王棟

摘要：某市一家大型工業(yè)廠房，年生產(chǎn)力較大，處在試運(yùn)行階段，但在試運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，篩分車間在進(jìn)行原煤篩選過(guò)程中，車間內(nèi)的平臺(tái)、樓梯、樓板等均發(fā)生晃動(dòng)，并影響到了車間的生產(chǎn)，通過(guò)專家的實(shí)地分析，結(jié)論是由于設(shè)備與建筑物共振導(dǎo)致的晃動(dòng)，最終采取增加柱間支撐的辦法，縮小了梁的跨度，從而發(fā)揮了提高建筑結(jié)構(gòu)固有頻率等作用，有效的解決共振問(wèn)題，本文具體分析了處理過(guò)程。

關(guān)鍵詞：工業(yè)廠房；振動(dòng)原因；加固處理

1工業(yè)廠房振動(dòng)原因

某市工業(yè)廠房?jī)?nèi)部使用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部格式共分為三層，其中有兩層上一共布置了六臺(tái)篩分設(shè)備，而且各層次之間的距離超過(guò)了八米。專家分析表示，在這樣的結(jié)構(gòu)布局間，設(shè)備運(yùn)行做出的振動(dòng)很可能出現(xiàn)共振的情況，由于篩分設(shè)備單臺(tái)運(yùn)行構(gòu)成中發(fā)出的振動(dòng)力度較小，但在多臺(tái)同時(shí)使用的情況下，振動(dòng)會(huì)通過(guò)廠房結(jié)構(gòu)傳遞，擴(kuò)大了振動(dòng)頻率和幅度，超出了廠房的正常承受范圍，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，確實(shí)是由此項(xiàng)原因?qū)е隆Ｔ蚍治鲞^(guò)程中，主要是通過(guò)機(jī)械測(cè)試完成的，首先進(jìn)行了篩子的工作頻率測(cè)試，然后進(jìn)行了電機(jī)工作頻率的測(cè)試，其中大部分測(cè)試點(diǎn)的振動(dòng)頻率都超過(guò)了0.1毫米。

另外也對(duì)廠房結(jié)構(gòu)的固定頻率進(jìn)行了檢測(cè)，使用的方法是鐵錘激勵(lì)墊，其中鐵錘部分安裝了橡膠襯墊，對(duì)梁進(jìn)行擊打，記錄振動(dòng)的衰減情況，再用分析儀進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，廠房結(jié)構(gòu)的固定頻率平均值在28HZ左右，這與多臺(tái)篩分設(shè)備共同工作的頻率十分接近，對(duì)于有些固定頻率較低的位置，設(shè)置已經(jīng)超過(guò)，這種情況下極易導(dǎo)致設(shè)備振動(dòng)范圍擴(kuò)大、周期延長(zhǎng)。

通過(guò)對(duì)兩次測(cè)試的綜合分析發(fā)現(xiàn)，如果兩臺(tái)篩子處在同時(shí)工作的情況，那么其振動(dòng)頻率要比單臺(tái)運(yùn)行的振動(dòng)頻率高3倍左右。由此可以斷定，此次大面積振動(dòng)問(wèn)題是由于篩子同時(shí)運(yùn)行導(dǎo)致振動(dòng)傳遞造成的。

2加固處理的方法

結(jié)構(gòu)的振動(dòng)主要原因是結(jié)構(gòu)的固有頻率與設(shè)備的頻率相接近而引起結(jié)構(gòu)的共振。因此，對(duì)于結(jié)構(gòu)共振問(wèn)題的處理，主要是使設(shè)備頻率與結(jié)構(gòu)固有頻率相錯(cuò)開(kāi)，從而避免結(jié)構(gòu)的共振。為了使設(shè)備頻率與結(jié)構(gòu)固有頻率相錯(cuò)開(kāi)，有三種解決方法，一是改變?cè)O(shè)備頻率，二是改變結(jié)構(gòu)的固有頻率，三是隔振在結(jié)構(gòu)加固中，根據(jù)結(jié)構(gòu)振動(dòng)主要原因，具體問(wèn)題具體分析，從局部立足整體，從整體中考慮局部，結(jié)合結(jié)構(gòu)的受力方式和傳力途徑，使結(jié)構(gòu)加固得到較好效果，加固方法可能是一種或者是多種方法相結(jié)合。

