機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)機(jī)器基礎(chǔ)前，須收集下列資料作為依據(jù)：①機(jī)器的技術(shù)性能，包括型號(hào)、工作轉(zhuǎn)速、重量(機(jī)器總重、有些機(jī)器還應(yīng)列出轉(zhuǎn)子或定子的重量)、軸的臨界轉(zhuǎn)速、功率、傳動(dòng)方式、重心位置及輪廓尺寸等。②機(jī)器的不平衡擾力和擾力矩及作用位置，其他荷載的分布位置、面積、大小、方向等。③工藝布置圖，包括各種動(dòng)力機(jī)器的位置（如螺栓安裝位置、輔助機(jī)器及管道安裝位置等），需隔振的機(jī)器、儀表的位置及隔振要求。④對(duì)基礎(chǔ)的要求，包括機(jī)器底座的輪廓尺寸和基礎(chǔ)平面位置圖；輔助機(jī)器、管道位置以及溝、坑、洞的位置和尺寸圖；二次灌漿的厚度和尺寸；錨固螺栓、預(yù)埋件的尺寸和位置等。⑤擬建場(chǎng)地的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料，包括室內(nèi)或原位測(cè)試所得的土動(dòng)力參數(shù)。

① 確定容許振動(dòng)限值。對(duì)承受動(dòng)荷載的基礎(chǔ)應(yīng)采用工作狀態(tài)（或某一特定頻率）時(shí)振幅的極限值，或峰值速度的極限值，或峰值加速度的極限值作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。這些極限值是根據(jù)設(shè)計(jì)功能遭到“破壞”的原則確定的。

② 確定動(dòng)荷載。動(dòng)荷載的類(lèi)型不同,隨時(shí)間改變的規(guī)律也各異，作用于機(jī)器基礎(chǔ)上的性質(zhì)也就不同。如果動(dòng)荷載隨時(shí)間的變化是已知的（這種荷載稱為非隨機(jī)荷載，如諧振荷載、周期荷載、沖擊荷載等）。則反應(yīng)分析通常稱為數(shù)定分析。如果荷載隨時(shí)間的變化不是完全已知的（這種荷載稱為隨機(jī)荷載），則反應(yīng)分析可從統(tǒng)計(jì)結(jié)果中進(jìn)行，稱為非數(shù)定分析。

動(dòng)荷載作用下的基礎(chǔ)反應(yīng)用基礎(chǔ)位移表示。數(shù)定分析能導(dǎo)出相應(yīng)于非隨機(jī)荷載下的位移-時(shí)間過(guò)程。 基礎(chǔ)的其他數(shù)定反應(yīng)（如應(yīng)力、應(yīng)變、內(nèi)力等反應(yīng)）可從位移反應(yīng)中求得。非數(shù)定分析只能提供有關(guān)位移的統(tǒng)計(jì)資料；由于位移隨時(shí)間的變化是不確定的，基礎(chǔ)的其他數(shù)定反應(yīng)必須用特定的非數(shù)定分析方法直接計(jì)算。

③ 選擇機(jī)器基礎(chǔ)計(jì)算模型。常用的計(jì)算模型有基床反力模型和彈性半空間模型（見(jiàn)機(jī)器基礎(chǔ)計(jì)算模型）。為了盡量避免基礎(chǔ)與機(jī)器發(fā)生共振，必須慎重選擇地基土的動(dòng)力參數(shù)。

④ 選擇基礎(chǔ)方案、確定基礎(chǔ)形式和尺寸?；A(chǔ)振動(dòng)的大小直接與機(jī)器本身擾力的大小和擾力作用點(diǎn)的位置有關(guān)。因此，要求機(jī)器盡量減少擾力并降低作用點(diǎn)的位置，力求機(jī)器與基礎(chǔ)聯(lián)合重心與基礎(chǔ)底面形心位于同一垂直線上，并盡量使擾力作用線與機(jī)組軸線位于基礎(chǔ)對(duì)稱面內(nèi)。

基礎(chǔ)尺寸最后應(yīng)保證振動(dòng)計(jì)算值在容許振動(dòng)限值以內(nèi)，否則應(yīng)采取減振措施（如調(diào)整擾力；增大阻尼、剛度或質(zhì)量；設(shè)置吸振器等）或隔振措施（見(jiàn)機(jī)器基礎(chǔ)隔振）。

機(jī)器基礎(chǔ)不宜與建筑物以及它們的基礎(chǔ)連接，以免基礎(chǔ)振動(dòng)對(duì)建筑物的影響。對(duì)承受振動(dòng)的管道不宜直接擱置在建筑物上，以免管道振動(dòng)傳到建筑物上引起建筑物局部共振。此外，必須注意機(jī)器基礎(chǔ)的構(gòu)造，并保證基礎(chǔ)整體剛度，防止構(gòu)件的過(guò)大變形和開(kāi)裂。

