4.1 汽轮发电机组基础

4.1.1  汽轮发电机组基础宜采用现浇钢筋混凝土框架结构。

4.1.2  汽轮发电机组的框架式基础宜采用多自由度空间力学模型分析，并应进行多方案优化设计，合理地确定框架的布置和构件尺寸。结构选型应符合下列原则：

    1  基础顶板应具有满足基础的振动特性及静变形要求的质量和刚度；顶板各横梁的静位移宜接近，顶板的外形和受力应简单，宜避免产生偏心荷载；

    2  在满足强度、稳定性和静位移要求的条件下，宜适当减小柱的刚度，但其长细比不宜大于14；

    3  基础底板刚度应根据地基刚度综合分析确定，避免基础出现不均匀沉降。

4.1.3  对工作转速为3000r/min且功率不大于125MW的汽轮发电机组，当基础为由横向框架与纵梁构成的空间框架，且同时满足下列条件时，可不进行动力计算：

    1  中间框架、纵梁：

G_i≥6G_gi (4.1.3-1)

    2  边框架：

G_i≥10G_gi (4.1.3-2)

式中：G_i——集中到梁中或柱顶的总重力(kN)；

          G_gi——作用在基础第i点的机器转子重力(kN)。

4.1.4  框架式基础的振动位移，可按本标准附录B的规定进行计算，并宜符合下列规定：

    1  一般情况下，可只计算扰力作用点的振动响应；

    2  工作转速时的计算响应宜取一定范围内的最大响应，其范围值宜根据计算模型确定。

4.1.5  当基础为由横向框架与纵梁构成的空间框架时，可简化为横向平面框架，宜按本标准附录B中双自由度体系的方法计算。

4.1.6  当框架式基础按空间多自由度体系进行振动计算时，对于机器工作转速小于3000r/min的基础，地基宜按弹性计算；对于汽轮发电机组工作转速不小于3000r/min的基础，地基可按刚性计算。

4.1.7  计算振动位移时，任意转速的扰力可按下式计算：

式中：F_0i——第i点任意转速的扰力(kN)；

          F_gi——第i点工作转速时的扰力(kN)；

          n₀——任意转速(r/min)；

          n——工作转速(r/min)。

4.1.8  当有多个扰力作用时，质点的振动位移可按下式计算：

式中：u_i——质点i的振动位移(m)；

          u_ik一一第k个扰力对质点i产生的振动位移(m)。

4.1.9  基础承载力计算时，荷载分项系数应按表4.1.9的规定取值。

4.1.10  计算基础动内力时的扰力值，可取计算振动位移时所取扰力的4倍，并应考虑材料疲劳的影响。

4.1.11  当基础为横向框架与纵梁构成的空间框架时，构件动内力可采用当量荷载进行简化计算；竖向当量荷载可简化为集中荷载，水平向当量荷载可简化为作用在纵、横梁轴线上的集中荷载。