2.1改變?cè)O(shè)備頻率

改變?cè)O(shè)備的頻率即改變?cè)O(shè)備的轉(zhuǎn)速。改變?cè)O(shè)備的頻率雖可以避開(kāi)結(jié)構(gòu)達(dá)到共振，但是若改變?cè)O(shè)備轉(zhuǎn)速則改變工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量及生產(chǎn)效益，在工業(yè)廠房中一般不采取改變?cè)O(shè)備的頻率解決振動(dòng)問(wèn)題，除非廠方引進(jìn)新的機(jī)器設(shè)備。

2.2改變結(jié)構(gòu)的固有頻率

改變結(jié)構(gòu)的固有屬性即改變結(jié)構(gòu)的特性，使結(jié)構(gòu)具有較大的剛度與強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)的頻率與設(shè)備的頻率相錯(cuò)開(kāi)，避免結(jié)構(gòu)的共振。改變結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性有很多方法，如改善和提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能、改變結(jié)構(gòu)受力體系、更換局部構(gòu)件等。

（1）改善和提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能

①增大截面法

增大截面即通過(guò)增大構(gòu)件截面面積（混凝土和配筋量），提高構(gòu)件的承載力和剛度，從而改變結(jié)構(gòu)的自振頻率。此法在我國(guó)是最常用的一種方法，施工簡(jiǎn)單且設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)都非常成熟。但對(duì)于有空間結(jié)構(gòu)要求和承重要求的不能采用此法。

②增加斜撐法

增加斜撐即在結(jié)構(gòu)的某個(gè)方向或者局部增加鋼支撐，改變結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度。增加斜撐可以是單支斜撐或者雙支斜撐，具體的根據(jù)結(jié)構(gòu)的剛度與跨度決定。此法對(duì)結(jié)構(gòu)的自振頻率改變效果較好，施工方便，但需要專業(yè)的施工隊(duì)伍。

③外包鋼加固法

外包鋼加固法即在結(jié)構(gòu)的構(gòu)件四周外包角鋼和型鋼以大幅度提高構(gòu)件的承載力的一種加固方法。此法對(duì)于構(gòu)件需要大幅度提高承載力卻不能在增大構(gòu)件的截面和自重。

④粘貼鋼板加固法

粘貼鋼板加固法即在構(gòu)件上用建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板以提高構(gòu)件的承載力。此法能否充分發(fā)揮作用，取決于建筑膠將鋼板與構(gòu)件粘貼在一起共同作用。

⑤粘貼纖維復(fù)合材料法

粘貼纖維復(fù)合材料法即將一種高強(qiáng)度的材料粘貼在結(jié)構(gòu)的構(gòu)件以滿足承載力和強(qiáng)度要求的一種新型加固技術(shù)。

⑥外加預(yù)應(yīng)力法

（1）外加預(yù)應(yīng)力法通過(guò)外設(shè)預(yù)應(yīng)力拉桿或者撐桿來(lái)改變?cè)Y(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布的間接加固方法。此法主要針對(duì)大跨結(jié)構(gòu)以及加固效果不理想的大型結(jié)構(gòu)。

（2）改變結(jié)構(gòu)受力體系

改變結(jié)構(gòu)受力體系通過(guò)在結(jié)構(gòu)體系上增設(shè)支點(diǎn)或托梁拔柱改變結(jié)構(gòu)的傳力途徑的一種間接加固方法。

