量、操作荷载、安装与检修荷载: 为竖直单向作用; 2)温度作用、风荷载等,为水平双向作用; 3)扰力或其当量荷载,可同时具有竖向、水平横向和水平纵 向作用,应计算其正、负值; 4)地震作用为水平双向作用。 、13设备基础结构及其构件在静态作用下,应根据不同的设 代况,按承载能力极限状态设计;有变形控制要求时,尚应按正 更用极限状态做变形及裂缝验算。选用荷载的基本组合或其他 合的效应设计值,应分别按下列规定进行: 1对持久设计状况,按承载能力极限状态设计,应求得永久 我、可变荷载的荷载基本组合效应设计值S。,并应取其最不利 应设计值,当其主导可变荷载为扰力或其当量荷载时,效应设 直应按下式计算:

    计状况,按承载能力极限状态设计;有变形控制要求时,尚应按正 常使用极限状态做变形及裂缝验算。选用荷载的基本组合或其他 组合的效应设计值,应分别按下列规定进行: 1对持久设计状况,按承载能力极限状态设计,应求得永久 荷载、可变荷载的荷载基本组合效应设计值S,并应取其最不利 的效应设计值,当其主导可变荷载为扰力或其当量荷载时,效应设 计值应按下式计算:

    Sa=G, SGjk +Q SQik +

    式中:SAd 按偶然荷载标准值A计算的荷载效应值; 第1个可变荷载频遇值系数,当为扰力或其当量荷 载时,应取0.25;为其他可变荷载时,可取0.7。

    续表 3. 2. 14

    注:1转速为中间值时,荷载动力系数插入确定

    2对功率大于25000kW的汽轮机、透平机组,动力系数n值减半; 3当往复式机器转速小于或等于600r/min,且有几个同样往复运动的部 时,f应取1.4; 4表中7值适用于钢筋混凝土结构,已计及混凝土结构的疲劳影响。

    3.2.15当动力机器基础符合下列条件之一时,可不作动力计算:

    1当基础的质量与机器或机器连同物料自重的比值大于或 等于本规范附录C中的质量比,且基础底面平均压力小于地基承 载力特征值的50%时; 2当设备厂家允许机器直接搁置在基础上,不作固定连接 且机器基础的容许振动值无特别要求时

    3.2.16符合本规范第4章隔振体系设计的基础,可不作动力

    3.3地基动力特征参数

    ,3.1计算动力机器基础振动时,天然地基的动力特性应用抗

    刚度系数 Cz、抗弯刚度系数 C。、抗剪刚度系数Cx、抗扭刚度系数 C和阻尼比z、Sx、5xp1、5xp2、5等参数表示。 3.3.2天然地基的抗压刚度系数C,宜由现场试验确定,试验方 法应符合现行国家标准《地基动力特性测试规范》GB/T50269的 有关规定。当无条件进行试验时,可按本规范第3.3.3条~第 3.3.8条的规定确定。 3.3.3对动力机器基础,当地基土均匀时,其抗压刚度系数Cz 值应符合下列规定: 1当基础底面积大于或等于 20m时,可按表 3. 3. 3 采用;

    3.3.3对动力机器基础,当地基土均匀时,其抗压刚度系数Cz 值应符合下列规定: 1当基础底面积大于或等于20m时,可按表3.3.3采用;

    表3.3.3天然地基的抗压刚度系数C,值(kN/m

    2当基础底面积小于20m时,抗压刚度系数值可采用 表3.3.3中的数值乘以底面积修正系数,修正系数β.值可按下式 计算:

    式中:β.——底面积修正系数; A一—基础底面积(m)。

    式中:β.——底面积修正系数;

    于300kPa时,抗压刚度系数C,值可按下式计算:

    照明标准Cz=b.E。(1+

    式中:b。 系数(1/m),对于砂土可取2.2,粉土和粉质黏土可取 2.4,黏土可取3.0,碎石土可取2.2; A一基础底面积(m),超过200m时,可按200m计; E。一地基土的变形模量(MPa),可按岩土工程勘察报告提 供的数值采用,当岩土工程勘察报告中无E。值时, 可按表3.3.4采用,

    表3.3.4地基士变形模量 E。值(MPa)

    3.3.5基础底部由不同土层组成的地基土,其影响深度h。可按 下列规定取值: 1方形基础可按下式计算:

    基础影响地基土深度范围内,当地基土由两层及以上土层 (图3.3.6),其抗压刚度系数可按下式计算:

    3.3.6基础影响地基土深度范围内,当地基土由两层及

    式中:Czi 第i层土的抗压刚度系数(kN/m); h;一从基础底至i层土底面的深度(m); 从基础底至i一1层土底面的深度(m)

    图3.3.6分层地基土

    安全标准规范范本.3.7天然地基的抗弯、抗剪、抗扭刚度系数可按下列公式计算

    ....
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