CN111043454A - 一种用于机械设备减隔振的基础平台及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于机械设备减隔振的基础平台及其设计方法，属于机械减振领域。该基础平台包括铸铁平台、钢筋混凝土平台、隔振器、基座和地锚器；所述铸铁平台通过多个所述地锚器固定于所述钢筋混凝土平台上表面，多个所述基座均匀布置于所述钢筋混凝土平台下方，所述铸铁平台下表面与每个所述基座之间均可拆卸地安装一个所述隔振器，所述隔振器由至少一个弹簧构成。本发明通过对基础平台的组成结构进行改进，利用隔振器减小平台自身振动并衰减外界动力设备和管路的振动向平台上安装的设备的传递，并通过创新的设计方法指导基础平台的结构参数及施工方案的设计，由此解决现有技术振动控制不精确，缺乏专项设计针对性，不易维护的技术问题。

Description

一种用于机械设备减隔振的基础平台及其设计方法

技术领域

本发明属于机械减振领域，涉及一种隔振平台及设计方法，更具体地，涉及一种用于机械设备减隔振的基础平台及设计方法，该平台可用于机械设备、生产设备的自身防振，也可用于隔绝平台外部振动的干扰。

背景技术

许多机械设备、生成设备运作时会产生很大的振动，会对设备自身造成损害，同时会产生噪声污染。还有一些设备运转或检测时需要隔绝外部环境振动的影响，来保持生产及检测的精度和效果。这些都需要对设备采取减隔振措施，降低这些影响。我国目前用于机械设备，检测设备减隔振的措施主要是在平台下部填充沙土、橡胶垫等缓冲材料来达到减隔振的目的，但是这种方式相对简陋，而且减振效果有限，不能精确控制机械设备振动及隔绝外部振动的干扰，而且没有精确的理论设计方法。因此，提出一种振动测试基础平台设计方法及方案。

与本发明最相近的技术方案是江苏建筑职业技术学院的一种建筑隔振地台(CN201220312355)，该装置存在如下一些缺点：

1、该设计的地台是在基础下方铺设隔振胶垫和填充玻璃棉，与传统填充沙土等缓冲物的方法相似，减隔振效果有限，而且不能精确控制机械振动；

2、该设计适用于对隔振要求不高的机械设备，而对于对隔振效应严格要求的机械设备，适用性不强，比如船只、舰艇、车辆振动噪声检测，大型精密加工机器等；

3、该地台没有精确的设计流程，不能针对具体对象进行专项设计。

4、该地台属于一次性装置，不能进行维护，到达使用年限或者缓冲物老化失效后，只能拆除重建。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于机械设备减隔振的基础平台及其设计方法，其目的在于，通过对基础平台的组成结构进行改进，利用隔振器减小平台自身振动并衰减外界动力设备和管路的振动向平台上安装的设备的传递，并通过创新的设计方法指导基础平台的结构参数及施工方案的设计，由此解决现有技术振动控制不精确，缺乏专项设计针对性，不易维护的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于机械设备减隔振的基础平台，包括：铸铁平台、钢筋混凝土平台、隔振器、基座和地锚器；

所述铸铁平台通过多个所述地锚器固定于所述钢筋混凝土平台上表面，多个所述基座均匀布置于所述钢筋混凝土平台下方，所述铸铁平台下表面与每个所述基座之间均可拆卸地安装一个所述隔振器，所述隔振器由至少一个弹簧构成；

每个所述隔振器上下两端各设有一块连接钢板，所述钢筋混凝土平台下表面和所述基座上表面均埋有锚固套筒；所述连接钢板按照预设位置，通过螺栓连接固定于对应的所述锚固套筒中；单个所述隔振器底部的中心标高偏差不大于5mm，平面位置的偏差不大于3mm，单个所述隔振器的倾斜度不大于1/300。

