一、動力機器基礎(chǔ)的定義
首先我們要了解什么是動力機器基礎(chǔ):動力機器基礎(chǔ)與其他結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)的主要區(qū)別,在于基礎(chǔ)上部作用由機器傳來的動力(一般稱為擾力),這種動力可以是瞬間的沖擊(如鍛錘或落錘基礎(chǔ)),也可以是穩(wěn)定的正弦波的 。動力機器基礎(chǔ)設(shè)計與其它結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)設(shè)計有著明顯不同,其主要區(qū)別在于動力機器基礎(chǔ)上部作用有由機器傳來的動力。由于這種動力引起基礎(chǔ)本身的振動,甚至影響到周圍建筑物的振動。國標《動力機器基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(CTB50040-96)(以下簡稱《動規(guī)》)確定的機器基礎(chǔ)設(shè)計要求是使基礎(chǔ)由于動荷載而引起的振動幅值,不能超過某一限值。機器在運轉(zhuǎn)過程中,必然會產(chǎn)生動力荷載,按其動力作用的時間形式不同,大致可以分為三類:一類是旋轉(zhuǎn)式機器的動荷載;一類是往復(fù)式機器的動荷載;一類是瞬態(tài)脈沖動荷載(沖擊荷載)。
工業(yè)設(shè)計中的動力設(shè)備類型較多,如風(fēng)機、泵類、電機、汽輪機、破碎機、振動篩等。根據(jù)工藝需要有的需要安裝在地面基礎(chǔ),有的則需要安裝樓面結(jié)構(gòu)上。從土建專業(yè)的角度出發(fā),希望振動設(shè)備最好和主體結(jié)構(gòu)脫開,或者單獨立于地面上。對擾力很大的動力設(shè)備,如不采取特殊措施,不宜安裝在與廠方主體結(jié)構(gòu)相連的樓面上,以免產(chǎn)生共振,或者對結(jié)構(gòu)本身振動破壞。即使是與操作層同標高的框架式(或墻式)基礎(chǔ)(如大型破碎機)也應(yīng)自成體系,與廠房主體結(jié)構(gòu)設(shè)縫脫開。相關(guān)規(guī)定指出當廠房內(nèi)設(shè)有低頻且擾力較大的設(shè)備時,應(yīng)當采取措施防止其與廠房結(jié)構(gòu)共振,對設(shè)有鍛錘類廠房的屋面還要考慮由于振動引起的附加荷載。長期以來,國家標準圖集《梯形鋼屋架》便一直采用這個方法來考慮有較大振動設(shè)備車間的屋面附加荷載問題,該方法簡單、實用,受到設(shè)計人員的歡迎。實際工程中由于振動引起的問題并不少見。如設(shè)備本身無法正常工作、地腳錨栓被拔出、墻體開裂、預(yù)應(yīng)力大型屋面板板縫間灌縫材料脫落、影響吊車運行等,甚至廠房報廢。正確設(shè)計振動設(shè)備基礎(chǔ)是保證安全生產(chǎn)和正常使用的重要環(huán)節(jié),是工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個主要內(nèi)容。
二、動力機器基礎(chǔ)設(shè)計的原則和規(guī)定
(1)應(yīng)考慮機器與基礎(chǔ)以及地基土的共同作用;
(2)動力基礎(chǔ)不宜與建筑物基礎(chǔ)相連接;
(3)如基礎(chǔ)振幅超過《動力機器基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》的限值,或?qū)χ車藛T、設(shè)施產(chǎn)生有害的影響時,應(yīng)采用合理的消振、隔振措施;
(4)基礎(chǔ)應(yīng)避免不均勻沉降;
(5)基礎(chǔ)設(shè)置在整體性較好的巖石時,應(yīng)采用錨樁或錨桿基礎(chǔ);
(6)機器底邊緣至基礎(chǔ)邊緣應(yīng)保留一定的距離;
(7)動力基礎(chǔ)的地腳螺栓應(yīng)符合一定的規(guī)定;
(8)基礎(chǔ)混凝土強度和鋼筋強度應(yīng)滿足一定的要求;
(9)重要的或?qū)Τ两涤袊栏褚蟮臋C器,應(yīng)設(shè)置永久沉降點;
(10)機組的總中心與基礎(chǔ)底面形心宜位于同一垂直直線上;
(11)機組的自振頻率與機器的轉(zhuǎn)動頻率之比應(yīng)小于0175或者大于1.25,即便機組在運轉(zhuǎn)時離開共振區(qū);
(12)動力機器基礎(chǔ)不宜直接建于可液化的土層上。
三、動力機器基礎(chǔ)設(shè)計步驟
(1)資料收集:機器的型號,轉(zhuǎn)速、功率、外形尺寸、底座形式、管道、重心位置、自重、環(huán)境對振動的要求;
(2)由機器振動特點確定基礎(chǔ)形式;
(3)按機器的布置要求、地基承載力初設(shè)其外形尺寸、埋深,最終確定合理方案;
(4)靜力驗算包括荷載與地基沉降驗算;
(5)動力驗算包括動力計算和確定動力參數(shù);
(6)強度驗算、配筋。
四、舉例說明
以下以
破碎機為例簡單介紹動力機器基礎(chǔ)設(shè)計。破碎機分為旋回式、顎式、圓錐式、錘式和反擊式等。動力基礎(chǔ)設(shè)計時,應(yīng)取得下列資料:
(1)機器的型號、轉(zhuǎn)速、功率、規(guī)格及輪廓尺寸圖等;
(2)機器自重及重心位置;
(3)機器底座外廓圖、輔助設(shè)備、管道位置和坑、溝、孔洞尺寸以及灌漿厚度、地腳螺栓和預(yù)埋件的位置等;
(4)機器的擾力和擾力矩及其方向;
(5)基礎(chǔ)的位置及其鄰近建筑物的基礎(chǔ)圖;
(6)建筑場地的地質(zhì)勘察資料及地基動力試驗資料。除上述資料外還應(yīng)由機器制造廠提供以下資料:
破碎機、電機的相互位置及傳動方式;
破碎機擾力作用的位置。
設(shè)計時基礎(chǔ)宜采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),其形式可為大塊式、墻式或框架式。墻式基礎(chǔ)各構(gòu)件尺寸應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定:
基礎(chǔ)頂板的厚度不宜小于600mm,且不小于頂板跨度的1/6;
頂板的懸臂長度不宜大于1500mm;
縱墻的厚度不宜小于400mm,高厚比不宜大于6;
橫墻的厚度不宜小于500mm,高厚比不宜大于4;
基礎(chǔ)底板厚度不宜小于600mm,且不宜小于墻厚;
基礎(chǔ)底板懸臂長度不宜大于2.5倍底板厚度;注:縱墻系指與破碎機擾力方向平行的墻,橫墻為與破碎機擾力垂直的墻。
框架式基礎(chǔ)的底板宜采用平板,其厚不應(yīng)小于600mm;
兩臺至三臺破碎機可設(shè)置在同一基礎(chǔ)上,構(gòu)成聯(lián)合基礎(chǔ),其底板厚度不應(yīng)小于800mm。
地基動力參數(shù)是動力基礎(chǔ)設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù),設(shè)計用到的動力基礎(chǔ)參數(shù)主要有地基(樁基)剛度和阻尼比。確定方法:規(guī)范或驗算公式。
總之,動力機器基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)特別注意各方面的因素,考慮全面,算全、算細,才能把動力機器對其他構(gòu)筑物的影響降到最低。
相關(guān)礦山機械設(shè)備:
1、
圓錐破碎機
2、
雷蒙磨粉機