其目的在于保證機(jī)器本身的正常使用和防止對(duì)鄰近機(jī)器、建筑物的危害及減少對(duì)周?chē)藛T的影響。設(shè)計(jì)機(jī)器基礎(chǔ)時(shí)應(yīng)先確定基礎(chǔ)對(duì)動(dòng)荷載的反應(yīng)。動(dòng)荷載引起的慣性力，如果是基礎(chǔ)所受的全部荷載中的一個(gè)重要部分，則應(yīng)對(duì)基礎(chǔ)作動(dòng)力計(jì)算；如果運(yùn)動(dòng)是緩慢的，慣性力可以略去不計(jì)時(shí)，則可以不考慮荷載的動(dòng)力特性，而將動(dòng)荷載變?yōu)楫?dāng)量靜荷載考慮。對(duì)后一情況，基礎(chǔ)不需要進(jìn)行動(dòng)力計(jì)算（如一般的機(jī)床基礎(chǔ)和水壓機(jī)基礎(chǔ)）。

對(duì)于需要進(jìn)行動(dòng)力計(jì)算的機(jī)器基礎(chǔ)，都應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件和周?chē)h(huán)境，首先滿足靜荷載下地基土的設(shè)計(jì)要求，然后再滿足動(dòng)荷載所附加的設(shè)計(jì)要求，即基礎(chǔ)的振動(dòng)不超過(guò)容許振動(dòng)限值。容許振動(dòng)限值根據(jù)下列條件制定：①應(yīng)保證機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；②由基礎(chǔ)產(chǎn)生的振動(dòng)，對(duì)鄰近的儀表、機(jī)器、建筑物以及附近的人員不產(chǎn)生有害的影響。

機(jī)器基礎(chǔ)綜述

動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)概念設(shè)計(jì)就是針對(duì)不同的動(dòng)力機(jī) 器基礎(chǔ)提出合理的結(jié)構(gòu)形式，平、立面配置，基本構(gòu)件 尺寸和構(gòu)造，以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。 概念設(shè)計(jì)不 等于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，僅是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和前提條件。 在動(dòng)力荷載作用下，如基組固有頻率與機(jī)器擾 力頻率相同就會(huì)產(chǎn)生共振效應(yīng)。 影響基礎(chǔ)振動(dòng)的主 要因素是機(jī)器的擾頻、地基剛度、基組質(zhì)量等。 防止 共振的發(fā)生就要使基組的固有頻率與擾力頻率盡量 錯(cuò)開(kāi)。 動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)振動(dòng)對(duì)機(jī)器及環(huán)境都會(huì)產(chǎn)生不 利的影響，振動(dòng)事故處理的難度也較大，因此，在動(dòng) 力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)伊始，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員就應(yīng)該對(duì)振動(dòng) 問(wèn)題產(chǎn)生足夠的重視 。

其目的在于保證機(jī)器本身的正常使用和防止對(duì)鄰近機(jī)器、建筑物的危害及減少對(duì)周?chē)藛T的影響。設(shè)計(jì)機(jī)器基礎(chǔ)時(shí)應(yīng)先確定基礎(chǔ)對(duì)動(dòng)荷載的反應(yīng)。動(dòng)荷載引起的慣性力，如果是基礎(chǔ)所受的全部荷載中的一個(gè)重要部分，則應(yīng)對(duì)基礎(chǔ)作動(dòng)力計(jì)算；如果運(yùn)動(dòng)是緩慢的，慣性力可以略去不計(jì)時(shí)，則可以不考慮荷載的動(dòng)力特性，而將動(dòng)荷載變?yōu)楫?dāng)量靜荷載考慮。對(duì)后一情況，基礎(chǔ)不需要進(jìn)行動(dòng)力計(jì)算（如一般的機(jī)床基礎(chǔ)和水壓機(jī)基礎(chǔ)）。

對(duì)于需要進(jìn)行動(dòng)力計(jì)算的機(jī)器基礎(chǔ)，都應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件和周?chē)h(huán)境，首先滿足靜荷載下地基土的設(shè)計(jì)要求，然后再滿足動(dòng)荷載所附加的設(shè)計(jì)要求，即基礎(chǔ)的振動(dòng)不超過(guò)容許振動(dòng)限值。容許振動(dòng)限值根據(jù)下列條件制定：①應(yīng)保證機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；②由基礎(chǔ)產(chǎn)生的振動(dòng)，對(duì)鄰近的儀表、機(jī)器、建筑物以及附近的人員不產(chǎn)生有害的影響。