4.1.12  当动内力采用当量荷载计算时，应按基础的基本振型和高振型分别进行计算，控制值应取较大值。

4.1.13  当动内力采用基础的基本振型计算时，当量荷载可按下列规定确定：

    1  横向框架上第i点的竖向当量荷载计算值不应小于转子重力荷载的4倍，竖向当量荷载可按下式计算：

式中：F_zi——横向框架上第i点的竖向当量荷载(kN)；

          F_gi——横向框架上第i点的机器扰力(kN)；

          ω_n1——横向框架竖向的第一振型固有圆频率(rad/s)，可按本标准附录B的规定计算；

          η_max——最大动力系数，可取8。

    2  水平向总当量荷载计算值不应小于转子总重力荷载，总当量荷载应按刚度分配到各框架，水平向总当量荷载可按下列公式计算：

式中：F_x——横向框架的水平向总当量荷载(kN)；

          F_y——纵向框架的水平向总当量荷载(kN)；

          G_gi——基础顶板上第i点的机器转子重力(kN)；

          G_t——基础顶板全部永久荷载(kN)，可取顶板自重、设备重和柱子重的一半；

          K_xj——基础第j榀横向框架的水平刚度(kN/m)；

          K_yj——基础第j榀纵向框架的水平刚度(kN/m)；

          ξ_x——横向计算系数(m)；

          ξ_y——纵向计算系数(m)。

    3  基础的竖向和水平向当量荷载(图4.1.13-1、图4.1.13-2)可按下列公式计算：

式中：F_xj——横向框架上第j点的横向x当量荷载(kN)；

          K_xj——第j点的横向框架刚度(kN/m)；

          F_yj——纵向框架上第j点的纵向y当量荷载(kN)；

          K_yj———第j点的纵向框架刚度(kN/m)。

4.1.14  横向、纵向计算系数可按表4.1.14采用。

4.1.15  当基础的动内力采用高阶振型计算时，顶板横梁与纵梁的当量荷载(图4.1.15-1、图4.1.15-2)宜按表4.1.15采用。

4.1.16  当动内力按空间多自由度体系计算时，应取机器工作转速的0.75倍～1.25倍范围内的最大动内力值作为控制计算值。

4.1.17  在多个扰力作用下，质点的动内力可按下式计算：

式中：S_i——质点i的动内力(kN)；

          S_ik——第k个扰力对i点产生的动内力(kN)。

4.1.18  当工作转速不小于3000r/min的汽轮机组不进行动力计算时，竖向、水平向当量荷载可按表4.1.18采用。

4.1.19  基础顶板的纵、横梁应计入由于构件内外侧温差产生的应力，温差可取15℃～20℃；当基础纵向框架长度不小于40m时，应计算纵向框架的温度应力；顶板与柱脚的计算温差，可取20℃。

4.1.20  顶板承载力计算时，应计入设备安装时的活荷载，活荷载应根据工艺要求确定；当无资料时，可按表4.1.20采用。

4.1.21  短路力矩的动力系数可取2.0。

4.1.22  基础承载力验算的荷载组合应符合下列规定：

    1  基本组合可取永久荷载与振动荷载或当量荷载组合，其中振动荷载只计入单向作用，组合系数可取1.0；

    2  偶然组合可取永久荷载、振动荷载及短路力矩组合，振动荷载组合系数可取0.25，短路力矩的组合系数可取1.0；

    3  地震作用组合可取永久荷载、振动荷载及地震作用组合，振动荷载组合系数可取0.25，地震作用组合系数可取1.0；

    4  设计值应取其荷载组合的较大值。

4.1.23  框架式基础的顶部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。

4.1.24  框架式基础的底板宜采用井式、梁板式或平板式；平板式基础底板的厚度、井式或梁板式基础的梁高，可根据地基条件取相邻柱最大净距的1/5～1/3.5，当地基条件较好时自：取小值，反之宜取大值。

4.1.25  对中、高压缩性地基土，应采取加强地基和基础的刚度、减少基础不均匀沉降等措施。

4.1.26  基础顶板的挑台应为实腹式，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的0.75倍。

4.1.27  基础运转顶板上和柱±0.00m以上适当位置上，应设置永久沉降观测点。

4.1.28  当底板设置在碎石土及风化基岩地基上时，应计入施工时温度作用的影响或在底板下设置隔离层。

4.1.29  基础的配筋应符合下列规定：

    1  汽轮发电机组基础底板各侧面均应设置钢筋网；底板板顶和板底钢筋的配筋率不宜小于0.1％；底板侧面四周钢筋网钢筋的直径不宜小于16mm，间距不宜大于250mm；当底板厚度大于2m时，宜在底板板厚中间部位设置直径不小于12mm、间距不大于300mm的双向钢筋网。

    2  汽轮发电机组基础的柱配筋应按计算确定，柱全部纵向钢筋的配筋率不宜小于0.6％，钢筋直径不宜小于25mm；柱宜采用封闭箍筋，箍筋直径不宜小于12mm，加密区箍筋间距不宜大于200mm，非加密区箍筋间距不宜大于300mm，肢距不宜大于300mm。

    3  汽轮发电机组基础中间平台采用现浇钢筋混凝土结构时，梁和板的构造应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定。

    4  汽轮发电机组基础运转层顶板配筋应按计算确定，顶板顶面、底面钢筋配筋率不宜小于0.15％；基础顶板应计入构件两侧温差产生的应力，梁两侧应分别配置温度影响的钢筋，高、中压缸侧的纵、横梁侧面配筋率不宜小于0.15％，其余梁每侧配筋率不宜小于0.1％。

    5  汽轮发电机组基础钢筋的连接应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定，采用机械连接时应满足抗疲劳性能的要求。