进一步地，钢筋混凝土平台上表面设有多个二次水泥浇筑成型的地锚器安装孔，用于对应安装各个所述地锚器；所述地锚器安装孔为方孔，内径由上至下逐渐增大。

进一步地，每个所述隔振器均并联一个阻尼器。

进一步地，每个所述隔振器内部均设有减振橡胶。

进一步地，包括平台地基与基坑；所述平台地基位于所述基坑底部，所述基座固定于所述平台地基上；所述平台地基周围设置隔振缝，所述隔振缝内部填充减振材料。

进一步地，所述减振材料为隔振砂、隔振碳花、减振橡胶或者聚苯乙烯隔振板。

进一步地，所述基坑内部的所述平台地基周围设置楼梯，所述平台地基与所述钢筋混凝土平台之间设有维护空间，所述平台地基设置排水系统。

按照本发明的另一方面，提供了一种如前任意一项所述的基础平台的设计方法，包括如下步骤：

(1)确定平台设计质量m：

平台设计质量m大于欲安装设备质量的10倍，其中平台设计质量m是所述隔振器上方由所述铸铁平台和钢筋混凝土平台组成的总成的质量；

(2)确定固有频率f_n：

由欲安装设备频率设计所述基础平台的固有频率f_n，f>(3～5)f_n，f为欲安装设备的最低激励频率；

(3)根据m和f_n，计算得到隔振器所需的总刚度K，然后根据所述基础平台的设计尺寸选定隔振器布置方式，确定隔振器布置数量n，计算每个隔振器所需刚度k，K＝nk；

(4)根据所述基础平台的设计尺寸、设计质量，确定所述基础平台各组成结构的高度；

(5)校核所述基础平台的固有频率和整体平面度；

(6)根据步骤(1)～(5)的参数设计结果，确定钢筋混凝土平台的配筋结构，以及所述基础平台各组成结构的施工方案。

进一步地，所述步骤(3)包括如下子步骤：

(3.1)建立系统振动模型

根据所述基础平台的构造，将所述基础平台形成的振动系统简化为单自由度振动模型，由质量块m、无质量的理想弹簧K和无质量的阻尼C组成，位于完全刚性的所述基础之上，质量块只能在垂直方向上运动，该振动系统的运动微分方程为：

其中，y是振动位移，

是y的一阶微分，

是y的二阶微分，理想弹簧K即隔振器所需的总刚度K；

(3.2)固有频率

振动系统的固有频率与平台设计质量m和弹簧总刚度K相关，该系统的固有频率为：

若已知振动系统的弹簧静态下沉度，即刚体压在弹簧上后弹簧的压缩量，则系统的固有频率为：

δ为弹簧静态下沉度；

(3.3)振动系统的系统频率比确定

对于单自由度振动，且振动驱动力为简谐力时，可得隔振器的隔振传递率T：

T_T为通过隔振器传递给基础的力，T₀为质量块受到的驱动力，ξ为系统阻尼比，

为系统频率比，即驱动力频率与振动系统固有频率的比值；

当

时，T＜1，隔振器起到隔振的作用，传递率随频率比的增加而减小；

当

时，T＞1,隔振器处在共振区域，隔振器会增大被隔震体的振幅；

当

时，传递率随着阻尼的增大而增大；当

时传递率随阻尼的增大而减小。

进一步地，所述步骤包括隔振器的连接施工方案设计和隔振缝的施工方案设计；

所述隔振器的施工方案设计如下：先浇筑所述隔振器下柱的混凝土形成所述基础，浇注过程中需保证所述锚固套筒的位置固定；基础的强度达到设计要求后安装所述隔振器，然后在所述隔振器上方绑扎所述钢筋混凝土平台的钢筋并支模、浇筑混凝土，得到所述钢筋混凝土平台；在各所述隔振器上方支模和浇筑混凝土时，对该所述隔振器四周的其他所述隔振器设置临时横向支撑，避免四周的其他所述隔振器发生水平位移；

所述隔振缝的施工方案设计如下：将所述基础下方的筏板基础与基坑周围的地基土分开浇筑，从而在筏板基础周围形成隔振缝，将所述基础平台与周围的地基土隔开；然后在所述隔振缝内填充减振材料。

总体而言，本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、本发明的基础平台主要作为系统设备的安装平台，主要功能为安装固定大多数设备及管路附件，承载其质量载荷；其主要基于隔振器减小系统自身振动并衰减外界动力设备和管路的振动向系统设备的传递，由于各隔振器均采用装配式的安装设计，易于进行各种性能及尺寸的适应性设计和精确计算，且易于后期维护。该基础平台对于大型机械设备(船机、舰艇、生成设备)适用性广泛，可用于设备自身检测时避免外部振动的传入，也可用于降低生产设备自身振动。

