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摘要：目前我国厂房结构大多数都采用钢筋混凝土框架结构。厂房中都放置着振动筛、电动机、脱水机以及破碎机等相关动力设备。当这些动力设备正常工作时，由于设备的往复运动，厂房结构振动无可避免。本文对多层厂房振动原因和厂房结构形式与布置进行了分析，并提出一些厂房结构振动的防治措施。
关键词：多层厂房；土建结构；振动设计
引言
多层厂房的设备振动是一个比较复杂的问题,厂房一般可分为两类:一类是机械加工、仪表装配式厂房 ;另一类是轻工 、化工、煤炭及冶金工业的厂房 。两类厂房由于用途不同 ,楼层的振动设备也不相同 ,前者大都属于金属切削机床、转速较高 、振动小 ;后者大都属于低中转速,动扰力大的设备 ,如振动筛 、压缩机、破碎机等
1 多层厂房土建结构振动原因分析
1.1生产设备工作产生振动影响
多层厂房作为加工的场所，通常是要布置各种大型的机械设备，比如选煤厂中的原煤分级筛、原煤预湿筛、重介浅槽刮板机、精煤和矸石脱介筛、重介旋流器、弧形筛等，这些设备的工作原理主要是通过设备的机械振动来实现的，并且不同的设备其振动效果不同，有些设备要进行横向振动，也有些设备是进行纵向振动。不过这些振动设备仍然是一种单一的振动形式，而有些设备却不同，比如卧式振动离心机在工作的过程中既有前后往复运动又有横轴旋转运动，而斜轮分选机的振动则是绕斜轴转动。这些设备在工作的过程中产生的振动效果规律较难寻找，它们不像单向振动设备可以通过模拟其模型发现其振动规律，进而找到减小振动的方法，这种机械设备的振动模型很难找到，并且对工作厂房产生的影响也是最大的。
1.2 共振原因分析
通过多年的振动实测资料以及设计经验的分析研究，厂房的结构振动与厂房内设备的工作频率有着很大联系。控制多层厂房结构振动的频率和振幅有两个因素，即对结构施加的激振力（也称为扰力源）和结构自身的动力特性。当扰力源的频率与多层厂房结构自身的固有频率接近或吻合时，会产生共振现象，使厂房的振动幅度不断增加，并出现高噪声、高动应力等严重影响工作环境和厂房结构强度的问题。
1.3原理框架分析
多层厂房土建结构振动控制，主要是利用主动调节的方式，提升其适应性，改变土建结构的原有参数，例如：刚度参数、阻尼参数等，在出现外部干扰的时候，能够抑制振动问题，形成相关结构。在原理框架中，主要使用抗干扰措施、输出方式、传感器方式、A/D 方式、计算机方式、D/A 方式、驱动器方式与激励方式，将其与多层厂房土建结构联系在一起，创建先进的管理机制，完成工作任务。
2 多层厂房土建结构减小振动的措施
2.1多层厂房设计建设过程中选择合理的结构形式
多层厂房在生产工作过程中要想避免振动产生的大的影响，我们首先要在厂房自身结构上入手，要加强多层厂房的自身动力特性，现在的工厂大多采用钢筋混凝土结构，其具有较强的强度，并且由于中大多需要用到吊车，因此在厂房顶部一般采用轻质钢材。在材质的选择方面我们已经选择了较好的方案，而在结构设计方面我们要采取更优化的设计。要想减小楼层结构的振动，就要保证直接承受动力设备构件的刚度。合理确定间接承受动力荷载各杆件与直接承受动力荷载杆件之间的刚度比值，这对降低厂房楼层振动有着重要作用。对布置有振动设备的厂房，如果多层厂房只布置了中频和高频生产设备，一般只需考虑厂房在垂直振动方面的影响；如果厂房布置有低频水平振动设备还应当考虑到厂房水平振动方面的影响。
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2.2 加强结构的自身动力特性
