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1、第9章动力机器基础与地基基础抗震简介 本 章 提 要 本章简要介绍了动力机器基础的类型、特点，目的在于了解动力机器基础与其他结构物基础的区别，以便在实际工程中注意其自身的设计以及对周围建筑物的影响；本章同时介绍了地基基础抗震的基本要求。 9.1 动力机器基础概述 9.1.1 动力机器基础的特点 9.1.2 动力机器基础的荷载,可分为两类： 静力机器基础； 动力机器基础。 9.1.3 动力机器基础的类型 9.1.4 动力机器基础设计的基本要求 9.2 动力机器基础计算理论简介 (a)实体式 (b)墙式 (c)构架式 图9.1 动力机器基础类型,质量弹簧模型(图9.2)理论 刚体-弹性半空间模型(
2、图9.4)理论 9.2.1 质阻弹理论 (1)质阻弹理论的基本假定 (2)质阻弹理论的基本方程 1)基础的竖向振动 若任一时刻的竖向位移为z，根据达伦贝尔原理可得竖向振动微分方程为： 2)基础的水平摇摆振动 基础耦合振动微分方程组可写成如下形式:,图9.7 水平摇摆耦合振动 图9.8 扭转振动的转角,在基础的水平面上作用一个绕竖轴z的扭转力矩M(t)=Msint，则产生扭转振动，以扭角(t)表示，如图9.8所示，振动微分方程为： 9.2.2 弹性半空间理论简介 弹性半空间理论是将基础假设为刚体，并将其置于弹性半空间土体上，此处设地基土为匀质、各向同性、线性的弹性半无限体，这时的振动问题，主要是
3、分析基础与地基的相互作用，即动力接触问题。,地面任意点的位移w(r,0,t)的积分形式解为： 然后建立位移与基底动反力的关系式，再代入基础振动微分方程，得到： 9.3 振动对地基承载力的影响和地基刚度及阻尼的取值 9.3.1 振动对地基承载力的影响 机器基础下地基承载力验算应符合式(9.6)要求：,锻锤基础可按式 9.3.2 天然地基刚度及阻尼 (1)天然地基刚度 1)地基的弹性均匀压缩 对于弹性变形来说，压力与弹性变形之间呈线性关系： 当基础底面积小于20m2时，抗压刚度系数值可采用表9.1中的数值乘以底面积修正系数，修正系数r值可按式(9.8)计算：,当地基为分层土时，基础下弹性变形的影响
4、深度按2d计算(d圆形基础的直径或矩形基础的短边)，在此深度内的地基综合抗压刚度系数Cz按下式计算： 2)地基的弹性非均匀压缩和均匀剪切 对于非均匀压缩 对于均匀剪切,3)地基的弹性扭转(非均匀剪切) Z和X按下式计算：,图9.9 1.6m2.5m2.05m基础垂直激振共振曲线 (图中hm基础旁回填土的厚度； AZ最大振幅； PZ干扰力幅值) (2)天然地基阻尼比,粘性土 砂土、粉土 (b)水平回转向、扭转向阻尼比可按下列公式计算：,9.4 防止动力机器基础振动影响的措施 9.4.1 振动波在土中的传播 我国动力机器基础设计规范(GB 5004096)提供的振动基础振波随距离的衰减公式为：,9
5、.4.2 防止动力机械基础振动影响的措施 把某些易受振动影响的实验室、精密仪表车间等设置在离动力基础较远的地方 采取减震措施，使基础的振动减小； 增大建筑物的刚度 采用桩基或人工地基，以减小基础振幅。 9.5 地震区地基基础的特点 9.5.1 地震概述 火山地震： 陷落地震： 构造地震：,9.5.2 地震波及地震反应 地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传播并释放能量，这就是地震波 9.5.3 地震的震级和烈度 震级是表示地震本身强度大小的尺度。目前较通用的是里氏震级，即地震震级M为: 9.5.4 地震震害及场地因素 (1)地震震害 1)地基震害 地基液化、震陷和山石崩裂、滑坡、地裂等现象
6、。 2)建筑物损坏,3)引发次生灾害 (2)场地因素 建筑物场地的地形条件、地质构造、地下水位及场地土覆盖层厚度、场地类别等对地震灾害的程度有显著影响。 9.6 地基基础抗震设计 9.6.1 基本原则 抗震设防的基本原则是“小震不坏，大震不倒”。 9.6.2 天然地基抗震验算 天然地基基础抗震验算时，在荷载组合中应计入地震荷载。,验算天然地基地震作用下的竖向承载力时，基础底面平均应力和边缘最大压力应符合下列公式要求，且基础底面与地基土之间的零应力区面积不应超过基础底面积的25%。 9.6.3 不良地基抗震设计 (1)液化土地基抗震设计 1)全部消除地基液化沉陷的措施 2)部分消除地基液化沉陷的措施,处理深度范围内，应挖除其液化土层或采用加密法加固，对加固后的复合地基，其标准贯入锤击数可按下式计算: 3)减轻液化影响的基础和上部结构处理 (2)软弱土地基抗震设计 1)采用桩基 2)改进基础和上部结构设计 (3)不均匀地基抗震设计 1)滑动土体对抗滑结构的侧向作用力可按下列原则确定 对上覆非液化层按被动土压力计算; 对液化层按竖向压力的1/3计算。,2)结构抗地裂措施宜符合下列要求 建筑的主轴应平行河流放置; 建筑的长高比宜小于3; 采用筏基或箱基，基础板内应加配抗拉裂钢筋。配筋计算时基础底板端部的撕拉应力可取为零，基础底板中部的最大撕拉力可按下式计算:,