2、通过地锚器配合二次浇筑的上小下大的地锚器安装孔的设计，使得铸铁平台与钢筋混凝土平台连接牢固，且易于调节整体平面度，设计、安装及维护均十分方便，且性能可靠。

3、该平台的隔振器形式多样，可以使用单个弹簧，也可将几个弹簧进行组合形成一个隔振器，隔振器可以降低设备支承系统的固有频率，从而隔离设备产生的高频振动，同时通过并联阻尼和/或填充减振橡胶的方式，对振动能量进行吸收，并保证设备的稳定性，还可以显著降低设备周围的环境振动，消除结构二次噪声。

4、通过将该基础平台置于基坑内，配合隔振缝的设计，可以将平台地基与基坑周围隔开，减小外部振动传入，并且可在隔振缝内填充减振材料，进一步减小外部振动的传入。

5、由于本发明为装配式设计，且设有维修空间，可以人工维护，而平台位于基坑中，设置楼梯易于工人维护进出维修空间，进行零部件如隔振器、螺栓的更换、维护操作，设置排水系统避免基坑积水腐蚀设备，延长设备寿命。

6、本发明的基础平台设计计算流程相对严谨，且能够针对实际减振设备的需要进行精确的设计，可适用于各种尺寸平台的设计。

7、铸铁平台与钢筋混凝土平台连接方式，隔振器与基座的连接方式均安全可靠，且施工方便，隔振缝的施工方案简单，实用效果明显。

附图说明

图1是本发明优选实施例的基础平台结构剖面示意图；

图2是基础平台的简化振动系统模型；

图3是振动设备通过隔振器与刚性地基后的简化受迫振动系统；

图4是传递率T、频率比和阻尼的关系图；

图5是本发明的具体实例的弹簧和地基平面布局示意图；

图6是弹簧隔振器的单个弹簧结构参数示意图；

图7是本发明的具体实例的地锚器安装孔布局示意图；

图8是隔振器的安装示意图；

图9是本发明优选实施例的基础平台在基坑内的总装示意图；

图10是图9的局部放大图，展示的是本发明的具体实例中部分结构的高度和宽度尺寸；

图11是本发明的设计流程图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-铸铁平台，2-钢筋混凝土平台，3-隔振器，4-基座，5-地锚器，6-连接钢板，7-锚固套筒，8-螺栓，9-平台地基，10-基坑，11-隔振缝，12-水泵安装洞。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供了一套用于大型设备隔震的基础平台，以及用于该基础平台设计的方法流程，并通过一个6m×9m基础平台的具体案例对本发明的平台构造及设计方法进行了详细的介绍。该基础平台在隔振器选择、各构件连接方式、周围地基与空间设置(隔振缝、维护通道、地下维修空间)等方面均进行了创新。

如图1所示，本发明的基础平台主要由以下部分组成：上部的铸铁平台1、钢筋混凝土平台2、隔振器3、基础4以及排水系统等。下面将一一介绍本发明的具体设计流程以及各个部件的主要构成、作用、选择标准、相互连接关系。

平台设计方法的流程：

1、确定平台设计质量m。平台设计质量m是由隔振器以上的钢筋混凝土平台与铸铁平台的安装总成质量，应大于欲安装的系统设备质量的10倍。

2、确定系统固有频率。通常要求频率比越大越好，本发明为了保证工程实际中隔振系统的有效性，取f>(3～5)f_n，f为设备的最低激励频率，f_n为平台自身的固有频率。

3、根据设计质量及系统固有频率计算隔振器刚度。将设计质量及系统固有频率代入公式(2)计算得隔振器所需的总刚度。根据平台尺寸确定布置隔振器的方案及数量，然后得到每个隔振器所需刚度。

4、根据平台设计质量进一步设计平台高度。根据确定的平台质量，匹配平台高度。由平台各组成部分材料容重及设计要求高度进行计算，确定平台各部分高度。

5、校核系统频率与整体平面度。由1～4步参数，校准平台参数，验算是否符合设要求。

6、结合1～5步的各个设计参数，使用PKPM设计软件进行施工图设计。使用PKPM结构设计软件对平台进行建模计算分析，得到钢筋混凝土结构的配筋图。PKPM结构设计软件是本领域普遍使用的混凝土结构设计软件，故不赘述。

