选煤厂多层厂房土建结构振动设计探讨

2020-11-27刘军帅

商品与质量 2020年10期

刘军帅

陕西普赛斯设计工程有限公司陕西西安 710065

1 选煤厂厂房振动原因

1.1 生产设备工作时的振动

选煤厂采用的设备在正常工作时都会产生振动，而且这些设备的工作方式不同，且在每个楼层里都无规律的放置着，这些振动设备的工作特性差别也非常大。比如：振动筛是上下往复振动，压滤机是水平往复振动。这些设备都是单一性振动设备，在进行结构振动计算时容易分析和模拟。有些设备的振动分析和计算比较复杂，比如：卧式振动离心机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。对于跳汰机设备的振动，其扰力可能是跳汰机设备本身产生，也可能是有跳汰机内部的物料运动所产生的，具有很强的随机性[1]。

1.2 产生共振的原因

我们都知道共振是一种建筑结构破坏现象，如果产生共振现象那么会对房屋建筑等设施产生十分严重的损害。一方面房屋结构的合理性是避免房屋建筑产生破坏的重要因素，房屋建筑只有质量得到保障，结构设计合理才能够使受力面之间相互支撑，才不至于在外力作用之下受到严重的损坏。而选煤厂为一种工业生产厂房建筑，其工作环境较为复杂，在结构设计方面必须要达到工业厂房的设计标准[2]。另一方面，选煤厂中的机械设备在正常的工作过程中会不断的振动，并且由于各层之间的设备摆放无序，设备振动变化规律难以掌握。而当设备振动的频率与厂房结构固有的振动频率相吻合之后，厂房便会与设备之间发生共振现象。

2 选煤厂多层厂房土建结构减小振动的措施

2.1 厂房设计建设过程中选择合理的结构形式

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，要加强厂房的自身动力特性，现在的选煤厂多层厂房大多采用钢筋混凝土结构，其具有较高的强度和较大的刚度。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[3]。

2.2 准确计算梁的自振频率

对于直接作用有振动荷载的梁，应按《选煤厂建筑结构设计规范》6.3章节计算梁的自振频率。在以前的工作当中，计算时会把振动梁的自振频率与设备的扰力频率相错开，以避免结构共振，而根据现场的实际使用经验，当振动梁的最低自振频率不大于设备的扰力频率时，设备启动及停机过程中仍会存在共振现象。所以，厂房内直接作用有振动荷载的梁，应严格执行梁第一频率密集区内最低自振频率计算值大于设备的扰力频率，以避免结构共振[4]。

2.3 加强结构的自身动力特性

2.3.1 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[5]。

2.3.2 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。

2.4 合理布置扰力源

选煤厂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选煤厂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[6]。