动力基础设计地基和基础计算规定.docx

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动力基础设计地基和基础计算规定

动力基础设计地基和基础计算规定

3基本规定

3.1一般规定

3.1.1动力机器地基基础的设计应满足下列性能要求：

1在静力荷载作用下，应满足地基和基础承载能力及变形要求；建造在斜坡上或边坡附近的动力基础，尚应满足稳定性要求；

2在地震作用下，应满足地基和基础抗震承载能力要求、基础抗震稳定性要求；

3在振动荷载作用下，应满足地基和基础承载能力的要求、基础容许振动的要求；周边环境对振动控制有要求时，尚应满足环境振动、人员舒适度和设备正常工作的要求。

3.1.2动力机器基础的形式，应根据动力机器类型和型号、工程地质条件、振动响应控制要求等综合确定。

3.1.3动力机器基础设计时，应避免基础产生过大或不均匀沉降。

3.1.4重要或对沉降有严格要求的机器，在基础上应设置永久的沉降观测点；在基础施工、机器安装及运行过程中应定期观测和记录。

3.1.5动力机器基础不宜采用液化土、软土地基作为天然地基持力层；局部存在液化土、软土地基时，宜进行地基处理；大型和重要动力机器基础应进行地基处理或采用桩基础。

3.1.6动力机器基础设置在整体性较好的岩石上且采用锚桩（杆）基础时，应按本标准附录A的规定设计。

3.1.7动力机器基础与建筑物的基础、上部结构以及混凝土地面宜分开。

3.1.8当置于天然地基的动力机器基础与毗邻建筑物基础的埋深不在同一标高时，基底标高差异部分应回填夯实。

3.1.9当管道与机器连接而产生较大振动时，连接处应采用减振或隔振措施。

3.1.10当动力机器基础的振动不满足人员健康、生产过程、仪器设备正常工作的容许振动标准及影响建筑物的长期使用寿命时，应采用隔振措施。

3.2材料及构造规定

3.2.1动力机器基础宜采用整体式混凝土结构，混凝土强度等级不宜低于C30，当大块式或墙式基础不直接承受冲击荷载或按构造要求设计时，混凝土的强度等级可采用C25。

3.2.2动力机器基础的受力钢筋应采用HRB400、HRB500钢筋，其他部位可采用HRBF400、HRBF500钢筋，钢筋的连接不宜采用焊接接头。

3.2.3基组的总重心与基础底面形心宜位于同一竖直线上。

当不在同一竖直线上时，两者之间的偏心距和平行偏心方向基底边长的比值，不应大于5％；当该比值大于5％时，应计入附加力矩作用的影响。

3.2.4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50mm；二次灌浆层应在设备安装初调后，采用高一个等级的材料填充密实。

3.2.5动力机器基础地脚螺栓的设置应符合下列规定：

1Ⅰ型和Ⅱ型地脚螺栓的锚固长度不应小于25倍螺栓直径，Ⅲ型地脚螺栓的锚固长度不应小于20倍螺栓直径；

2地脚螺栓轴线距基础边缘的距离不应小于5倍螺栓直径，且不应小于150mm，预留孔边缘距基础边缘的距离不应小于100mm；

3预埋地脚螺栓底面下混凝土的厚度不应小于50mm，当设置预留孔时，孔底面下混凝土的厚度不应小于100mm。

3.3地基和基础计算规定

3.3.1动力机器基础底面的平均静压力应符合下式要求：

p≤αvfa（3.3.1）

式中：

p——对应于作用的标准组合时，基础底面的平均静压力值（kPa）；

αv——地基承载力的动力折减系数；

fa——修正后的地基承载力特征值（kPa）。

3.3.2动力机器基础底面的平均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。

3.3.3地基承载力的动力折减系数应按下列规定确定：

1旋转式机器基础可取0.8。

2锻锤基础宜按下式计算：

式中：

a——基础的振动加速度（m/s2）；

βv—一地基土的动沉陷影响系数，按第3.3.4条的规定确定；

g——重力加速度，一般取9.8m/s2。

3其他机器基础可取1.0。

3.3.4地基土的动沉陷影响系数βv值应按下列规定确定：

1当为天然地基时，宜按表3.3.4的规定确定。

2对桩基础，宜按桩端持力层地基土类别选用。

3.3.5动力机器基础的地基土类别宜按表3.3.5确定。

3.3.6动力机器基础的振动响应，应符合下列规定：

式中：

u——基础上控制点的振动位移；

v——基础上控制点的振动速度；

a——基础上控制点的振动加速度；

[u]——基础的容许振动位移；

[v]——基础的容许振动速度；

[a]——基础的容许振动加速度。

3.3.7动力机器的振动荷载应符合现行国家标准《建筑振动荷载标准》GB/T51228的有关规定。

3.3.8动力机器的容许振动标准应符合现行国家标准《建筑工程容许振动标准》GB50868的有关规定。

3.4地基动力特性参数

Ⅰ天然地基

3.4.1天然地基的动力特性参数宜由现场测试确定，测试方法应符合现行国家标准《地基动力特性测试规范》GB/T50269的有关规定；当无测试条件时，宜按本标准第3.4.2条～第3.4.11条的规定确定。

