风机基础设计.pdf

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1、风机塔架基础设计——高斌根据中华人民共和国国家际准《高耸结构设计规范》ＧＢＪ１３５-９０，设计风机塔架基础时，主要考虑四个环节。四个环节包括：１）、塔身与基础的联接；２）、基础上部的承载能力；３）、地基的承载能力；４）、抗倾覆。即在具体设计中，应按最不利荷载组合对各控制断面进行强度计算外，还应对基础的整体稳定性、地基承载力和变形进行计算。在设计风机塔架基础前，必须分析塔架的尺寸、安装标高、荷载数据以及气象条件、工程地质资料。以便做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。一、已知荷载一）、荷载分类：ｌ、永久

2、荷载：１）、结构自重：塔架及设备：约２00吨基础自重：约650吨２）、土压力：基础上部埋土,２、可变荷载：１）、风荷载：弯矩（±00）：水平力（±00）：按规范要求，在风荷载（标准值）作用下，高耸结构任意点的水平位移不得大于该点离地高度的１／１００。２）、裹冰荷载：３）、地震作用：４）、安装检修荷载：５）、温度变化：６）、地基沉陷：３、偶然荷载：导线断线，风扇断脱等。二、塔身与基础的联接：一）、螺栓联接国际规定，螺栓外排时，中心间距：最大：8d0或12t最小：3d0d0──为螺栓的孔径；t──为外层板件的厚

3、度。根据螺栓横截面积应与板件横截面积相等的原则，计算：22Ｓ=D•π•δ=n•（d0/2）•π=4300×3.14×24=324048mmS──螺栓横截面积或板件横截面积D──塔身直径（±00）δ──板件厚度n──螺栓数量计算结论：须用螺栓直径太大，实际上无法使用。二）、法兰盘焊接：国家设计规范规定：塔身与法兰盘的联接构造和计算与该处塔身相同。此联接方案中，法兰盘置于基础表面，焊缝水平总横截面积必须满足大于塔身板件±00处横截面积的１.２倍。国际同时规定，角焊缝的最小焊脚尺寸hｆ不得小于1.5t，ｔ为较厚焊

4、件即塔身板件或法兰的厚度。则hｆ≮1.5t故塔身板件开坡口与底板（法兰）焊接，同时加肋板并焊接，荷载可满足要求。底板（法兰）与基础（钢筋混凝土）联接并满足荷载的方案，便是关键所在。此时，若用地脚螺栓，便又出现了上面螺栓联接的情况。甚至加肋板等也无法满足荷载。三）、底板置于基础内联接：此方案正是国外风机高塔（h>６０ｍ）采用的方法。前提：基础部分承受荷载的能力大于或等同于塔身板件横截面的荷载能力。2即：按混凝土强度设计值fc（N/mm）计算，底板表面积受混凝土抗压强度产生的载荷与该外塔身板件横截面产生的荷载相

5、当。依此可计算出底板的径向宽度bf。's×fy法兰盘故：bf=D×π×fc在此：ｓ──塔身板件横截面积混凝土基础'f──普通钢材强度设计值；yD──该截面塔身直径；ƒc──混凝土强度设计值。所以：底板表面积底板S=D×π×bf底板厚度hσbh=t×στt──为外层板件的厚度；σb──普通钢材屈服强度设计值；στ──普通钢材抗剪强度设计值。如果该底板表面积过大，刚度不足，可加加强肋与塔身板件焊接；加强肋的厚度不应小于肋长的１／１５，并不应小于５mm。也可安置二个以上的底板于基础内。塔身混凝土基础底板三、基础上

6、部的承载能力一）、螺栓联接时：混凝土层表面对法兰盘的抗压能力，应与塔身板件的抗屈服能力相同。2混凝土强度设计值（Ｎ／mm）混凝土强度等级强度种类C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75ƒe7.29.611.914.316.719.121.123.125.327.529.731.833.8ƒt0.911.101.271.431.571.711.801.891.962.042.092.142.18注：ƒe──混凝土轴心抗压强度设计值；ƒt──混凝土轴心抗拉强度设计值。法兰盘

7、径向宽度bf's×fybf=D×π×feｓ──塔身板件横截面积'f──普通钢材强度设计值；yD──该截面塔身直径；ƒe──混凝土强度设计值。四、地基的承载能力根据国际规范规定：基础底面的压力，应符合下式当轴心荷载作用时：Рk≤ƒa式中Рk──相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值；ƒa──修正后的地基承载力特征值。当偏心荷载作用时，除符合上式要求外，尚应符合下式要求：Рkmax≤1.2ƒa式中Рkmax──相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最大压力值。基础底面的压力，可按下列公式确定：ａ、当

8、轴心荷载作用时F+GkkPk=A式中F──相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值；kG──基础自重和基础上的土重；kA──基础底面面积。ｂ、当偏心荷载作用时F+GMkkkPkmax=+AWF+GMkkkPkmin=-AW式中M──相应于荷载效应标准组合时，作用于基础底面的力矩值；kW──基础底面的抵抗矩；Pkmin──相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最小压力值。当基础宽度大于３ｍ或埋置深