7、施工方案设计。按照设计好的各个参数以及混凝土配筋结构，对基础平台重点部位的施工方案进行设计。

下面以一个6m×9m基础平台设计为例进行更为具体的介绍，其性能要求如下：

本平台主要作为系统设备的安装平台，主要功能为安装固定大多数设备及管路附件，承载其质量载荷；通过隔振器设计和减隔振元器件的设计，减小自身振动并衰减外界动力设备和管路的振动向系统设备的传递，其要求包括承重、加工及安装精度、外形尺寸、平台形式等。

(1)承重：主要使用对象——某泵组自重约5t，使用时最多4台机组，加上设备基座等辅助结构，在该平台上运转的设备总质量约20t；

(2)设备频率：主要使用对象——转速约为1200～3000转/分，即主要激励频率设计为20Hz～50Hz。要求平台固有频率不大于6Hz。

(3)安装精度：铸铁平台加工制造的要求按照国家标准GB/T22095-2008，3级精度实行，平台具体要求如下：

a.整体平面度需要不大于相应尺寸的平面度公差，6m×9m铸铁平台平面度公差为280μm；

b.平台支撑面积比例应不低于10％；

c.上面板的粗糙度按照机械加工精加工处理。

(4)尺寸：平台尺寸为6m×9m，铸铁平台尺寸为6m×9m×0.35m。平台上表面至隔振器下缘总高度不宜超过1.5m。

(5)根据隔振需求选择独立隔振台座，平台下部为隔振器和基座，上部为钢筋混凝土结构和铸铁平台，如图1、图9所示。

核心设计要点及设计思路如下：

铸铁平台：

铸铁平台属于重型平台结构，地锚器锁紧部件牢牢的把平台和地基固定为整体，属于国际通用的安装平台方式，可以有效降低运转产生的振动，让设备在一个稳定的基础上进行运转。平台配有大量的标准的T型块和锁紧螺丝，可以满足任何设备的夹紧要求，且各个平台模块配有通用的连接螺栓，保证各块铸铁紧密连接，施工完成后对整体铸铁平台进行平面度检测，要求工作面板的平面度达到相应要求，否则需要进行水平调整。

钢筋混凝土平台：

铸铁平台下方为钢筋混凝土平台，有地锚器安装孔，方孔为上小下大结构，二次水泥浇筑，保证结构在受到较大振动波作用时地基不会与平台脱节。

隔振器设计：

隔振器设计需要考虑系统振动模型、系统固有频率、以及系统频率比：

1、系统振动模型

根据平台构造，可以将该系统简化为单自由度振动模型，为了研究方便，把振动系统集成简化成3个参量进行研究：振动系统由质量块m、无质量的理想弹簧K和无质量的阻尼C组成，位于完全刚性的基础之上，质量块只能在垂直方向上运动，其模型如图2所示。

该系统的运动微分方程为：

2、固有频率

振动系统的固有频率与振动刚体总质量m(铸铁平台+钢筋混凝土结构)和弹簧总刚度K(所有弹簧刚度之和)有关，该系统的固有频率为：

若已知振动系统的静态下沉度，即刚体压在弹簧上后弹簧的压缩量，则系统的固有频率为：

δ为弹簧静态下沉度。

3、系统频率比确定

本发明中的隔振器之所以能起到隔振效果，是以弹性支承代替振源与地基之间的刚性连接，从而在一定频率范围内降低了从振动源传递到地基的激振力。

振动设备通过隔振器与刚性的平台地基连接，可简化为如图3所示的受迫振动系统。由于设备的周期性转动而产生周期性的外力激发系统振动，其运动微分方程为：

隔振器的效果本发明采用隔振传递率T来量化。当质量块受迫振动时，通过弹簧传递到基础的作用力与迫使质量块振动的驱动力的比值称为传递率T。传递率是表征隔振器隔振效果的物理量，传递率越小，则减振效果越好。对于单自由度振动，且振动驱动力为简谐力时，可得：

