在鋼格板設(shè)備平臺設(shè)計(jì)中,經(jīng)常會遇到帶有振動作用性質(zhì)的設(shè)備座落于平臺上,對于這類平臺設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮設(shè)備的振動效應(yīng),目前在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常用的設(shè)計(jì)方法為等效靜力法和動力分析法。 等效靜力系數(shù)法,按照靜力設(shè)計(jì)的辦法進(jìn)行結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的計(jì)算和設(shè)計(jì)。該方法計(jì)算簡單、快捷。但該方法并不適用所有動力設(shè)備的情況,也沒有考慮設(shè)備動力作用的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的動力響應(yīng)。由此可能產(chǎn)生以下的后果:結(jié)構(gòu)、構(gòu)件及連接在振動下的發(fā)生破壞或者振動變形超過允許限值,從而影響工藝(設(shè)備)正常生產(chǎn)和使用。不必要地加大結(jié)構(gòu)的剛度、構(gòu)件的截面,從而造成浪費(fèi)。結(jié)構(gòu)不正常的振動影響設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn),造成設(shè)備故障,縮短設(shè)備壽命。 動力分析法,通過有限元分析軟件進(jìn)行建模,將動力荷載施加于結(jié)構(gòu)上,對動力效應(yīng)進(jìn)行分析計(jì)算。此類方法計(jì)算結(jié)果較為精確,但建模過程復(fù)雜,設(shè)計(jì)周期較長,對設(shè)計(jì)人員各方面要求較高,因此難以廣泛適用。 因此,有必要對兩種計(jì)算方法的適用條件進(jìn)行分析,對鋼格板設(shè)備平臺防振動設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié),提出合理而實(shí)用的設(shè)計(jì)對策,以幫助設(shè)計(jì)人員在遇到實(shí)際振動問題時理清設(shè)計(jì)思路,合理選用設(shè)計(jì)方法。同時,在進(jìn)行振動平臺設(shè)計(jì)時,應(yīng)用概念設(shè)計(jì),對設(shè)備進(jìn)行合理布置,減少設(shè)備振動效應(yīng),從而達(dá)到鋼格板工程結(jié)構(gòu)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的目的。
一、設(shè)計(jì)流程 在進(jìn)行鋼格板設(shè)備平臺設(shè)計(jì)時,可按以下步驟開展工作: 1、熟悉工藝設(shè)備資料,確認(rèn)是否包括振動設(shè)備。如無振動設(shè)備即可按常規(guī)設(shè)計(jì)思路,進(jìn)行靜力計(jì)算;若有振動設(shè)備,則應(yīng)根據(jù)設(shè)備類型、數(shù)量、布置要求確定基本設(shè)計(jì)方案。 2、進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)布置,選擇截面尺寸,計(jì)算結(jié)構(gòu)自振頻率,判別采取動力分析法或者等效靜力系數(shù)法。如計(jì)算結(jié)果不滿足規(guī)范要求,則需通過調(diào)整整體剛度或者局部改變梁柱截面等措施改變結(jié)構(gòu)自振頻率,再進(jìn)行計(jì)算分析。 3、反復(fù)試算直至設(shè)計(jì)結(jié)果符合規(guī)范要求。
