基础防振设计砺塾τ们陈基础防振设计理论应用浅论aspanclass=.doc

基础防振设计理论应用浅论化工工业厂房的动力设备类型较多，安装地点根据工艺需要有安装在地面基 础或楼面结构上两种方式其基础承重形式主要可分为钢筋混凝土块状和框架体 系从对解决厂房振动问题的角度上看，土建专业更希望将其设在地面上对扰 力很大（规定为15RN）的动力设备，如不采取特殊措施，不宜安装在与厂房结 构构件相连的楼面上即使是与操作层同标高的框架式（或墙式）基础（如人型气 轮机组和电机）也应自成体系，与厂房主体结构设缝脱开另外相关规定指出当 厂房内设有低频且扰力较大的设备时，应采取措施防止其与厂房结构共振实际工程中由于振动引起的问题并不少见如设备木身无法正常工作、地脚锚栓被拔出、墙体开裂、预应力大型屋面板板缝间灌缝材料脱落、影响吊车运行等，正确设计振动设备基础是保证安全生产和设备正常使用的重要环节，是工业建筑结构没计的一个主要内容木文主要叙述动力设备基础抗振设计中应当注意的一些问题1、扰力类型不同类型的动力设备所产生的扰力形式也不相同按照设备扰力相对丁•水平 面的关系，可分为以4类：垂直往复振动、水平往复振动、绕垂直轴的扭转振动 和绕水平轴的扭转振动对于某些机构运动复杂的设备，上述基木振动可能会发 生耦合。

此外，当基础本身尺寸设计不合理时，也有可能使设备传来的基本振动 发生耦合（如水平往复振动扰力的偏心便会产生水平扭转振动）如发生耦合，则 必然使各方向、各类型的扰力及频率相应增加，各种振动频率分布范围变得更广, 造成设计困难又如某些动丿J设备附属管线因支架松动，造成设备生产中的附加 挠力，引起的振动更难以预防因此设计中只能尽量避免曲于基础本身原因造成 的耦合后面提到的设计步骤目的之一便是防止该悄况的发生（限制基组重、形 心偏心距，也有防止地基疲劳而发生倾斜等其他H的）o2、频率计算中的误差问题结构的自振频率可根据实测或理论计算确定利用已有实测资料进行对比分 析，在条件接近时得出的数据最为可靠这就需要设计人员多下现场与甲方和设 备检修单位在装置设备验收及检修时掌握实际数据，特别对重要的工程基础应要 求都做这种测试，为今后的设计及改造维修积累了宝贵的资料但基于种种原因, 实际工程一般设计中大部分采用的频率值还是理论计算值现时计算机软硬件的 迅猛发展以及有限元计算软件的应用，大大提高了计算结果的精度和速度很多 大量应用的、成熟的结构计算软件已使得动力计算这一过去在结构工程计算方面 非常复杂和费时的问题，从计算角度来看已不再成问题。

例如地基（或某一平面 结构的支座）的变形对结构固有频率的影响，设计人员熟练掌握一两个有限元计 算程序，利用计算程序对基础进行动力计算其工作程序将变得很简单如采取手 工计算便需要从合理的简化计算模型及实际经验入手，采収合理有效的减隔振构造手段，将振动幅值控制在一定的范围之内即可否则将是一项十分耗时繁琐的 工作频率的理论计算值与实测值往往存在很大误差，一般认为在A20%,有时可 达A35%设计中要考虑到不利因索的影响，参数的选取应当使设计结果是偏于 安全的因此正确理解计算参数的物理意义及其对振动的影响就显得尤为重要 作为设计原则提出：当机器扰力圆频率小于基组竖向固有频率时，基础埋深和地 面对基础刚度的影响宜充分考虑；而当机器扰力圆频率大于基组竖向固有频率 时，基础埋深和地面对基础刚度的影响宜充分考虑这些原则体现了应有的灵活 性和概念指导设计的重要性，是对设计人员的忠告3、设计步骤设计时应按设备表查出哪些设备是动力设备，对照设备专业条件图检查是否有设备振动参数漏提情况，并落实减振情况动力设备基础的设计步骤：①首先根据设备样本和规范对基础构造的要求确定基础的外形尺寸②根据设备样木确定设备静力荷载的分布以及扰力大小和方向、扰力频率。

