多層工業(yè)廠房的振動問題分析(下)
三、結構方案及布置原則
由于設備振動的不確定性和復雜性、結構計算分析模型的誤差以及與實際情況的差異,使得所謂“精確的振動分析”很難有效的控制結構的振動性能。更有效的減振措施是概念設計而不是計算,所以結構方案和布置顯得尤為重要。
由結構的自振頻率計算公式看,結構的自振頻率主要取決于結構的剛度,而結構的剛度又取決于結構的布置方案。故首先我們應從結構布置方案上采取措施,從布置上減輕設備振動對結構可能產生的不利影響。
工業(yè)廠房的結構方案是和工藝的設備布置緊密相關的,受到工藝設備布置的制約。在進行初步設計確定工藝方案時,結構設計人員就應參與設備布置的討論,結合實際情況針對不同設備提出具體的結構布置方案,盡可能把動力設備置于對結構最有利的位置,盡可能從布置上減輕設備振動對結構可能產生的不利影響。
通過以上的分析,結合設計中遇到的振動現象(樓蓋的垂直振動和框架整體的水平振動),從控制振動的兩個因素出發(fā),對設備、結構布置采取以下措施來減少動力設備對結構的振動影響行:
1)振動設備盡量布置在底層,盡可能將設備基礎或支撐體系與主體結構脫開;
2)在設備上加設振子,設備振動時振子對設備形成反方向的激振力,達到減振目的;
3)調整設備的振動頻率或者轉向,使其錯開結構的自振頻率,以免發(fā)生共振。當有多臺設備共同工作時,可使其運轉方向相互錯開,避免在同一方向產生共振;
4)在設備無法調整的情況下,設法調整結構的自振頻率。例如改變梁柱的截面,增設支撐,改變結構形式等,通過調整結構布置來實現振動的控制:
①動力設備應布置在梁上,但不能放在懸臂梁上,且使水平方向的慣性力沿著梁的縱向方向;
②垂直擾力較大的設備宜布置在承重墻、柱及梁支座附近;
③水平擾力較大的設備布置時,其擾力方向宜與樓蓋剛度較大的方向一致;
④支撐振動設備的框架為多跨結構時,宜采用等跨結構;
⑤振動篩不宜跨軸線,以免篩下留孔切斷框架梁;
⑥同時布置有較大振動設備或對振動敏感的設備,宜分類集中,分區(qū)布置,減少相互影響;
⑦動荷載作用下多跨梁比單跨梁好,在斷面、剛度相同的情況下,兩跨梁的振幅比單跨梁要小44%,三跨梁的振幅比單跨梁要小49%,而在三跨梁的情況下,動力設備作用在中跨比在邊跨振幅要小23%,所以在設備動力荷載作用下,樓板次梁盡量布置成多跨連續(xù)梁,動力設備盡可能布置在中間跨,這樣可明顯地減少樓板的振動。
工業(yè)廠房中振動設備的振動問題是結構設計的重點和難點。本文通過理論分析和數值模擬,結合設計中的實際問題,對工業(yè)廠房的振動控制,從設備、結構布置和計算方法等方面提出了具體的要求和措施,為多層工業(yè)廠房的振動問題的解決提供了參考依據,可用于指導設計工作。
由于設備振動的不確定性和復雜性、結構計算分析模型的誤差以及與實際情況的差異,使得所謂“精確的振動分析”很難有效的控制結構的振動性能。更有效的減振措施是概念設計而不是計算,所以結構方案和布置顯得尤為重要。
由結構的自振頻率計算公式看,結構的自振頻率主要取決于結構的剛度,而結構的剛度又取決于結構的布置方案。故首先我們應從結構布置方案上采取措施,從布置上減輕設備振動對結構可能產生的不利影響。
工業(yè)廠房的結構方案是和工藝的設備布置緊密相關的,受到工藝設備布置的制約。在進行初步設計確定工藝方案時,結構設計人員就應參與設備布置的討論,結合實際情況針對不同設備提出具體的結構布置方案,盡可能把動力設備置于對結構最有利的位置,盡可能從布置上減輕設備振動對結構可能產生的不利影響。
通過以上的分析,結合設計中遇到的振動現象(樓蓋的垂直振動和框架整體的水平振動),從控制振動的兩個因素出發(fā),對設備、結構布置采取以下措施來減少動力設備對結構的振動影響行:
1)振動設備盡量布置在底層,盡可能將設備基礎或支撐體系與主體結構脫開;
2)在設備上加設振子,設備振動時振子對設備形成反方向的激振力,達到減振目的;
3)調整設備的振動頻率或者轉向,使其錯開結構的自振頻率,以免發(fā)生共振。當有多臺設備共同工作時,可使其運轉方向相互錯開,避免在同一方向產生共振;
4)在設備無法調整的情況下,設法調整結構的自振頻率。例如改變梁柱的截面,增設支撐,改變結構形式等,通過調整結構布置來實現振動的控制:
①動力設備應布置在梁上,但不能放在懸臂梁上,且使水平方向的慣性力沿著梁的縱向方向;
②垂直擾力較大的設備宜布置在承重墻、柱及梁支座附近;
③水平擾力較大的設備布置時,其擾力方向宜與樓蓋剛度較大的方向一致;
④支撐振動設備的框架為多跨結構時,宜采用等跨結構;
⑤振動篩不宜跨軸線,以免篩下留孔切斷框架梁;
⑥同時布置有較大振動設備或對振動敏感的設備,宜分類集中,分區(qū)布置,減少相互影響;
⑦動荷載作用下多跨梁比單跨梁好,在斷面、剛度相同的情況下,兩跨梁的振幅比單跨梁要小44%,三跨梁的振幅比單跨梁要小49%,而在三跨梁的情況下,動力設備作用在中跨比在邊跨振幅要小23%,所以在設備動力荷載作用下,樓板次梁盡量布置成多跨連續(xù)梁,動力設備盡可能布置在中間跨,這樣可明顯地減少樓板的振動。
工業(yè)廠房中振動設備的振動問題是結構設計的重點和難點。本文通過理論分析和數值模擬,結合設計中的實際問題,對工業(yè)廠房的振動控制,從設備、結構布置和計算方法等方面提出了具體的要求和措施,為多層工業(yè)廠房的振動問題的解決提供了參考依據,可用于指導設計工作。
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