多層工業(yè)廠房的振動(dòng)問題分析（下）
三、結(jié)構(gòu)方案及布置原則
由于設(shè)備振動(dòng)的不確定性和復(fù)雜性、結(jié)構(gòu)計(jì)算分析模型的誤差以及與實(shí)際情況的差異，使得所謂“精確的振動(dòng)分析”很難有效的控制結(jié)構(gòu)的振動(dòng)性能。更有效的減振措施是概念設(shè)計(jì)而不是計(jì)算，所以結(jié)構(gòu)方案和布置顯得尤為重要。
由結(jié)構(gòu)的自振頻率計(jì)算公式看，結(jié)構(gòu)的自振頻率主要取決于結(jié)構(gòu)的剛度，而結(jié)構(gòu)的剛度又取決于結(jié)構(gòu)的布置方案。故首先我們應(yīng)從結(jié)構(gòu)布置方案上采取措施，從布置上減輕設(shè)備振動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的不利影響。
工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)方案是和工藝的設(shè)備布置緊密相關(guān)的，受到工藝設(shè)備布置的制約。在進(jìn)行初步設(shè)計(jì)確定工藝方案時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員就應(yīng)參與設(shè)備布置的討論，結(jié)合實(shí)際情況針對(duì)不同設(shè)備提出具體的結(jié)構(gòu)布置方案，盡可能把動(dòng)力設(shè)備置于對(duì)結(jié)構(gòu)最有利的位置，盡可能從布置上減輕設(shè)備振動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的不利影響。
通過以上的分析，結(jié)合設(shè)計(jì)中遇到的振動(dòng)現(xiàn)象（樓蓋的垂直振動(dòng)和框架整體的水平振動(dòng)），從控制振動(dòng)的兩個(gè)因素出發(fā)，對(duì)設(shè)備、結(jié)構(gòu)布置采取以下措施來減少動(dòng)力設(shè)備對(duì)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)影響行：
1）振動(dòng)設(shè)備盡量布置在底層，盡可能將設(shè)備基礎(chǔ)或支撐體系與主體結(jié)構(gòu)脫開；
2）在設(shè)備上加設(shè)振子，設(shè)備振動(dòng)時(shí)振子對(duì)設(shè)備形成反方向的激振力，達(dá)到減振目的；
3）調(diào)整設(shè)備的振動(dòng)頻率或者轉(zhuǎn)向，使其錯(cuò)開結(jié)構(gòu)的自振頻率，以免發(fā)生共振。當(dāng)有多臺(tái)設(shè)備共同工作時(shí)，可使其運(yùn)轉(zhuǎn)方向相互錯(cuò)開，避免在同一方向產(chǎn)生共振；
4）在設(shè)備無法調(diào)整的情況下，設(shè)法調(diào)整結(jié)構(gòu)的自振頻率。例如改變梁柱的截面，增設(shè)支撐，改變結(jié)構(gòu)形式等，通過調(diào)整結(jié)構(gòu)布置來實(shí)現(xiàn)振動(dòng)的控制：
①動(dòng)力設(shè)備應(yīng)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(shè)備宜布置在承重墻、柱及梁支座附近；
③水平擾力較大的設(shè)備布置時(shí)，其擾力方向宜與樓蓋剛度較大的方向一致；
④支撐振動(dòng)設(shè)備的框架為多跨結(jié)構(gòu)時(shí)，宜采用等跨結(jié)構(gòu)；
⑤振動(dòng)篩不宜跨軸線，以免篩下留孔切斷框架梁；
⑥同時(shí)布置有較大振動(dòng)設(shè)備或?qū)φ駝?dòng)敏感的設(shè)備，宜分類集中，分區(qū)布置，減少相互影響；
⑦動(dòng)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(dòng)力設(shè)備作用在中跨比在邊跨振幅要小23％，所以在設(shè)備動(dòng)力荷載作用下，樓板次梁盡量布置成多跨連續(xù)梁，動(dòng)力設(shè)備盡可能布置在中間跨，這樣可明顯地減少樓板的振動(dòng)。
工業(yè)廠房中振動(dòng)設(shè)備的振動(dòng)問題是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文通過理論分析和數(shù)值模擬，結(jié)合設(shè)計(jì)中的實(shí)際問題，對(duì)工業(yè)廠房的振動(dòng)控制，從設(shè)備、結(jié)構(gòu)布置和計(jì)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(dòng)問題的解決提供了參考依據(jù)，可用于指導(dǎo)設(shè)計(jì)工作。