3.4.2天然地基的抗压刚度系数应按下列规定确定：

1当基础底面积不小于20m2时，宜按表3.4.2采用。

2当基础底面积小于20m2时，抗压刚度系数宜采用表3.4.2中的数值乘以基础底面积修正系数，基础底面积修正系数可按下式计算：

式中：

βr——基础底面积修正系数；

A——基础底面积（m2）。

3.4.3当基础底部的地基土由不同土层组成时，其影响深度应按下列规定确定：

1方形基础宜按下式计算：

hd＝2b（3.4.3-1）

式中：

hd——影响深度（m）；

b——方形基础的边长（m）。

2其他形状的基础宜按下式计算：

hd＝2√A（3.4.3-2）

3.4.4当基础对地基土影响深度范围内包含不同土层时（图3.4.4），其抗压刚度系数宜按下式计算：

式中：

Cz——地基土抗压刚度系数（kN/m3）；

Czi——第i层土的抗压刚度系数（kN/m3），可按本标准第3.4.2条的规定确定；

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）。

3.4.5天然地基的抗剪、抗弯、抗扭刚度系数宜按下列公式计算：

式中：

Cx、Cy一一天然地基沿x轴、y轴的抗剪刚度系数（kN/m3）；

Cθ、Cф一一天然地基绕x轴、y轴的抗弯刚度系数（kN/m3）；

Cψ一一天然地基绕z轴的抗扭刚度系数（kN/m3）。

3.4.6天然地基的抗压、抗剪、抗弯、抗扭刚度应按下列公式计算：

式中：

Kz——天然地基沿z轴的抗压刚度（kN/m）；

Kx、Ky——天然地基沿x轴、y轴的抗剪刚度（kN/m）；

Kθ、Kф——天然地基绕x轴、y轴的抗弯刚度（kN·m）；

Kψ——天然地基绕z轴的抗扭刚度（kN·m）；

A—一基础底面积（m2）；

Ix、Iy——天然地基基础底面对通过底面形心的x轴、y轴的惯性矩（m4）；

Iz—一天然地基基础底面对通过底面形心的极惯性矩（m4）。

3.4.7当埋置基础的地基承载力特征值小于350kPa，且基础四周回填土与地基土的密度比不小于0.85时，其抗压、抗剪、抗弯、抗扭刚度宜乘以提高系数，提高系数宜按下列公式计算：

式中：

αz——基础埋深作用对地基抗压刚度的提高系数；

α——基础埋深作用对地基抗剪、抗弯、抗扭刚度的提高系数；

δd——基础埋深比，当δd大于0.6时，取0.6；

ht——基础埋置深度（m）。

3.4.8当基础与刚性地面相连时，地基抗弯、抗剪、抗扭刚度宜乘以刚性地面提高系数，提高系数可取1.0～1.4，软弱地基土的提高系数宜取上限值。

3.4.9天然地基的阻尼比应按下列规定计算：

1竖向阻尼比宜按下列公式计算：

（1）对于黏性土：

（2）对于粉土、砂土：

式中：

ζz——天然地基竖向阻尼比；

m——基组质量比；

m——基组的质量（t）；

ρ——地基土的密度（t/m3）。

2水平回转向、扭转向阻尼比宜按下列公式计算：

式中：

ζh1——天然地基水平回转耦合振动第一振型阻尼比；

ζh2——天然地基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。

3.4.10埋置基础的天然地基阻尼比，宜取明置基础的阻尼比乘以基础埋深作用对阻尼比的提高系数，阻尼比提高系数宜按下列公式计算：

式中：

βz——基础埋深作用对竖向阻尼比的提高系数；

β——基础埋深作用对水平回转向或扭转向阻尼比的提高系数。

3.4.11采用本标准第3.4.2条～第3.4.10条确定的天然地基动力特性参数计算天然地基大块式基础的振动位移时，计算的竖向振动位移值应乘以折减系数0.7，水平向振动位移值应乘以折减系数0.85，冲击式机器和压力机基础可不折减。

