框架式动力基础设计若干问题论述

－８８・　第４１卷第４期　２　０　１　５年２月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｖｏ１．４１　Ｎｏ．４　Ｆｅｂ．　２０１５　

文章编号：１００９—６８２５（２０１５）０４—００８８—０２　

框架式动力基础设计若干问题论述　

潘玲　

（中＞台南方工程技术有限公司结构一所，湖北武汉４３０２２３）　

摘要：以某钢厂高炉系统鼓风机站中轴流压缩机组基础设计为例，探讨了框架式动力基础设计时应注意的几个问题，并结合《动　

力机器基础设计规范》对基础结构选型、抗震设计、配筋要求、基础设计原则等问题进行了论述，以保证框架式动力基础设计的合　理性。　

关键词：框架式动力基础，抗震，设计，配筋　

中图分类号：ＴＵ７５３　文献标识码：Ａ　

１　工程简介　

该工程地震设防烈度为６度，设计基本地震加速度为０．０５ｇ，　

设计地震分组为第三组。拟建场区特征周期为０．６５　Ｓ，建筑场地　

类别为Ⅲ类。结构抗震设防类别为丙类，抗震等级为四级。　

２框架式动力基础设计　

２．１　基础结构选型　

框架式动力基础的选型原则，尽量做到各构件布置对称，构　

造简单。纵梁、横梁以及柱子受力明确。基础的梁、柱应对称于　

机器主轴（纵轴）布置，在基础中心线上布置动力设备荷载，这样　

能避免或减少扭力作用。　１）顶板由横梁、纵梁和平台板组成，顶板应尽量高强，确保其　

有足够的质量和刚度。顶板纵粱的刚度应与横梁的刚度相对应。　基础顶板厚度不宜小于其净跨度的１／４，并不得小于８００　ｍｍ…。　

基础顶板挑台处的悬挑长度不宜超过１．５　ｍ，挑台处的顶板截面　高度应大于悬臂长度的０．７５倍。　

２）支柱应尽可能布置在纵梁和横梁的交点处，以便结构传力　

明确。柱子宜柔性，在满足强度和稳定性要求的前提下宜适当减　小刚度，柱子最小截面宽度宜为柱子净高度的１／１０～１／１２…，柱　

断面一般不小于６００　ｍｍ×６００　ｍｍ。　３）底板作为柱子嵌固端，将上部荷载均匀地传给地基。基础　

底板的刚度能有效调整基础不均匀沉降。底板的形式有井式、梁　

板式、平板式三种。平板式基础底板的厚度、井式和梁板式基础　

的梁高，应该根据地基条件不同取基础底板长度的１／１０～１／１２，　并不应小于８００　ｍｍ…。　

２．２基础设计　

１）地基强度验算　』：　

Ｐ＝　，Ｆ‘　

Ｐ…＝Ｗ／Ｆ＋Ｍｘ／Ｗｘ＋Ｍｙ／　＜１．２　。　其中，　，为地基承载力特征值的动力折减系数，旋转式机器　

取０．８…；ｆｏ为仅考虑深度修正的地基承载力特征值。　

２）基组偏心值确定：　

为避免不均匀沉降和减少振型，应调整基础的长度和宽度，　

尽量使机组（机器和基础的总称）的总重心与基础底面形心位于　

同一铅垂线上，如果仍有偏心，应按《动力机器基础设计规范》　