③复核基组总垂心与基础底面形心的偏心距是否满足规范要求④计算基组的自振频率，判断是否处于共振区，设计时尽可能避免在共振区工作，如果扰力和振幅都很小，可确信不会有不良现象发生时，在共振区工作也是允许的实际上联合基础或多谐振动的频率分布范围很广，完全避开共振区是不经济也是很难办到的⑤计算基础振幅，检查是否在规范允许范围当扰力的频率高于基组的频率时，还应当验算通过共振区时的振幅是否满足设备样本对该区段的要求⑥对于框架式、墙式基础，计算结构在动力作用卜-的承载能力当不满足上述某项时，便应当修改设计重新计算，直至满足为止4、调整机组固有频率的方法为避免产生过大振动，要调整基组的固有频率设备基础有大块式（仅考虑地基的变形，不考虑基础本身变形）、框架式（一般情况下仅考虑框架本身的变形,不考虑地基的变形）和刚度介于两者之间的墙式基础不论构造形式如何，调整基组固有频率思路的出发点都是在刚度和质量上想办法现以仅承受竖向扰力的天然地基上的大块式基础为例，探讨调整机组固有频 率的方法，因为大块式基础具构造接近理想刚体，因此计算时仅考虑地基的变形 即认为地基的刚度便是基组的刚度采用抗压刚度系数Cz计算地基的刚度，其 物理意义是地基表面单位面积上产生均匀的单位压陷时所需要的力，单位为 KN/M3o可以看到，为避开共振区，当扰频。

较低时，便要提高基组固有频率 此时应将其设计成底面积大，但埋深要浅（目的是减小质量）；反之当扰频G较高 时，则应降低基组固有频率，要设计成底面积小，但埋深要人（以增加质量）然 而也要注意，细而高的基础往往会造成基础顶面水平振幅加大的反面影响因此 对桩基和离地面较高的框架基础体系在动力设备基础中的使用应持谨慎的态度， 加强桩顶承台的刚度（必要时可打斜桩）及框架支撑或采取有效减隔振措施，如 根据资料某多层厂房基础采用钢筋混凝土灌注桩，而破碎机基础采用了水泥搅拌 桩，由于搅拌桩顶与基础底面之间设有碎石褥垫层，二者不能共同工作，既降低 了振幅乂节省了建设费用，经多年运行无不良问题发生以常遇到的压缩机基础的调频抬施为例活塞式压缩机的转速一般低于1000转/ Ulin（即一谐扰频低于16. 4IIz），属中低频机器为提高基组的固有频率,要求减小埠深有时由于厂房基础较深，故对于WIOOkw的小型压缩机，有时便落在夯实的填土上，这时就要考虑到填土有可能发生的振动密实对基础远期工作的影响填土以外基础和混凝土地坪间不设缝，也是为了提高其固有频率而对于转速人于3000转/ min （即扰频高于50Hz）和离心式压缩机基础，为降低基组固有频率，则多将基底与相邻厂房基础置于同一标高，并且与混凝土地坪间设缝脱开。

5、其他尽管规范并未十分严格地要求设备基础与厂房基础必须脱开，但除非扰力确 实很小，有十足把握不会对厂房产生影响时，都不要将其相连在这个问题上不 要过分相信计算结果，因为一口引起厂房振动，处理将十分棘手对原地改扩建 的楼面设备基础一般在楼面主梁承载力满足，设备振动参数增加较小情况下，要 考虑该层整体楼板单元的刚度条件，尽量不要改变原楼板单元刚度分布（自身频 率）而采取在原基础单元处处釆用构造措施将振动挠力适当分散其它主次梁（考 虑填充墙振裂影响不包含框架周边梁），这样虽然加大其它相关梁的振动值但对 设备承重梁的振动挠力增加不大，而整个楼面框架的振动往往是出设备承重梁的 振动幅值决定的如采取楼面倒梁法，或相邻主次梁间增加次梁等，当然具体改 造方式应在计算机模拟现场条件计算后进行才能达到最优化的效果另外，对于 扰力较小且符合条件时，某些动力基础也可以不作动力计算，如石油化T一些基 础设计规范对地基承载力标准值280kPa电机功率W560k\v的离心泵；功率W 80kw的各类压缩机基础（立式压缩机基础除外）和功率＜500kw的对称平衡型压 缩机基础在符合规范规定的条件时可不作动力计算对于重要的基础，最好在设 计时便预先留出可供将来选择的调频措施，以备后患。

《建筑振动工程手册》介 绍了几种常用方法同时还应看到，也有一些振动是出于设备本身的安装不合格、隔振失效造成的如电机检修为节省开支，未将所有皮带全部更换，由于新【口皮带的变形不一致，使运转时电机主轴偏心，从而产生振动乂如设备木身台座刚度不足，基础地脚螺栓材质偏软时都能使振动幅值加人6＞结论动力设备基础设计远远复杂于非动力设备基础，计算上不确定因素也很多，且一旦出现问题其处理也很困难为避免问题发生，基础形式应多方案进行比较分析，计算时的参数取值便要留有余地而对于重要的基础最好预先留出调频方案。