T_T为通过隔振器传递给基础的力；T₀为质量块受到的驱动力。ξ为系统阻尼比，

为频率比，即驱动力频率与系统固有频率的比值。

由图4可知：

当

时，T＜1,隔振器起到隔振的作用，传递率随频率比的增加而减小。

当

时，T＞1,隔振器处在共振区域，隔振器会增大被隔震体的振幅。

当

时，传递率随着阻尼的增大而增大；当

时传递率随阻尼的增大而减小。

通常要求频率比越大越好，在本实例中根据设备最低激励频率约为20Hz，以及标准要求隔振系统固有频率不大于6Hz，可考虑取频率比为5，即系统频率可取为4Hz。在设备最高激励频率50Hz时，频率比为50/4＝12.5，依然满足要求。因此将系统频率确定为4Hz。

4、隔振器的选择

一般来说，为达到隔振目的，隔振材料或隔振器应符合下列要求：

(1)弹性性能优良，刚度低；

(2)承载力大，强度高，阻尼适当；

(3)耐久性好，性能稳定，不因外界温度、湿度等条件变化而引起性能发生较大变化；

(4)抗酸、碱、油的侵蚀能力强；

(5)取材容易；

(6)加工制作和维修、更换方便。

在隔振工程中，钢弹簧隔振器具有性能稳定、承载能力强、寿命长、抗环境污染能力强、计算可靠、固有频率低等优点，隔振中应用较多，并且已有定型产品。常用的为钢圆柱螺旋弹簧隔振器。钢弹簧隔振器应用非常广泛，从各种精密仪器隔振到数十吨的锻锤、数百吨重的铁路轨道隔振，甚至整个大楼的隔振，钢弹簧隔振器都可以取得满意的效果。

钢弹簧隔振器的最大优点是固有频率低，通常其频率范围可达2Hz～6Hz，因此其隔振效果非常好，而且可以根据需要加入橡胶垫、阻尼器的阻尼构件，耗散振动能量。

5、隔振器参数计算

在本案例中，设定基础平台的主要使用对象为某泵组，自重约5t，运转时最多4台机组，加上设备基座等辅助结构，在该平台上运转的设备总质量约20t。按照平台设计质量应大于设备质量的10倍这一标准，本案例取设计平台质量为200t(铸铁平台+加强筋+钢筋混凝土结构+基础立柱总质量)，包括铸铁平台以及钢筋混凝土平台形成的结构总成。

此时，基础平台固有频率f_n＝4.0Hz，质量m＝200t＝2.0×10⁵kg，由公式(2)可以计算得隔振器所需的总刚度:

K＝1.263×10⁸N/m＝1.289×10⁴kg/mm

又由公式(3)，可以计算的隔振器静态下沉度δ＝15.63mm，即平台静态可下沉量不宜小于15.63mm，从而据此设计和限制弹簧的行程。

排水系统设计：

在平台地基设置地下蓄水系统并在底部安装有真空吸水泵，蓄水过多可以直接将水排到地沟，避免平台长期积水。

隔振器布置方案设计：

整个钢筋混凝土结构和铸铁平台座落在隔振器上，隔振器本例选为减振弹簧，并按照国标二级精度标准，依照国标GB/T23934-2015设计此弹簧，如图6所示。

设计要求和接口：

(1)总承载200吨，共20个位置，每个位置截面1000mm×1000mm，弹簧行程20mm。

(2)固有频率：铸铁平台、地基与隔振器(弹簧)组成系统第一阶频率设计为4Hz。

(3)设计要求寿命：在保证定期维护的前提下，弹簧的使用寿命为30年。

布置方案：

钢筋混凝土平台下部设置20个方形砧墩作为基座，每个基座横截面1000mm×1000mm，每个部位布置4个弹簧，共80个弹簧，由所需总刚度为K＝1.289×10⁴kg/mm，可得每个弹簧刚度k＝161.14kg/mm。单个负载能力至少要达到200t/80*1.2＝3.0t，取1.2倍是作为安全储备，提升可靠性。各隔振弹簧分布位置如图5所示。

4个弹簧组成一个隔振器，上下均焊接在钢板上，连接钢板与隔振器通过埋头螺栓连接。施工时先将锚固套筒预埋在下柱混凝土中，通过连接螺栓与隔振器连接，然后安装隔振器上部锚固套筒，最后浇筑上柱混凝土。在浇筑前，将弹簧支撑面的渣物、杂物清理或冲洗干净，按要求扎绑和铺设钢筋网，支好模板，浇筑混凝土，捣实后进行隔振器高度测量。

如图11所示，6m×9m平台结构具体设计计算流程如下：

1、确定平台设计质量。如前所述，取设计平台质量为m＝200t。

2、确定系统固有频率。如前所述，本案例取频率比为5，即系统频率f_n可取为4Hz。

3、根据设计质量及系统频率计算隔振器刚度。将质量及频率代入公式(2)计算得隔振器所需的总刚度。根据平台尺寸确定布置隔振器的方案及数量，然后得到每个隔振器所需刚度与相应的隔振器行程。

平台固有频率f_n＝4.0Hz，质量m＝200t＝2.0×10⁵kg，由公式(2)

可以计算得隔振器所需的总刚度：

K＝1.263×10⁸N/m＝1.289×10⁴kg/mm

又由公式(3)

可以计算的隔振器静态下沉度δ＝15.63mm，即平台静态可下沉量不宜小于15.63mm，限制弹簧的行程。

由于本案例共布置80个弹簧，由所需总刚度为K＝1.289×10⁴kg/mm，可得每个弹簧刚度k＝K/80＝161.14kg/mm。单个弹簧负载能力至少要达到200t/80*1.2＝3.0t，1.2倍作为安全储备。

4、根据平台设计质量进一步设计平台高度。根据确定的平台设计质量，匹配平台高度，具体地，由平台各组成部分材料容重及设计要求高度进行计算，确定平台各部分高度，具体地，在本案例中：

(1)铸铁平台总高度定为350mm(铸铁平台包括铸铁台面和加强筋，铸铁台面实体厚度要求不小于170mm-200mm，取200mm；加强筋厚度要求不小于50mm，取150mm)。铸铁台面的实心铸铁板高度200mm，即6*9*0.2*7.6＝82.08t；加强筋(包括中空铁台+加肋筋)150mm，质量取实心铸铁板质量的0.1倍，即82.08*0.1＝8.208t；可得铸铁平台总质量82.08+8.208＝90.288t。

(2)钢筋混凝土结构，设厚板高度h，可计算得钢筋混凝土平台总质量6*9*h*2.6＝140.4*h，假设厚板高度h＝800mm，代入计算得钢筋混凝土平台质量为112.32t，总高度为800mm。

(3)隔振器高度取300mm，其质量较小，可以忽略。

因此，该基础平台的平台设计质量为90.288t+112.32t＝202.608t，隔振器底部至平台表面的总高度为350+800+300＝1450mm。总结数据如下表所示。

说明：
	1、隔振器高度300mm
2、铸铁容重7.6t/m3
	3、中空铁台+加强筋总质量取铸铁台面的0.1倍
4、钢筋混凝土(砼)容重取2.6t/m<sup>3</sup>,加大配筋率会增加容重
	5、地基柱截面为1000mm×1000mm，6m*9m平台有20个
6、总高度为隔振器底部至铸铁平台上表面的高度
	7、总质量为隔振器以上结构的总质量

地锚器安装孔及铸铁平台板布置如图7所示，弹簧安装示意图如图8，平台基础结构示意图如图9、图10。

5、校核系统频率与整体平面度。由1～4步参数，校准平台参数，验算是否符合设要求，具体地：

(1)校核系统频率。由刚度K＝1.289×10⁴kg/mm，平台总质量202.608t，代入公式(2)计算得系统实际频率为3.97Hz，设计频率为4Hz，满足设计要求。

(2)整体平面度。由国家标准GB/T 22095-2008《铸铁平板》，第D.1.1条，平面度公差计算公式t＝c₁×l+c₂，t为整个工作平面的平面度公差，单位为微米(μm)；l为以毫米计的平板对角线的公称长度，为与平板准确度等级有关的系数。3级精度时c₁＝0.024，c₂＝20，6m×9m平台对角线长度l＝10.817m，计算平面度公差t＝280μm，即平台整体平面度不得大于280μm。

