選煤廠多層廠房土建結(jié)構(gòu)振動設(shè)計(jì)分析

摘要：目前我國選煤廠的廠房結(jié)構(gòu)大多數(shù)都采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。選煤廠廠房中都放置著振動篩、電動機(jī)、脫水機(jī)以及破碎機(jī)等相關(guān)動力設(shè)備。當(dāng)這些動力設(shè)備正常工作時，由于設(shè)備的往復(fù)運(yùn)動，選煤廠廠房結(jié)構(gòu)振動無可避免。本文對選煤廠多層廠房振動原因和廠房結(jié)構(gòu)形式與布置進(jìn)行了分析，并提出一些選煤廠廠房結(jié)構(gòu)振動的防治措施。

關(guān)鍵詞：選煤廠廠房 結(jié)構(gòu)振動 措施

選煤廠廠房和其他廠房的機(jī)械設(shè)備布置不同，選煤廠的設(shè)備大多都是布置在樓面上的，這些設(shè)備都是震動較大的振動篩、電動機(jī)、脫水機(jī)以及破碎機(jī)等相關(guān)動力設(shè)備。這些設(shè)備在正常工作時的振動不可避免，設(shè)備振動時產(chǎn)生的振動波會通過設(shè)備的支座傳遞給廠房，從而引起選煤廠廠房的振動。當(dāng)廠房的震動強(qiáng)度不大時，可能影響到選煤廠員工的工作情緒或設(shè)備的正常工作，降低工作效率；當(dāng)選煤廠設(shè)備的振動頻率和選煤廠廠房的固有自振頻率接近或相同時，會產(chǎn)生共振現(xiàn)象，從而引發(fā)安全生產(chǎn)事故。如何有效降低選煤廠多層廠房土建結(jié)構(gòu)振動成為了選煤廠亟待解決的一個重要課題。

1 選煤廠廠房振動原因

1.1 生產(chǎn)設(shè)備工作時的振動 選煤廠采用的設(shè)備在正常工作時都會產(chǎn)生振動，而且這些設(shè)備的工作方式不同，且在每個樓層里都無規(guī)律的放置著，這些振動設(shè)備的工作特性差別也非常大。比如：振動篩是上下往復(fù)振動，壓濾機(jī)是水平往復(fù)振動。這些設(shè)備都是單一性振動設(shè)備，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)振動計(jì)算時容易分析和模擬。有些設(shè)備的振動分析和計(jì)算比較復(fù)雜，比如：臥式振動離心機(jī)既有前后往復(fù)運(yùn)動又有橫軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，而斜輪分選機(jī)的振動則是繞斜軸轉(zhuǎn)動。對于跳汰機(jī)設(shè)備的振動，其擾力可能是跳汰機(jī)設(shè)備本身產(chǎn)生，也可能是有跳汰機(jī)內(nèi)部的物料運(yùn)動所產(chǎn)生的，具有很強(qiáng)的隨機(jī)性。

1.2 共振原因分析 通過多年的振動實(shí)測資料以及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的分析研究，廠房的結(jié)構(gòu)振動與廠房內(nèi)設(shè)備的工作頻率有著很大聯(lián)系?？刂七x煤廠廠房結(jié)構(gòu)振動的頻率和振幅有兩個因素，即對結(jié)構(gòu)施加的激振力（也稱為擾力源）和結(jié)構(gòu)自身的動力特性。當(dāng)擾力源的頻率與廠房結(jié)構(gòu)自身的固有頻率接近或吻合時，會產(chǎn)生共振現(xiàn)象，使廠房的振動幅度不斷增加，并出現(xiàn)高噪聲、高動應(yīng)力等嚴(yán)重影響工作環(huán)境和廠房結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的問題。

2 廠房結(jié)構(gòu)形式和布置

2.1 結(jié)構(gòu)形式 選煤廠廠房應(yīng)當(dāng)選用鋼結(jié)構(gòu)或者鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。廠房的框架結(jié)構(gòu)整體應(yīng)當(dāng)具有剛度大、傳力明確以及對水平和垂直振動荷載都有較高的承受能力的特點(diǎn)?，F(xiàn)目前，框架的設(shè)計(jì)和施工方法都比較成熟，能夠有效地保證廠房結(jié)構(gòu)安全。選煤廠廠房內(nèi)一般都有吊車運(yùn)行，故廠房的屋蓋形式一般采用輕鋼結(jié)構(gòu)，輕鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工方面不僅比較成熟，而且其普及程度也比較高。采用輕鋼結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)相結(jié)合的形式，比其他結(jié)構(gòu)要合理一些，能夠更好地保證廠房的穩(wěn)定性及安全性。