由于設(shè)備振動(dòng)的不確定性和復(fù)雜性、結(jié)構(gòu)計(jì)算分析模型的誤差以及與實(shí)際情況的差異，使得所謂“精確的振動(dòng)分析”很難有效的控制結(jié)構(gòu)的振動(dòng)性能。更有效的減振措施是概念設(shè)計(jì)而不是計(jì)算，所以結(jié)構(gòu)方案和布置顯得尤為重要。
由結(jié)構(gòu)的自振頻率計(jì)算公式看，結(jié)構(gòu)的自振頻率主要取決于結(jié)構(gòu)的剛度，而結(jié)構(gòu)的剛度又取決于結(jié)構(gòu)的布置方案。故首先我們應(yīng)從結(jié)構(gòu)布置方案上采取措施，從布置上減輕設(shè)備振動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的不利影響。
工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)方案是和工藝的設(shè)備布置緊密相關(guān)的，受到工藝設(shè)備布置的制約。在進(jìn)行初步設(shè)計(jì)確定工藝方案時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員就應(yīng)參與設(shè)備布置的討論，結(jié)合實(shí)際情況針對(duì)不同設(shè)備提出具體的結(jié)構(gòu)布置方案，盡可能把動(dòng)力設(shè)備置于對(duì)結(jié)構(gòu)最有利的位置，盡可能從布置上減輕設(shè)備振動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的不利影響。
通過以上的分析，結(jié)合設(shè)計(jì)中遇到的振動(dòng)現(xiàn)象（樓蓋的垂直振動(dòng)和框架整體的水平振動(dòng)），從控制振動(dòng)的兩個(gè)因素出發(fā)，對(duì)設(shè)備、結(jié)構(gòu)布置采取以下措施來減少動(dòng)力設(shè)備對(duì)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)影響行：
1）振動(dòng)設(shè)備盡量布置在底層，盡可能將設(shè)備基礎(chǔ)或支撐體系與主體結(jié)構(gòu)脫開；
2）在設(shè)備上加設(shè)振子，設(shè)備振動(dòng)時(shí)振子對(duì)設(shè)備形成反方向的激振力，達(dá)到減振目的；
3）調(diào)整設(shè)備的振動(dòng)頻率或者轉(zhuǎn)向，使其錯(cuò)開結(jié)構(gòu)的自振頻率，以免發(fā)生共振。當(dāng)有多臺(tái)設(shè)備共同工作時(shí)，可使其運(yùn)轉(zhuǎn)方向相互錯(cuò)開，避免在同一方向產(chǎn)生共振；
4）在設(shè)備無法調(diào)整的情況下，設(shè)法調(diào)整結(jié)構(gòu)的自振頻率。例如改變梁柱的截面，增設(shè)支撐，改變結(jié)構(gòu)形式等，通過調(diào)整結(jié)構(gòu)布置來實(shí)現(xiàn)振動(dòng)的控制：
①動(dòng)力設(shè)備應(yīng)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(shè)備宜布置在承重墻、柱及梁支座附近；
③水平擾力較大的設(shè)備布置時(shí)，其擾力方向宜與樓蓋剛度較大的方向一致；
④支撐振動(dòng)設(shè)備的框架為多跨結(jié)構(gòu)時(shí)，宜采用等跨結(jié)構(gòu)；
⑤振動(dòng)篩不宜跨軸線，以免篩下留孔切斷框架梁；
⑥同時(shí)布置有較大振動(dòng)設(shè)備或?qū)φ駝?dòng)敏感的設(shè)備，宜分類集中，分區(qū)布置，減少相互影響；
⑦動(dòng)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(dòng)力設(shè)備作用在中跨比在邊跨振幅要小23％，所以在設(shè)備動(dòng)力荷載作用下，樓板次梁盡量布置成多跨連續(xù)梁，動(dòng)力設(shè)備盡可能布置在中間跨，這樣可明顯地減少樓板的振動(dòng)。
工業(yè)廠房中振動(dòng)設(shè)備的振動(dòng)問題是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文通過理論分析和數(shù)值模擬，結(jié)合設(shè)計(jì)中的實(shí)際問題，對(duì)工業(yè)廠房的振動(dòng)控制，從設(shè)備、結(jié)構(gòu)布置和計(jì)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(dòng)問題的解決提供了參考依據(jù)，可用于指導(dǎo)設(shè)計(jì)工作。