因平台设计质量为200t，则平台使用时设备总质量不宜大于20t。

6、使用PKPM设计软件进行施工图设计。使用PKPM结构设计软件对平台进行建模计算分析，得到钢筋混凝土结构的配筋图。

7、施工方案设计。对平台重点部位的施工方案进行设计。

(1)隔振器连接构造

隔振器上下各有一块钢板，即上下连接钢板。连接钢板与隔振器通过埋头螺栓连接。施工时先将锚固套筒预埋在下柱混凝土中，通过连接螺栓与隔振器连接，然后安装隔振器上部锚固套筒，最后浇筑上柱混凝土。具体关系见图8、图9。

隔振器安装施工说明：

1)隔振器底部的中心标高偏差不大于5mm，平面位置的偏差不大于3mm。

2)单个隔振器的倾斜度不大于1/300。

3)安装次序：

①加工螺栓、套筒和隔振器上下连接钢板；

②安装螺栓套筒；

③浇筑隔振器下柱的混凝土，浇注过程中注意保证螺栓套筒位置固定；

④混凝土达到强度要求后开始安装隔振器。先将隔振器与上下连接钢板用埋头螺栓连接好，再把下连接钢板对准下部螺栓套筒，用螺栓连接固定。其次将上连接钢板对准上部螺栓套筒，用螺栓连接固定，然后绑扎上部梁的钢筋、支模、浇筑混凝土。

4)在支隔振器上部模板和浇筑混凝土时，对四周的隔振器必须设置临时横向支撑，避免隔振器发生水平位移。

5)隔振器连接板、螺栓外露部分及螺帽均应采取防锈处理。

6)在隔振器安装阶段应对支墩(或柱)顶面、隔振器顶面的水平度、隔振器中心的平面位置和标高进行观测并记录。

(2)施工及隔振器维护通道设计

设计底部预留下人空间，能够对隔振器进行维护，空间宽度不小于600mm，高度不小于800mm，便于进行人工维护。

为了方便进入坑底进行施工及维护，基坑边缘设计下人楼梯，因此将平台边缘与基坑边缘距离设置为1000mm，该距离不宜小于600mm。

为了正常使用，设置990mm宽的悬臂盖板，在正常使用阶段，将该处进行掩盖，维护时打开进行修护。

(3)隔振缝设计

为了与外界环境振动隔离，将平台基础与周围地基土隔开，做成独立基础，即筏板基础浇筑时，与基坑周围分开浇筑，并设置宽度100mm的隔振缝，如附图8平台基础结构示意图所示。隔振缝内可填充隔振砂、隔振碳花、减振橡胶等材料，或者填入聚苯乙烯隔振板，进一步较小外部振动的干扰。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于机械设备减隔振的基础平台，其特征在于，包括：铸铁平台(1)、钢筋混凝土平台(2)、隔振器(3)、基座(4)和地锚器(5)；

所述铸铁平台(1)通过多个所述地锚器(5)固定于所述钢筋混凝土平台(2)上表面，多个所述基座(4)均匀布置于所述钢筋混凝土平台(2)下方，所述铸铁平台(1)下表面与每个所述基座(4)之间均可拆卸地安装一个所述隔振器(3)，所述隔振器(3)由至少一个弹簧构成；

每个所述隔振器(3)上下两端各设有一块连接钢板(6)，所述钢筋混凝土平台(2)下表面和所述基座(4)上表面均埋有锚固套筒(7)；所述连接钢板(6)按照预设位置，通过螺栓(8)连接固定于对应的所述锚固套筒(7)中；单个所述隔振器(3)底部的中心标高偏差不大于5mm，平面位置的偏差不大于3mm，单个所述隔振器(3)的倾斜度不大于1/300。

2.如权利要求1所述的一种用于机械设备减隔振的基础平台，其特征在于，钢筋混凝土平台(2)上表面设有多个二次水泥浇筑成型的地锚器安装孔，用于对应安装各个所述地锚器(5)；所述地锚器安装孔为方孔，内径由上至下逐渐增大。

3.如权利要求1所述的一种用于机械设备减隔振的基础平台，其特征在于，每个所述隔振器(3)均并联一个阻尼器。

4.如权利要求1所述的一种用于机械设备减隔振的基础平台，其特征在于，每个所述隔振器(3)内部均设有减振橡胶。

5.如权利要求1～4任意一项所述的一种用于机械设备减隔振的基础平台，其特征在于，包括平台地基(9)与基坑(10)；所述平台地基(9)位于所述基坑(10)底部，所述基座(4)固定于所述平台地基(9)上；所述平台地基(9)周围设置隔振缝(11)，所述隔振缝(11)内部填充减振材料。