2.2 結(jié)構(gòu)布置 選煤廠廠房內(nèi)的設(shè)備不僅比較多，而且荷載都比較大，尤其是在大型設(shè)備運(yùn)行時產(chǎn)生的振動荷載比較明顯，因此在廠房的結(jié)構(gòu)布置上，應(yīng)當(dāng)均勻合理分布各種荷載。在廠房的結(jié)構(gòu)布置方面應(yīng)當(dāng)遵循以下原則：①為了保證振動設(shè)備的基礎(chǔ)和振動設(shè)備的承重構(gòu)件之間的可靠連接應(yīng)當(dāng)設(shè)置專門的受力構(gòu)件，確保荷載能夠準(zhǔn)確地傳遞到柱、框架梁等廠房主要受力結(jié)構(gòu)上。②在安裝廠房生產(chǎn)設(shè)備時，對后砌外墻處的框架梁應(yīng)當(dāng)對該處安裝設(shè)備最大重量進(jìn)行驗(yàn)算，此驗(yàn)算不包括墻體的自重。在進(jìn)行樓板梁布置時應(yīng)當(dāng)充分考慮吊梁的安裝，避免由于吊梁的位置不合適而導(dǎo)致吊梁無法安裝以及無法更換檢修設(shè)備的現(xiàn)象。

3 選煤廠廠房共振的防治措施

3.1 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的自身動力特性 ①在設(shè)備結(jié)構(gòu)動力特性方面。應(yīng)當(dāng)減小樓層結(jié)構(gòu)的振動，達(dá)到減小共同振幅的目的，在減少結(jié)構(gòu)振動中最有效的方法便是保證直接承受動力設(shè)備構(gòu)件的剛度。合理確定間接承受動力荷載各桿件與直接承受動力荷載桿件之間的剛度比值，這對降低廠房樓層振動有著重要作用。此外，對于非振動設(shè)備的樓層結(jié)構(gòu)布置的重視也應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)，可以采取加大非振動設(shè)備安裝樓層的樓板剛度，盡量減小樓板的振動響應(yīng)，如增加梁的寬度或者截面高度，減少樓板的跨度等措施。②加強(qiáng)樓層結(jié)構(gòu)的動力特性。對布置有振動設(shè)備的廠房，如果廠房只布置了中頻和高頻生產(chǎn)設(shè)備，一般只需考慮廠房在垂直振動方面的影響；如果廠房布置有低頻水平振動設(shè)備還應(yīng)當(dāng)考慮到廠房水平振動方面的影響。

3.2 合理布置擾力源 選煤廠多層廠房的振動主要是由于生產(chǎn)設(shè)備的振動引起的，廠房的振動受到廠房內(nèi)設(shè)備的布置位置、設(shè)備動力特性以及土建結(jié)構(gòu)動力特性的影響。在生產(chǎn)設(shè)備布置時，重量較重的設(shè)備或者振動較大的設(shè)備應(yīng)當(dāng)布置在廠房的地面，如果這些設(shè)備必須布置在樓板上時，應(yīng)當(dāng)保證振動設(shè)備產(chǎn)生的不平衡干擾力作用在廠房的主梁上，且設(shè)備位置的布置應(yīng)當(dāng)靠近中間支柱或外墻。對于垂直擾力比較大的生產(chǎn)設(shè)備，應(yīng)當(dāng)將其布置在梁的支座周圍，并保證設(shè)備產(chǎn)生的擾力和梁的軸向方向一致。另外在布置跳汰機(jī)的時候，應(yīng)當(dāng)盡量避免跳汰機(jī)的物料振蕩方向朝向選煤廠廠房剛度較小的方向，防止低頻共振。設(shè)備動力特性在布置時應(yīng)當(dāng)遵循布置合理、荷載傳遞直接及結(jié)構(gòu)受力明確的原則。比如：動力設(shè)備需要布置在梁上時應(yīng)當(dāng)防止動力設(shè)備布置在懸臂梁上；為了方便計(jì)算分析，振動梁應(yīng)當(dāng)布置成單跨梁；振動梁不應(yīng)跨軸線布置。

4 結(jié)束語

為了有效地降低選煤廠多層廠房的結(jié)構(gòu)振動，可以采取加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的自身動力特性和合理布置擾力源兩種方式，盡量降低生產(chǎn)設(shè)備振動對設(shè)備正常運(yùn)行、廠房的振動以及員工的工作情緒的影響，保證工作設(shè)備正常運(yùn)行和員工的工作效率，為選煤廠帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。

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