３．１．１４条规定：机组（机器和基础）的总重心与基础底面形心在纵　向、横向的偏心距分别不应超过相应方向基础边长的３％。　

＝∑ｍｉｘ／∑ｍ　＜３％Ｌ　。　

收稿日期：２０１４—１１—１５　作者简介：潘玲（１９８５一），女，工程师　＝　ｒｎ　Ｙ　／　ｍｌ＜３％Ｌｙ。　

２．３抗震设计　

该工程地震设防烈度为６度，设计基本地震加速度为０．０５ｇ，　

设计地震分组为第三组。根据《动力机器基础设计规范》６．１．４条　

规定，在抗震设防烈度８度及以下地区建造框架式动力基础，可　

不进行抗震验算。原因为在一般情况下基本组合是大于地震作　

用组合的，因此基础构件强度验算时基本上是由基本组合控制　

的，故可不考虑地震荷载作用（但在构造上要符合《抗震设计规　

范》要求），仅考虑基本荷载组合和偶然荷载组合。　

２．４设计基本原则　

对动力机器基础，在设计理论上存在着两种不同的观点，一　

种是共振法，认为基础的固有频率避开机器的频率（包括工作转　

速，临界转速等）±２０％，就能避开共振区就不会产生危险。另一　

种是振动法，认为计算动力基础的最大振幅能满足规范中规定的　

允许振幅，就可以避免一切危险，机器就能正常运转。有关文献　

根据上述两种理论，提出了组合法。组合法的指导思想是既要考　

虑避开共振的可能，又要控制最大振幅，这种考虑是比较切合实　

际情况的。　设计基础时，一般要尽可能使机组固有频率　和机器正常工　

作的干扰频率　相差±２５％左右，以避免机组在其共振区工作。　

如果不可避免，要特别注意控制最大计算振幅和振动线速度。　

《动力机器基础设计规范》中指出：对于中、高频动力机器基础，允　

许振动振幅为０．０２　ｍｍ，允许振动速度为５　ｍｍ／ｓ。　

２．５配筋要求　

１）应按现行《钢筋混凝土结构设计规范》控制基础各构件受　

力钢筋最小配筋率。　

２）基础上部纵、横梁及柱子的配筋，需沿外围设有封闭式　

箍筋。　

３）基础底板应沿周边及板顶、板底配置钢筋网，钢筋直径应　

为１４　ｍｍ～１６　ｍｍ，间距宜为２００　ｍｍ～２５０　ｍｍ…，控制配筋率为　

０．２％。该工程基础底板钢筋上下均配　２０＠２００，沿基础周边钢　

筋为　１６＠５００　ｍｍ。　

４）柱子应沿柱截面四周对称配置竖向钢筋，由计算确定柱子　

钢筋，直径应大于１８　ｍｌＹｌ，柱子竖向钢筋总配筋率不得小于　

１％…。该工程柱子钢筋按构造配置，每个柱配筋为２６，１，２５。　

５）顶板在柱宽范围内钢筋，应按纵、横向框架梁计算。顶板　

的板顶、板底以及周边配置钢筋网，钢筋直径宜为１４　ｍｍ一　

１６　ｍｍ，间距宜为２００　ｍｍ一２５０　１１１１１１　。

　第４１卷第４期　２　０　１　５年２月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｖｏ１．４１　Ｎｏ．４　Ｆｅｂ．　２０１５　・８９・　