Ⅱ桩基

3.4.12桩基的动力特性参数取值应符合下列规定：

1预制桩或沉管灌注桩的动力参数宜由现场测试确定；当无测试条件时，宜按本标准第3.4.13条～第3.4.22条的规定确定；

2钻孔灌注桩或其他桩型的动力参数宜由现场测试确定；

3桩基动力参数的测试方法应按现行国家标准《地基动力特性测试规范》GB/T50269的规定确定。

3.4.13桩基的抗压刚度应按下列公式计算：

式中：

Kpz——桩基抗压刚度（kN/m）；

np——桩数；

kpz——单桩的抗压刚度（kN/m）；

Cpτi——桩周第i层土的当量抗剪刚度系数（kN/m3）；

Apτi一一第i层土的桩周表面积（m2）；

Cpz—一桩端土的当量抗压刚度系数（kN/m3）；

Ap——桩的截面积（m2）。

3.4.14当桩的间距为桩的直径或截面边长的4倍～5倍时，桩周各土层的当量抗剪刚度系数Cpτ值宜按表3.4.14采用。

3.4.15当桩的间距为桩的直径或截面边长的4倍～5倍时，桩端土层的当量抗压刚度系数Cpz值宜按表3.4.15采用。

3.4.16桩基的抗弯刚度应按下列公式计算：

式中：

Kpθ、Kpф一—桩基绕x轴、y轴的抗弯刚度（kN·m）；

kpz—一单桩抗压刚度（kN/m）；

rxi、ryi——第i根桩的轴线至通过基础底面形心的回转轴x轴、y轴的距离（m）。

3.4.17桩基的抗剪和抗扭刚度应按下列规定确定：

1桩基的抗剪刚度和抗扭刚度宜按下列公式计算：

式中：

Kpx、Kpy——桩基沿x轴、y轴抗剪刚度（kN/m）；

Kpψ——桩基抗扭刚度（kN·m）。

2当计入基础埋深和刚性地面作用时，桩基的抗剪刚度宜按下列公式计算：

式中：

Kpx、Kpy——基础埋深和刚性地面对桩基刚度提高作用后的桩基沿x轴、y轴抗剪刚度（kN/m）；

α1——刚性地面提高系数，可按本标准第3.4.8条规定确定。

3当计入基础埋深和刚性地面作用时，桩基的抗扭刚度宜按下式计算：

式中：

Kpψ——基础埋深和刚性地面对桩基刚度提高作用后的桩基抗扭刚度（kN·m）。

4当采用端承桩或桩上部土层的地基承载力特征值不小于200kPa时，桩基抗剪刚度和抗扭刚度不应大于相应的天然地基抗剪刚度和抗扭刚度。

3.4.18斜桩的抗剪刚度应按下列规定确定：

1当桩的斜度大于1：

6，其间距为桩的直径或截面边长的4倍～5倍时，斜桩的当量抗剪刚度宜取相应的天然地基抗剪刚度的1.6倍。

2当计入基础埋深和刚性地面作用时，斜桩桩基的抗剪刚度宜按下列公式计算：

3.4.19计算桩基的固有频率和振动位移时，其竖向和水平回转向总质量及基组的总转动惯量应按下列公式计算：

式中：

mpz、mpx、mpy——桩基上基础沿z轴竖向、沿x轴和y轴水平回转振动质量（t）；

m——天然地基基组的质量（t）；

m0——竖向振动时桩和桩间土参加振动的当量质量（t）；

lt—一桩的折算长度（m）；

b——基础底面的宽度（m）；

d--一基础底面的长度（m）；

ρp——桩和桩间土的混合密度（t/m2）；

Jpθ、Jpф、Jpψ——桩基上基组对x轴、y轴、z轴的转动惯量（t·m2）；

Jθ、Jф、Jψ——天然地基上基组对x轴、y轴、z轴的转动惯量（t·m2）。

3.4.20桩的折算长度宜按表3.4.20采用。

3.4.21桩基的阻尼比应按下列规定计算：

1桩基竖向阻尼比宜按下列公式计算：

1）桩基承台底为黏性土时：

2）桩基承台底为砂土、粉土时：

3）采用端承桩时：

4）当桩基承台底与地基土脱空时，其竖向阻尼比可取端承桩的竖向阻尼比。

2桩基水平回转向、扭转向阻尼比宜按下列公式计算：

式中：

ζpz——桩基竖向阻尼比；

ζph1、ζph2——桩基水平回转耦合振动第一、二振型阻尼比；

ζpψ——桩基扭转向阻尼比。

3.4.22计算桩基阻尼比时，宜计入桩基承台埋深对阻尼比的提高作用，桩基竖向、水平回转向以及扭转向阻尼比提高系数，宜按下列规定计算：

1对于摩擦桩：

2对于端承桩：

式中：

βz——桩基承台埋深对竖向阻尼比的提高系数；

β——桩基承台埋深对水平回转向或扭转向阻尼比的提高系数。