汽轮机基础结构设计要点
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框架式汽轮机基础设计要点
一、顶板设计
(1)顶板应有足够的质量和刚度，应加大扰力作用点下构件的质量，以减小基础的振动。
(2)顶板各横梁的静挠度宜接近，以保持轴系的平直，改善基础的动力性能。
(3)顶板的外形和受力应简单，尽量采用外形规则的矩形或T形截面，并宜避免偏心荷载。
(4)顶板的挑台应做成实腹式，其悬出长度不宜大于1.5m，悬臂支座处的截面高度，不应小于悬出长度0.75倍。
(5)励磁机处宜增大顶板构件的断面，以防局部振动过大。
(6)顶板四周应留有变形缝与其他结构隔开。
(7)汽机底座边缘至顶板边缘的距离不宜小于100mm。 在汽机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。
(8)基础顶面的二次灌浆层厚度大于50mm时，可在基础顶面预留直径φ8~10mm、间距200~300mm的插筋，以保证基础砼与二次灌浆层结合牢固。
(9)基础顶面四周边缘及沟道边，一般可设置50~75mm的角钢保护，以防止边缘损坏。
二、框架柱设计
(1)柱子一般采用矩形截面，在满足强度和稳定性要求的前提下宜适当减小柱的刚度，但其长细比（L0/b）不宜大于14。（柱刚度小可降低基础的基本频率，改善基础的动力特性。）
机组功率（MW） 柱截面高度尺寸（mm）
12~25 600~800
50~125 800~1200
200~300 1000~1500
L0——柱计算长度，按《GB 50010 -2010》表6.2.20-2中的现浇楼盖底层柱确定
b——矩形截面的短边尺寸
(2)柱子截面刚度EA宜与其上荷载成相同比例值。
(3)柱主筋在底板内的锚固：当底板厚度≤1.2m时，柱主筋均应伸至底板底部钢筋网上，；当底板厚度＞1.2m时，柱主筋可只将一半的柱主筋伸至底板底部钢筋网上，另一半在底板内达到直线锚固长度即可。
(4) 柱主筋在顶板内的锚固：直线锚入顶板内，钢筋伸至顶板顶。
(5)可设2~3道施工缝，各设在柱顶、柱脚及零米附近。施工缝处理：预留φ8@200的钢筋，长600mm，插入300mm；浇灌前应凿毛混凝土表面，湿润清扫干净后，坐一层掺有胶结剂的水泥净浆。
(6)中间柱子与横梁可不在同一平面，适当移动柱子的位置有时可明显改善基础的动力特性。
三、平板式基础底板设计
(1)底板应有一定的刚度，可嵌固柱子，并将荷载均匀传递给地基，底板的刚度对调整不均匀沉降起一定的作用。
(2)底板厚度对其动力特性影响不大，不宜过厚；底板的厚度，对中转速机组（1000＜n≤3000r/min）可取基础底板长度的1/15~1/20 ，对高转速机组（3000r/min＜n）可取基础底板长度的1/10~1/15，底板厚度不应小于柱截面的边长，也不应小于800mm。
(3)当底板厚度h≤1.2m时，底板双层双向配筋；当1.2m＜h≤2m时，底板中部设一层构造钢筋网（φ16~20@600~900）；当2m＜h≤3m时，设两层；当3m＜h≤4m时，设三层。
(4)汽机基础应独立布置，底板四周应留有变形缝与其他结构隔开。中间平台宜与基础主体结构脱开，当不能脱开时，在两者连接处宜采取隔振措施。必要时，汽机底板上允许设置加热器平台和地下室楼板的柱子。
(5)基础底板的埋深对体系的刚度和阻尼都有影响，埋置基础四周的地基土对提高地基刚度和阻尼有一定的作用。
(6)汽机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。
(7) 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3%。(机组对中要求，除可防止机组偏沉外，在动力计算中，还可将竖向振动与水平回转耦合振动分别计算，即“对中”可视为上述两类振动互不相关的必要条件。)