文章编号：１００９—６８２５（２０１５）０４—００８９—０２　

试论地基处理选择与桩基选型　

张永胜　

（山西机械化建设集团公司，山西太原０３０００９）　

摘要：分析了地基处理和桩基选型的重要性，对地基处理的主要方式与桩基的种类进行了详细阐述，说明了各种地基处理方式　

及桩基的适用范围、方法、优缺点，以科学地对基础方案进行选取，确保工程获得良好的经济效益。　

关键词：地基处理，桩基，选型，安全性　

中图分类号：ＴＵ４７３．１　文献标识码：Ａ　

地基的基础工程建设主要涉及到地基的处理和基桩的选型　

两个方面，随着科学技术的不断发展和进步，现如今相关施工单　

位在进行工程施工时投入一些新型材料，并采用较为先进的新兴　

技术，这些都为工程整体资金成本的控制和工期的有序进行提供　

了更多的方便。　

１　地基处理和桩基选型的重要性　

地基工程作为整项建筑工程的开端，对整体工程的质量保证　

是非常重要的。地基的处理和桩基的选型和土质本身也息息相　

关，有相当一部分土并不适合用来做地基土，这其中就包括：冲填　

土、软粘土、膨胀土、湿陷性黄土、饱和松散土、杂填土、红豁土、熔　

岩、有机土、季节性的冻土和泥炭土等等，对于这些土壤，通常采　

用相对应的处理方式来进行相关的调节和处理。　

地基的处理方式随着地基本身的状况不同也在发生相应的　变化，施工方通常需要从工程造价、工期要求、环境条件、结构物　

条件、地质条件和材料供给的情况多方面来进行全面考量，进而　

制定出合理的地基处理方法。　此外，地基工程对于承受力要求十分高，对于一些达不到要　

求的地基土，就需要对其进行加固，这就需要运用桩基础来对其　

整体性和刚度进行提高，进而增大其纵向和横向的荷载能力。　

２类别的区分　

６）顶板和底板上的开孔，当开孔边长或直径大于３００　ｍｍ时，　

应沿洞口四周布置加强钢筋，钢筋直径宜为１４　ｍｍ一１８　ｍｍ，间距　宜为２００　ｍｍ　Ｅ　。　

７）基础顶部框架的纵、横梁上、下主筋配筋面积均按计算确　

定。配筋率宜取０．５％一１％。因考虑顶部框架纵、横梁两侧温差产　

生的应力，应在梁的两侧分别配置温度钢筋，每侧配筋率取０．１％＿１　Ｊ。　

３结语　

在设计基本原则的组合法中并未明确提出控制何种频率时　

的最大振幅值，在多种工作转速的机组基础，要完全避开共振频　

率是很难办到的。因此，就要研究出现共振时的状态是主要频　对于工程中的桩基础，通常由许多单桩组成，通过在桩顶部　

设置一个承受平台和桩身进行连接，进而形成一个整体，起到整　体荷载的传递作用。根据承台位置的高低不同细分为高承台和　

低承台的桩基。通常情况下，高承台桩基多用于桥梁和码头的工　程建设中，低承台桩基多用于房屋建筑。同时又根据其自身承载　

性质，区分为摩擦桩和承端桩。　

对于地基的区分主要分为人工地基和天然地基，这主要是根　

据建筑物自身的沉降情况来进行考量的。对于那些不易发生沉　

降的建筑环境，通常采用天然地基的方法，这样既方便了工程的　

开展，也节省了大量的资金成本的投入。　对于桩基的选型主要根据地基的具体埋深高度来确定，主要　分为水泥土夯实桩和强夯桩，前者多用于厂房的构建，由于其本　

身建筑对结构的牢固程度要求较低。相对于后者，前者大大地节　

省了资金成本的投入。　

３对于地基处理的选择　

地基处理的方式方法主要根据其处理的原理不同来进行划　

分，现如今常用的方法主要有以下几种。　

３．１　加筋法　

加筋法就是在相对于比较软弱的土层结构中打人砂桩、树根　桩或者采用土工聚合物等作为建筑地基的加筋。通过加筋后的复　

率，还是次要频率，只要在主机正常工作状态时的频率不出现共　

振，其他频率（如临界转速频率、瞬间产生的频率）出现共振，在这　

些共振频率产生的振幅值超过规范中所规定的允许振幅值，可以　

认为是允许的。如果在正常工作频率出现共振，应认为是不允许　的。设计者必须研究改变基础的固有频率，影响基础固有频率的　

因素较多，如结构刚度，材料阻尼等。设计者应根据情况分析，研　

究解决。　

参考文献：　［１］ＧＢ　５００４０－－９６，动力机器基础设计规范［Ｓ］．　

［２］ＧＢ　５０００７－－２０１１，建筑地基基础设计规范［Ｓ］．　

Ｏｎ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｆｒａｍｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ　

Ｐａｎ　Ｌｉｎｇ　（ＷＩＳＤＲＩ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　１　ｓｔ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｗｕｈａｎ　４３０２２３，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ　ａｘｉａｌ　ｆｌｏｗ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ’Ｓ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｂｌａｓｔ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｂｌｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ　ａｔ　ｓｏｍｅ　ｓｔｅｅｌ　ｐｌａｎｔ　ａｓ　ｔｈｅ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｅｘｐｌｏｒｅｓ　

ｓｏｍｅ　ａｔｔｅｎｔｉｖｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｆｒａｍｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ，ａｎｄ　ｉｎｄｉｃａｔｅｓ　ｓｏｍｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｔｙｐｅ　ｓｅｌｅｃ—　

ｔｉｏｎ，ａｎｔｉ—ｓｅｉｓｍｉｃ　ｄｅｓｉｇｎ，ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｉｎ　Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　Ｄｅｓｉｇｎ，ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｆｒａｍｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ．