动力机器基础设计规范 GB 50040-96

动力机器基础设计规范GB50040－96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[1996]428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》GB50040－96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》GBJ40－79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foundationset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equivalentload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frametypefoundation由顶层梁板、柱和底板连接而构成的基础。2.1.4墙式基础walltypefoundation由顶板、纵横墙和底板连接而构成的基础。2.1.5地基刚度stiffnessofsubsoil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；Mφ——机器的回转扰力矩；Mψ——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；Aφ——基础的回转振动角位移；Aψ——基础的扭转振动角位移；Axφ——基础顶面控制点在水平扰力Px、扰力矩Mφ及竖向扰力Pz偏心作用下的竖向振动线位移；Axφ——基础顶面控制点在水平扰力Px、扰力矩Mφ及竖向扰力Pz偏心作用下的水平向振动线位移；ω——机器扰力的圆频率；ωnz——基组竖向固有圆频率；ωnx——基组水平向固有圆频率；ωnφ——基组回转固有圆频率；ωnψ——基组扭转固有圆频率；ωn1——基组水平回转耦合振动第一振型固有圆频率；ωn2——基组水平回转耦合振动第二振型固有圆频率；α——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；Cφ——天然地基抗弯刚度系数；Cx——天然地基抗剪刚度系数；Cψ——天然地基抗扭刚度系数；Cpz——桩尖土的当量抗压刚度系数；Cpτ——桩周各层土的当量抗剪刚度系数；Kz——天然地基抗压刚度；Kφ——天然地基抗弯刚度；Kx——天然地基抗剪刚度；Kψ——天然地基抗扭刚度；Kpz——桩基抗压刚度；Kpφ——桩基抗弯刚度；Kpx——桩基抗剪刚度；Kpψ——桩基抗扭刚度；ζz——天然地基的竖向阻尼比；ζxφ1——天然地基的水平回转耦合振动第一振型阻尼比；ζxφ2——天然地基的水平回转耦合振动第二振型阻尼比；ζψ——天然地基扭转向阻尼比；ζpz——桩基的竖向阻尼比；ζpxφ1——桩基的水平回转耦合振动第一振型阻尼比；ζpxφ2——桩基的水平回转耦合振动第二振型阻尼比；ζpφ——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；[α]——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αf——地基承载力动力折减系数；αz——基础埋深作用对地基抗压刚度的提高系数；αxφ——基础埋深作用对地基抗剪、抗弯、抗扭刚度的提高系数；βz——基础埋深作用对竖向阻尼比的提高系数；βxφ——基础埋深作用对水平回转耦合振动阻尼比的提高系数；δb——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Ⅰ、Ⅱ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fk≤150kPa时3%；当地基承载力标准值fk＞150kPa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：p≤αff(3.2.1)式中p——基础底面地基的平均静压力设计值(kPa)；αf——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αf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α——基础的振动加速度(m/)；β——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fk＞500fk＞250一类土碎石土粉土、砂土粘性土300＜fk≤500250＜fk≤400180＜fk≤250二类土碎石土180＜fk≤300三类土粉土、砂土粘性土160＜fk≤250130＜fk≤180粉土、砂土粘性土120＜fk≤16080＜fk≤130四类土3.2.4地基土的动沉陷影响系数β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β值表3.2.4地基土类别β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：Af≤[A](3.2.6-1)Vf≤[V](3.2.6-2)αf≤[α](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)；αf——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3.3.2～3.3.11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βx值可按下式计算：式中βr——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3002502001501008066000550004500035000250001800059000490004000031000220001600052000440003600028000180003.3.3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：hd＝2d(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i—1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：Cφ＝2.15Cz(3.3.5-1)Cx＝0.70Vz(3.3.5-2)Cψ＝1.05Cz(3.3.5-3)式中Cφ——天然地基抗弯刚度系数(kN/)；Cx——天然地基抗剪刚度系数(kN/)；CΨ——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