二、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié) 由于設(shè)備振動的復(fù)雜性,常用的計(jì)算分析模型得出的計(jì)算結(jié)果往往與實(shí)際情況存在差異,因此結(jié)構(gòu)振動性能的控制,不能完全依靠振動計(jì)算分析,概念設(shè)計(jì)更為重要。應(yīng)從結(jié)構(gòu)布置方案上采取措施,以減輕設(shè)備振動對鋼平臺可能產(chǎn)生的不利影響。筆者結(jié)合設(shè)計(jì)工作經(jīng)驗(yàn),總結(jié)了如下振動平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,以減少動力設(shè)備對結(jié)構(gòu)的振動影響,可供參考。 (1)相對于加大構(gòu)件截面,提高結(jié)構(gòu)剛度,對設(shè)備采用減振、隔振等簡易措施改善豎向振動舒適度具有更好的經(jīng)濟(jì)性。 (2)若設(shè)備振動較強(qiáng),或存在對振動敏感的儀器時,優(yōu)先將振源布置在靠近支架梁柱等局部剛度較大的位置;如工藝布置允許時,應(yīng)將振動設(shè)備基礎(chǔ)或支撐體系與主體結(jié)構(gòu)脫開,兩者同時存在時,宜分類集中,分區(qū)布置,減少相互影響。 (3)通過調(diào)整設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率,使其錯開結(jié)構(gòu)的自振頻率,可有效避免結(jié)構(gòu)與設(shè)備發(fā)生共振。當(dāng)有多臺設(shè)備共同工作時,可使其運(yùn)轉(zhuǎn)方向相互錯開,避免在同一方向產(chǎn)生共振。 (4)如設(shè)備無法調(diào)整,可調(diào)整結(jié)構(gòu)布置,設(shè)法改變結(jié)構(gòu)的自振頻率,如增設(shè)支撐、改變梁柱的截面尺寸、改變結(jié)構(gòu)形式等實(shí)現(xiàn)對振動的控制。動力設(shè)備下應(yīng)布置梁,不宜直接布置在樓板上。當(dāng)設(shè)備設(shè)置在單根梁上時,應(yīng)避免梁受扭,當(dāng)設(shè)備由兩根梁共同承擔(dān)時,梁的軸線宜與設(shè)備和底座的總質(zhì)心對稱。兩根梁的動力特性宜相近。垂直振動為主的設(shè)備宜布置在梁的支座,剪力墻或者柱附近;水平振動為主的設(shè)備宜布置在梁的跨中部分,并且使擾力沿梁的軸線方向作用,梁的水平方向必要時可布置支撐,以增加其平面外的穩(wěn)定性。 (5)如設(shè)備無法調(diào)整,可調(diào)整結(jié)構(gòu)布置,設(shè)法改變結(jié)構(gòu)的自振頻率,如增設(shè)支撐、改變梁柱的截面尺寸、改變結(jié)構(gòu)形式等實(shí)現(xiàn)對振動的控制。動力設(shè)備下應(yīng)布置梁,不宜直接布置在樓板上。當(dāng)動力設(shè)備設(shè)置在單根梁上時,應(yīng)避免梁受扭,當(dāng)設(shè)備由兩根梁共同承擔(dān)時,梁的軸線宜與設(shè)備和底座的總質(zhì)心對稱,兩根梁的動力特性宜相近。 (6)鋼格柵板結(jié)構(gòu)平臺,鋼格柵板需與鋼梁采取可靠連接外,還應(yīng)增加水平支撐。當(dāng)動力設(shè)備必須布置在樓板上,此樓面宜采用混凝土樓板。 (7)鋼格板設(shè)備平臺結(jié)構(gòu)的剛度中心和設(shè)備的質(zhì)心盡量重合。 (8)在振動設(shè)備上增加振子,設(shè)備啟動時振子對設(shè)備產(chǎn)生反向的激振力,從而減少設(shè)備產(chǎn)生的振動效應(yīng)。 (9)潤光鋼格板設(shè)備平臺構(gòu)件的現(xiàn)場連接,優(yōu)先采用高強(qiáng)螺栓摩擦型連接,對于重要的連接與拼接,應(yīng)選用栓焊連接。 (10)平臺其余部分與振動局部的連接盡量避免使用剛接節(jié)點(diǎn)。
三、結(jié)論與展望 本文介紹了鋼格板設(shè)備平臺振動效應(yīng)的兩種計(jì)算方法,即動力分析法和等效靜力系數(shù)法,提出了兩種方法的適用條件,并給出了鋼格板設(shè)備平臺的設(shè)計(jì)流程。通過對一般經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),可以幫助設(shè)計(jì)人員在遇到實(shí)際振動問題時理清設(shè)計(jì)思路,提高工作效率,從而達(dá)到鋼格板工程結(jié)構(gòu)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的目的。