機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)依據(jù)

設(shè)計(jì)機(jī)器基礎(chǔ)前，須收集下列資料作為依據(jù)：①機(jī)器的技術(shù)性能，包括型號(hào)、工作轉(zhuǎn)速、重量（機(jī)器總重、有些機(jī)器還應(yīng)列出轉(zhuǎn)子或定子的重量）、軸的臨界轉(zhuǎn)速、功率、傳動(dòng)方式、重心位置及輪廓尺寸等。②機(jī)器的不平衡擾力和擾力矩及作用位置，其他荷載的分布位置、面積、大小、方向等。③工藝布置圖，包括各種動(dòng)力機(jī)器的位置（如螺栓安裝位置、輔助機(jī)器及管道安裝位置等），需隔振的機(jī)器、儀表的位置及隔振要求。④對(duì)基礎(chǔ)的要求，包括機(jī)器底座的輪廓尺寸和基礎(chǔ)平面位置圖；輔助機(jī)器、管道位置以及溝、坑、洞的位置和尺寸圖；二次灌漿的厚度和尺寸；錨固螺栓、預(yù)埋件的尺寸和位置等。⑤擬建場(chǎng)地的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料，包括室內(nèi)或原位測(cè)試所得的土動(dòng)力參數(shù)。

機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)步驟

① 確定容許振動(dòng)限值。對(duì)承受動(dòng)荷載的基礎(chǔ)應(yīng)采用工作狀態(tài)（或某一特定頻率）時(shí)振幅的極限值，或峰值速度的極限值，或峰值加速度的極限值作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。這些極限值是根據(jù)設(shè)計(jì)功能遭到“破壞”的原則確定的。

② 確定動(dòng)荷載。動(dòng)荷載的類(lèi)型不同，隨時(shí)間改變的規(guī)律也各異，作用于機(jī)器基礎(chǔ)上的性質(zhì)也就不同。如果動(dòng)荷載隨時(shí)間的變化是已知的（這種荷載稱為非隨機(jī)荷載，如諧振荷載、周期荷載、沖擊荷載等）。則反應(yīng)分析通常稱為數(shù)定分析。如果荷載隨時(shí)間的變化不是完全已知的（這種荷載稱為隨機(jī)荷載），則反應(yīng)分析可從統(tǒng)計(jì)結(jié)果中進(jìn)行，稱為非數(shù)定分析。

動(dòng)荷載作用下的基礎(chǔ)反應(yīng)用基礎(chǔ)位移表示。數(shù)定分析能導(dǎo)出相應(yīng)于非隨機(jī)荷載下的位移-時(shí)間過(guò)程?；A(chǔ)的其他數(shù)定反應(yīng)（如應(yīng)力、應(yīng)變、內(nèi)力等反應(yīng)）可從位移反應(yīng)中求得。非數(shù)定分析只能提供有關(guān)位移的統(tǒng)計(jì)資料；由于位移隨時(shí)間的變化是不確定的，基礎(chǔ)的其他數(shù)定反應(yīng)必須用特定的非數(shù)定分析方法直接計(jì)算。

③ 選擇機(jī)器基礎(chǔ)計(jì)算模型。常用的計(jì)算模型有基床反力模型和彈性半空間模型（見(jiàn)機(jī)器基礎(chǔ)計(jì)算模型）。為了盡量避免基礎(chǔ)與機(jī)器發(fā)生共振，必須慎重選擇地基土的動(dòng)力參數(shù)。

④ 選擇基礎(chǔ)方案、確定基礎(chǔ)形式和尺寸?；A(chǔ)振動(dòng)的大小直接與機(jī)器本身擾力的大小和擾力作用點(diǎn)的位置有關(guān)。因此，要求機(jī)器盡量減少擾力并降低作用點(diǎn)的位置，力求機(jī)器與基礎(chǔ)聯(lián)合重心與基礎(chǔ)底面形心位于同一垂直線上，并盡量使擾力作用線與機(jī)組軸線位于基礎(chǔ)對(duì)稱面內(nèi)。

基礎(chǔ)尺寸最后應(yīng)保證振動(dòng)計(jì)算值在容許振動(dòng)限值以內(nèi)，否則應(yīng)采取減振措施（如調(diào)整擾力；增大阻尼、剛度或質(zhì)量；設(shè)置吸振器等）或隔振措施（見(jiàn)機(jī)器基礎(chǔ)隔振）。

