氧氣站壓縮機基礎設計(compressor foundation design of oxygen—making plant)

支承并固定壓縮機的基礎結構的設計。冶金廠礦的氧氣站中，主要設備有空氣壓縮機、氧氣壓縮機和氮氣壓縮機等，有的還包括氦、氖、氬、氪、氙等稀有氣體壓縮機。按機器運動部件產生擾力的方式，可將壓縮機設備歸納為兩類：即往復式機器和旋轉式機器。前者如空氣壓縮機、活塞式氧壓機等；后者如透平空氣壓縮機、透平氧氣壓縮機等?；A對機器擾力激發的動力反應，表現為周期振動，其特點是擾力與振動同時存在，振動幅值的大小變化周而復始，不隨時間衰減或消失，屬穩態振動。通過基礎將各種靜、動荷載傳給地基。

設計主要內容包括原始資料收集、基礎形式、基礎計算和基礎構造。

原始資料收集設計基礎前，除應取得冶金廠礦設備基礎設計所列有關資料外，還要收集下列資料：(1)機器的功率、總重、傳動方式、轉子質量和質心位置；(2)工作轉速和機組軸系臨界轉速；(3)機器不平衡擾力和擾力矩，以及其他荷載的大小、作用方向、分布位置；(4)曲柄連桿機構數量，及其在平面上的布置和

956曲柄的夾角，機器主軸中心線至基礎上表面的距離；(5)天然地基或樁基的彈性系數、剛度及阻尼比。

基礎形式根據工藝需要和技術經濟效果確定。一般轉速較低的往復式機器，常采用大塊式基礎或墻式基礎；旋轉式機器多為高轉速，常采用由縱橫梁、柱、底板組成的框架式基礎。當幾臺機器彼此相距很近，而地基中又存在軟弱土層、單臺機器基礎振動較大時，可將二臺或三臺工作轉速相同的機器并列在一個基礎底板上，構成聯合基礎?；A一般采用現澆混凝土結構，有時亦采用裝配式混凝土結構。

基礎計算根據結構的靜力和動力效應，按國家和部門有關規范規定，驗算構件截面承載力、變形和裂縫寬度，進行地基承載力計算和動力計算。

基礎動力計算的主要目的是計算機器基礎的自振頻率和振動幅值，使其振幅或振動速度控制在允許范圍內，以保證設備正常運行和對鄰近人員、儀表、建(構)筑物不產生有害影響。對于大塊式基礎和墻式基礎的動力計算模型，一般將機器基礎視為有質量的剛體，將地基視為無質量的彈簧并起阻尼器作用。對于框架式基礎動力計算的力學模型，常采用單質點體系和多質點體系，前者是將框架柱支承的頂板和機器集中為一個質點，或者按橫向單片框架所管轄范圍，相應地將機器和頂板分割為幾個獨立的質點，構成單質點振動體系；后者是將框架和機器按不同部位劃分為若干個質點，每個質點具有三個自由度，整個機器基礎為空間的或平面的多質點多自由度振動體系。

框架式基礎的動力設計，在國際上有單自由度振幅法和共振檢查法。前者按單質點體系計算基礎的振幅，使其不超過規定的允許值；后者按多質點體系計算基礎結構自振頻譜，要求每一頻率都要避開機器擾力頻率。中國在冶金工廠設計中常采用多自由度振幅法。該方法按多質點體系計算，并認為在基礎的基本自振頻率遠離機器擾力頻率的前提下，無須避開高頻共振，但要進行強迫振動計算，使基礎的振動幅值不超過允許標準。工程實踐證明該方法是合理的、可行的。

為了提高機器基礎動力設計的精確性，有些課題引起國內外工程界的注意并正在深入研究：如機器和基礎的共同作用問題；機組的阻尼，尤其是高頻阻尼問題；在振動作用下，如何考慮土體慣性、地基參振質量和剛度的變化規律等問題。

基礎構造需滿足下列要求：(1)在確定基礎尺寸時，基礎和機器及其附加物的總重心與基礎底面形心要力求位于同一垂直線上。若偏心不可避免，則宜控制偏心值與平行于偏心方向的基礎邊長之比不超過3％。(2)框架式基礎的頂板縱、橫梁要有足夠剛度，各梁的靜撓度宜接近。柱子截面不宜大，底板厚度不宜過薄。(3)基礎一般不宜與建(構)筑物及其基礎相連，亦不宜與混凝土地坪連接，以減小基礎振動對外界的影響。(4)聯合基礎的底板要具有足夠的剛度，底板上下均宜配置鋼筋。