工業(yè)廠房的振動問題結(jié)構(gòu)解決方案

我們接到過許多客戶咨詢，關(guān)于廠房要增加行車，要增加機床等設(shè)備，擔心原來的承載力不足，引起老廠房沉降等情況。由于越來越多的動力設(shè)備上樓，工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，不僅要考慮常規(guī)的靜荷載，還必須考慮大型動力設(shè)備的動荷載及其引起的振動，我們這次就來講講廠房的結(jié)構(gòu)對振動的影響。

  

本文結(jié)合實際工程，對工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中由振動設(shè)備所產(chǎn)生的振動問題，對工業(yè)廠房的振動控制，從設(shè)備、結(jié)構(gòu)布置方面提出了具體的要求和措施。

隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地的日趨緊張，發(fā)展多高層工業(yè)廠房已成必然趨勢，各種振動設(shè)備也隨之上樓。受設(shè)備振動的影響，或者設(shè)備振動之間相互影響，導致振動放大，并傳播到結(jié)構(gòu)上引起廠房結(jié)構(gòu)振動，輕者影響生產(chǎn)，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫；重者導致結(jié)構(gòu)破壞。

振動問題給我們的生產(chǎn)和生活帶來很多危害。廠房內(nèi)的大型動力設(shè)備在使用時，會產(chǎn)生巨大的反復變動的荷載，這荷載引起樓蓋的垂直振動，同時也有整體的水平振動。結(jié)構(gòu)的振動過大，降低了機器的動態(tài)精度和使用性能，同時使處在其中的工作人員有不舒服感，影響人員的身體健康。

對于有動力設(shè)備的廠房，結(jié)構(gòu)振動往往不能完全避免，故如何將振動的影響控制在結(jié)構(gòu)安全的范圍之內(nèi)，控制在不影響廠房內(nèi)敏感設(shè)備和操作人員正常運行的范圍之內(nèi)，解決振動問題就成了廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵。

由于設(shè)備振動的不確定性和復雜性、結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的振動性能。更有效的減振措施是概念設(shè)計而不是計算，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)備振動對結(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。在進行初步設(shè)計確定工藝方案時，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員就應參與設(shè)備布置的討論，結(jié)合實際情況針對不同設(shè)備提出具體的結(jié)構(gòu)布置方案，盡可能把動力設(shè)備置于對結(jié)構(gòu)最有利的位置，盡可能從布置上減輕設(shè)備振動對結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的不利影響。 

結(jié)合設(shè)計中遇到的振動現(xiàn)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(shè)備、結(jié)構(gòu)布置采取以下措施來減少動力設(shè)備對結(jié)構(gòu)的振動影響行：

1）振動設(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)備振動時振子對設(shè)備形成反方向的激振力，達到減振目的；

3）調(diào)整設(shè)備的振動頻率或者轉(zhuǎn)向，使其錯開結(jié)構(gòu)的自振頻率，以免發(fā)生共振。當有多臺設(shè)備共同工作時，可使其運轉(zhuǎn)方向相互錯開，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)布置來實現(xiàn)振動的控制