機(jī)器基礎(chǔ)不宜與建筑物以及它們的基礎(chǔ)連接，以免基礎(chǔ)振動(dòng)對(duì)建筑物的影響。對(duì)承受振動(dòng)的管道不宜直接擱置在建筑物上，以免管道振動(dòng)傳到建筑物上引起建筑物局部共振。此外，必須注意機(jī)器基礎(chǔ)的構(gòu)造，并保證基礎(chǔ)整體剛度，防止構(gòu)件的過(guò)大變形和開(kāi)裂。

可以想見(jiàn)這樣的一個(gè)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)教案是需要非常精巧的設(shè)計(jì)的。那么，克萊默 教授是如何來(lái)構(gòu)思這套教學(xué)體系的，其理論和方法學(xué)基礎(chǔ)是什么，教學(xué)的實(shí)際操作是如何實(shí)施的，教學(xué)的演變過(guò)程又是如何"para" label-module="para">

本書(shū)的題目《基礎(chǔ)設(shè)計(jì)·設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是克萊默教授經(jīng)常掛在嘴邊上說(shuō)的一個(gè)詞組，體現(xiàn)了他對(duì)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)的精辟概括?！盎A(chǔ)設(shè)計(jì)”在西方建筑教育的語(yǔ)境中是有著特定含義的，它指的就是包豪斯的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程，霍斯利于1959年從美國(guó)回蘇黎世 聯(lián)邦理工學(xué)院執(zhí)教，也將一年級(jí)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程更名為“基礎(chǔ)設(shè)計(jì)”。其本意在包豪斯 是設(shè)計(jì)的先修課程，目的是幫助學(xué)生選擇專業(yè)。而在霍斯利的課程中最鮮明的特色就 是那些抽象的空間練習(xí)。于是，“基礎(chǔ)設(shè)計(jì)”的一般理解是“作為設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)”，而不是設(shè)計(jì)本身?？巳R默教授對(duì)此的理解有所不同，“基礎(chǔ)設(shè)計(jì)”是指簡(jiǎn)單、低復(fù)合度的設(shè) 計(jì)。也就是說(shuō)這個(gè)課程所針對(duì)的始終是作為一個(gè)整體的建筑設(shè)計(jì)。相應(yīng)地，課程所涉及的“設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”也必須基于這個(gè)整體的概念。

本書(shū)由四章所組成。第一章“原理”是克萊默教授對(duì)其教育思想的梳理，包含三個(gè)部分，“設(shè)計(jì)原理”闡述了他對(duì)建筑設(shè)計(jì)和建筑教育的一些基本觀點(diǎn)，“結(jié)構(gòu)化的基本建筑設(shè)計(jì)”解釋了他的課程討論建筑設(shè)計(jì)問(wèn)題的三個(gè)層次，“三要素”則是指明了他對(duì)建筑設(shè)計(jì)問(wèn)題的定義。第二章“教學(xué)”是克萊默教授對(duì)其教學(xué)法的梳理，包含兩個(gè) 部分，“教學(xué)模型”討論了他的教學(xué)實(shí)踐所處的專業(yè)和對(duì)教育環(huán)境的系統(tǒng)性看法，“教 學(xué)過(guò)程”則是他對(duì)基礎(chǔ)課程教學(xué)整體教案設(shè)計(jì)的一些原則性思考。第三章“教案”通 過(guò)具體的實(shí)例來(lái)呈現(xiàn)具體的教案，“課程結(jié)構(gòu)”是一個(gè)典型的教案的基本架構(gòu)和內(nèi)容， “演化”是對(duì)歷年教案的梳理以呈現(xiàn)一個(gè)教學(xué)模型在一個(gè)長(zhǎng)時(shí)期的演進(jìn)過(guò)程，“實(shí)例” 通過(guò)三個(gè)作業(yè)來(lái)呈現(xiàn)教學(xué)的實(shí)際操作。第四章“回響”則是對(duì)克萊默教授的教學(xué)法傳 到中國(guó)后的一個(gè)簡(jiǎn)單的描述，包含四個(gè)部分，“南京交流”簡(jiǎn)述了東南大學(xué)和蘇黎世聯(lián) 邦理工學(xué)院的交流歷史，“對(duì)話”收集了幾位交流參與者對(duì)克萊默教授教學(xué)的個(gè)人體會(huì)，而“影響”則呈現(xiàn)了東南大學(xué)、南京大學(xué)和香港中文大學(xué)的不同教案，從中可以 看到與克萊默教授的淵源關(guān)系?！敖庾x”是一篇關(guān)于克萊默教授的教學(xué)思想淵源、教學(xué) 法及教案設(shè)計(jì)和實(shí)施的系統(tǒng)解讀，作為本書(shū)的結(jié)束。

——《前言》顧大慶