①在设备结构动力特性方面。应当减小楼层结构的振动，达到减小共同振幅的目的，在减少结构振动中最有效的方法便是保证直接承受动力设备构件的刚度。合理确定间接承受动力荷载各杆件与直接承受动力荷载杆件之间的刚度比值，这对降低多层厂房楼层振动有着重要作用。此外，对于非振动设备的楼层结构布置的重视也应当加强，可以采取加大非振动设备安装楼层的楼板刚度，尽量减小楼板的振动响应，如增加梁的宽度或者截面高度，减少楼板的跨度等措施。②加强楼层结构的动力特性。对布置有振动设备的厂房，如果厂房只布置了中频和高频生产设备，一般只需考虑厂房在垂直振动方面的影响；如果厂房布置有低频水平振动设备还应当考虑到厂房水平振动方面的影响。
2.3准确计算横梁的自振频率
多层厂房的房梁设计也较为关键，因为房梁上面需要安装起重机械，承受的机械震动力度较大。房梁架构最好选用轻钢结构，轻钢结构的设计和施工方面不仅比较成熟，而且其普及程度也比较高。采用轻钢结构和框架结构相结合的形式，比其他结构要合理一些，能够更好地保证厂房的稳定性及安全性。因为振动层的振动是通过楼层横梁的振动再引起柱子的纵向及横向振动而传到受振层。有时振源层的振动引起厂房基础振动，使受振层也随着振动。所以准确计算横梁的自振频率是我们在生产过程中避免共振现象的关键因素。我们现在以单跨梁两端支撑在框架柱上的方式进行分析：当我们不考了振动衰减时，我们有振动方程（1）及其傅立叶形式（2）。
其中E—弹性模量；I—截面惯性矩；m—单位梁长的质量；x—沿梁轴所考查截面至原点坐标的距离；y(x，t)—位移；A、B、C、D由梁支座边界条件确定的任意常数；C1、C2由初始条件（偏离及速度）确定。λ—特征值； ；在工程计算时我们人为简支梁边界条件为X(0)= X″(0)= X(L)= X″(L)= 0。将边界条件带入（2）式中我们便可以获得固定端和悬臂端构建的自身频率。
2.4合理布置扰力源
多层厂房的振动主要是由于生产设备的振动引起的，厂房的振动受到厂房内设备的布置位置、设备动力特性以及土建结构动力特性的影响。在生产设备布置时，重量较重的设备或者振动较大的设备应当布置在厂房的地面，如果这些设备必须布置在楼板上时，应当保证振动设备产生的不平衡干扰力作用在厂房的主梁上，且设备位置的布置应当靠近中间支柱或外墙。对于垂直扰力比较大的生产设备，应当将其布置在梁的支座周围，并保证设备产生的扰力和梁的轴向方向一致。另外在布置跳汰机的时候，应当尽量避免跳汰机的物料振荡方向朝向多层厂房刚度较小的方向，防止低频共振。设备动力特性在布置时应当遵循布置合理、荷载传递直接及结构受力明确的原则。比如：动力设备需要布置在梁上时应当防止动力设备布置在悬臂梁上；为了方便计算分析，振动梁应当布置成单跨梁；振动梁不应跨轴线布置。
结语
多层工厂是生产加工过程中必不可少的环节，但是多层工厂因为工作的特殊性，其在生产加工过程中容易因为机器的振动造成房屋结构的振动，这样容易对房屋的结构造成严重的损伤，如果振动影响过大，可能会对安全生产带来很大的麻烦。并且振动的过程中会对生产员工的情绪带来很大的影响，所以减小振动对于多层厂房土建结构的影响是选煤厂设计和建设过程中非常重要的问题。
参考文献
[1]李文杰.选煤厂多层厂房土建结构振动设计分析[J].城市建设理论研究（电子版）,2015,(28):2780.
[2]吴斌,安学利.选煤厂新型溜槽噪声与振动控制设计[J].噪声与振动控制,2013,(z1):298-301.
[3]卢鹤.选煤厂多层厂房土建结构振动设计分析[J].中小企业管理与科技,2013,(22):122-122,123.
[5]戴华，建瑞革.浅谈选煤厂技术改造工程的设计思路[A].中国煤炭学会.第四届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C].中国煤炭学会，2009:3.
论文作者:王彪,杜方,苏桃峰
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/31
标签：厂房论文; 结构论文; 多层论文; 设备论文; 土建论文; 刚度论文; 动力论文; 《防护工程》2019年第4期论文;