6.如权利要求5所述的一种用于机械设备减隔振的基础平台，其特征在于，所述减振材料为隔振砂、隔振碳花、减振橡胶或者聚苯乙烯隔振板。

7.如权利要求5所述的一种用于机械设备减隔振的基础平台，其特征在于，所述基坑内部的所述平台地基(9)周围设置楼梯，所述平台地基(9)与所述钢筋混凝土平台(2)之间设有维护空间，所述平台地基(9)设置排水系统。

8.如权利要求1～7任意一项所述的基础平台的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)确定平台设计质量m：

平台设计质量m大于欲安装设备质量的10倍，其中平台设计质量m是所述隔振器(3)上方由所述铸铁平台(1)和钢筋混凝土平台(2)组成的总成的质量；

(2)确定固有频率f_n：

由欲安装设备频率设计所述基础平台的固有频率f_n，f>(3～5)f_n，f为欲安装设备的最低激励频率；

(3)根据m和f_n，计算得到隔振器所需的总刚度K，然后根据所述基础平台的设计尺寸选定隔振器布置方式，确定隔振器布置数量n，计算每个隔振器所需刚度k，K＝nk；

(4)根据所述基础平台的设计尺寸、设计质量，确定所述基础平台各组成结构的高度；

(5)校核所述基础平台的固有频率和整体平面度；

(6)根据步骤(1)～(5)的参数设计结果，确定钢筋混凝土平台的配筋结构，以及所述基础平台各组成结构的施工方案。

9.如权利要求8所述的设计方法，其特征在于，所述步骤(3)包括如下子步骤：

(3.1)建立系统振动模型

根据所述基础平台的构造，将所述基础平台形成的振动系统简化为单自由度振动模型，由质量块m、无质量的理想弹簧K和无质量的阻尼C组成，位于完全刚性的所述基础(4)之上，质量块只能在垂直方向上运动，该振动系统的运动微分方程为：

其中，y是振动位移，

是y的一阶微分，

是y的二阶微分，理想弹簧K即隔振器所需的总刚度K；

(3.2)固有频率

振动系统的固有频率与平台设计质量m和弹簧总刚度K相关，该系统的固有频率为：

若已知振动系统的弹簧静态下沉度，即刚体压在弹簧上后弹簧的压缩量，则系统的固有频率为：

δ为弹簧静态下沉度；

(3.3)振动系统的系统频率比确定

对于单自由度振动，且振动驱动力为简谐力时，可得隔振器的隔振传递率T：

T_T为通过隔振器传递给基础的力，T₀为质量块受到的驱动力，ξ为系统阻尼比，

为系统频率比，即驱动力频率与振动系统固有频率的比值；

当

时，T＜1，隔振器起到隔振的作用，传递率随频率比的增加而减小；

当

时，T＞1,隔振器处在共振区域，隔振器会增大被隔震体的振幅；

当

时，传递率随着阻尼的增大而增大；当

时传递率随阻尼的增大而减小。

10.如权利要求8所述的设计方法，其特征在于，所述步骤(6)包括隔振器的连接施工方案设计和隔振缝的施工方案设计；

所述隔振器的施工方案设计如下：先浇筑所述隔振器(3)下柱的混凝土形成所述基础(4)，浇注过程中需保证所述锚固套筒(7)的位置固定；基础(4)的强度达到设计要求后安装所述隔振器(3)，然后在所述隔振器(3)上方绑扎所述钢筋混凝土平台(2)的钢筋并支模、浇筑混凝土，得到所述钢筋混凝土平台(2)；在各所述隔振器(3)上方支模和浇筑混凝土时，对该所述隔振器(3)四周的其他所述隔振器(3)设置临时横向支撑，避免四周的其他所述隔振器(3)发生水平位移；

所述隔振缝的施工方案设计如下：将所述基础(4)下方的筏板基础与基坑周围的地基土分开浇筑，从而在筏板基础周围形成隔振缝，将所述基础平台与周围的地基土隔开；然后在所述隔振缝内填充减振材料。

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