四、地基处理
(1)高压缩性土处理：加厚底板不能避免产生不均匀沉降，一般采取人工地基、加大基底面积、地基预压或采用箱型结构底板。
(2)当基础建在高、中压缩性地基上时，应在运转层和零米层柱上分别设置永久的沉降观测点。沉降观测五个阶段：底板施工完后、基础全部施工完后、机器安装完后、试运行期间、投产后如发现有问题时。
(3) 湿陷性黄土地基，需整片换填处理。防止投产后地下管道漏水，导致未处理的黄土地基发生湿陷。
(4)人工砂垫层地基，需保证施工质量，高密度压实。防止机器长期振动作用下基底脱空，造成基础偏沉，振动过大。
(5)采取毛石砼垫层时，须待毛石砼终凝后，再浇注砼基础，以保证垫层不参与基础振动。
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五、材料及配筋
(1)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，宜采用机械连接接头。
(2)承受重复荷载作用，基础混凝土强度等级不应低于C30。
(3) 二次灌浆层应采用具有早强、微膨胀、流动性好的灌浆材料。
(4)固定机器设备的锚固螺栓，通常采用预留孔方式，需埋设钢套管。
(5)钢筋的接头不得采用绑扎，宜优先采用焊接或机械连接。
(6)基础各构件的最小配筋率，可按现行钢筋混凝土规范选用，当柱断面边长超高2m时，可适当减小。
(7)基础顶板的纵、横梁应考虑由于构件两侧温差产生的应力，可在梁两侧分别配置温度钢筋，每侧配筋百分率为0.1%；100MW及以上机组每侧配筋百分率为0.15%。
(8)基础上部纵、横梁及柱子的配筋，需沿外围设有封闭式钢箍。
(9)梁柱节点为刚接节点，梁钢筋向下弯折锚入柱内。
(10)出线小室墙上有电气瓷瓶穿过时，为防止涡流作用使砼中的钢筋受热而变形，应在涡流作用范围（瓷瓶中心往外≥500mm半径）内，每根钢筋在交接处应用绝缘材料包扎，以免钢筋
六、计算
(1)旋转式机器的扰力：P=P0sinωt 式中P0=meeω2 me——偏心质量 e——偏心距
理论上旋转式机器的转动质量是可以平衡的，实际上由于机器的设计、制造、安装和维修等因素影响，总有不平衡扰力的存在。
(2)动力计算体系：质量-弹簧-阻尼体系——假定基础为有质量的钢体，地基为无质量的弹簧，并起阻尼器的作用。
(3)动力计算方法：共振法和振幅法，我国现行《动力机器基础设计规范》GB 50040-96采用振幅法。
(4)基础底面地基平均静压力设计值应满足：p≤0.8fak；p=（基础自重+基础底板上回填土重+机器自重+传至基础上的其他荷载标准值）÷基础底板面积。
七、可不做动力计算的情况
(1) 对工作转速为3000r/min的国产汽轮发电机基础，基础由横向框架与纵梁构成的空间框架且满足以下条件时，可不作动力计算。
a）机组功率≤125MW，中间框架纵梁Gi≥6Ggi，边框架Gi≥10Ggi；
b）机组功率≤200MW，中间框架纵梁Gi≥7Ggi，边框架Gi≥12Ggi；
Gi——集中到梁中或柱顶的重量（包括机器重)
Ggi——作用在基础第i点的机器转子重量，一般为集中到梁中或柱顶的转子重量
(2) 除立式压缩机以外的功率小于80kW各类压缩机基础和功率小于500kW的对称平衡型压缩机基础，但需满足以下条件：
a）基础质量大于压缩机质量的5倍；
b）基础底面的平均静压力设计值小于修正后的地基承载力设计值的1/2时；
c）基组重心与基础底面形心应位于同一竖线上，其相对偏心率不应超过3%。
(3) 转速在1000r/min以上且不大3000r/min，功率小于2000kW的电动给水泵、 汽动给水泵、励磁机及各种离心泵的基础，如为重量大于5倍机器重量的大块式基础，以及转速小于1000r/min的基础，可不做动力计算(不包括变转速的机器基础)。
(4) 钢球磨煤机的大块式和墙式基础可不作动力计算。