（3）更換局部構(gòu)件

更換局部構(gòu)件是從根本上改變結(jié)構(gòu)性能的一種徹底方法。此法適用于裝配構(gòu)件且價(jià)格昂貴。

2.3隔振

隔振即阻斷設(shè)備振動(dòng)傳遞到結(jié)構(gòu)上，使設(shè)備的振動(dòng)通過(guò)隔振設(shè)備大部分分離掉，減小振動(dòng)設(shè)備振動(dòng)的輸出，降低振動(dòng)效應(yīng)。常用的隔振器有利用彈性材料本身特性的隔振墊層（橡皮、軟木、玻璃纖維等）和專門設(shè)計(jì)制造的彈性元件（金屬?gòu)椈筛粽衿鳌⒎勒裣鹉z隔振器、金屬橡膠組合隔振器等）。

3本次加固方法以及加固處理效果分析

3.1本次加固方法

隔振、減震是減少機(jī)械震動(dòng)的重要措施。在振動(dòng)篩與支承平臺(tái)間設(shè)置彈性墊，吸收掉部分?jǐn)_力，通過(guò)增設(shè)減震彈簧，一般可使傳至平臺(tái)的擾力減小到原來(lái)的幾分之一，甚至十幾分之一，這與減震彈簧的剛度有關(guān)，彈簧的剛度越大，減震效果越差，反之亦然。

現(xiàn)場(chǎng)反饋的情況是，機(jī)械篩子底座直接焊接在平臺(tái)的埋件上，沒(méi)有采取任何的隔振措施，振動(dòng)設(shè)備的擾力直接傳給了平臺(tái)。根據(jù)支承梁振幅與擾力的函數(shù)關(guān)系，振幅與擾力成正比，擾力大，振幅就大；根據(jù)振動(dòng)峰值速度與平臺(tái)振幅的關(guān)系V0=2πn0Z0，振動(dòng)峰值速度與振幅大小成正比，由此可知，振動(dòng)峰值速度與其所受的擾力成正比。過(guò)大的擾力，會(huì)造成振動(dòng)峰值速度過(guò)大，超出規(guī)范范圍。

綜上所述，產(chǎn)生不良振動(dòng)的主要原因有兩點(diǎn)：（1）設(shè)備安裝時(shí)未采取減震措施，傳給結(jié)構(gòu)的擾力過(guò)大；（2）平臺(tái)的剛度偏小。

3.2加固處理效果分析

在加固完畢后，人體可以感受到廠房?jī)?nèi)的振動(dòng)明顯降低，但為了保障加固處理效果的有效性，仍然采用了分析儀等設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的信號(hào)進(jìn)行分析，其中加固處理后廠房?jī)?nèi)振動(dòng)幅度值如表1所示。

從數(shù)據(jù)可以看出，各個(gè)測(cè)試點(diǎn)的振動(dòng)幅度都有所降低，其中下層振動(dòng)幅度最大地方的幅度值都控制在0.1毫米范圍，由此可以看出，此次加固處理是有效的。

總之，該工業(yè)廠房振動(dòng)是由于篩分設(shè)備共同運(yùn)行過(guò)程中，振動(dòng)的頻率接近廠房結(jié)構(gòu)固定頻率導(dǎo)致的，從而導(dǎo)致振動(dòng)通過(guò)廠房結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了傳遞效果，引發(fā)了共振問(wèn)題，所以在日后的廠房改造過(guò)程中，也要注意廠房?jī)?nèi)部的布局問(wèn)題。另外，此次共振問(wèn)題采取的增加梁之間的支撐方式，改變梁的固定頻率，縮小了設(shè)備振動(dòng)的范圍和周期，從而解決了出現(xiàn)的振動(dòng)問(wèn)題，有效的將振動(dòng)頻率降低在0.1毫米范圍內(nèi)，最后，希望此次分析能夠得到其它工業(yè)企業(yè)的借鑒和參考。

參考文獻(xiàn)：

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