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多层工业厂房的振动问题分析（中）
二、实例分析
青海某造粒厂房，多层钢框架结构，组合楼面，横向3跨（6m、4m、8m），纵向4跨（4×8m），主要建筑平面有▽± 0.000，▽3.150，▽5.750，▽12.050，▽17.550，▽26.450， ▽29.450等层，建筑高度40m，建筑面积4029.4m2。
由于初步设计工艺定方案时，结构专业没有参与，建筑物的面积和体积卡的比较紧，设备布置的非常局促，粒料筛分机的开洞切断了框架梁，辊压机的布置使楼层产生了抽柱，而且部分楼层只有局部楼板布置，其结构整体性较差。
当厂房投入使用后，▽30. 550平台上的振动筛运行时，支撑这平台的▽29. 450 局部楼面振动响应过大，人员明显感觉不适。振动筛的设备参数如下:振动筛带料后质量为30t,设备的转速为730 r/m。采用有限元软件ANSYS进行建模分析。
01 局部分析
为了定性地判断▽29. 450 楼板是否和设备共振，截取了包含整个振动筛在内的楼板结构进行模态分析，梁单元采用beam188模拟，板单元采用shell63模拟，振源设备采用三维质量单元MASS21模拟，模型及单元如下图所示：
因设备的振动频率比楼板的自振频率要低，与设备可能发生共振的只能是楼板的较低的自振频率，取模型的前5个自振频率来分析，这5个自振频率分别为: 8.23HZ,10.85HZ,11.68HZ, 11.85HZ, 15.37HZ。
从模态分析结果可以看出，第3、4阶频率和设备振动频率相近，在这2个频率范围内楼板和设备发生共振，楼板振动厉害。可以通过改变楼面梁的布置来改变楼面刚度，使楼面的自振频率远离设备的振动频率，避开共振。在此基础上，还可以通过动力时程分析，对整个楼盖进行精确的动力响应分析，得出楼盖的最大竖向振动值，判断是否在竖向振动允许值内。
通过对楼盖的局部分析，可以解决楼盖的竖向振动问题。对于厂房的整体水平振动，则须建立包括设备在内的设备－结构整体三维有限元模型。首先进行模态分析，采用Block Lanczos方法提取前十阶频率：1.79HZ、1.86HZ、2.64HZ、3.01HZ、3.11HZ、3.17HZ、3.23HZ、4.72HZ、5.94HZ、6.28HZ，第一、二阶振型为整体的水平振动，第三阶振型为整体的转动，第四至七阶振型为屋面水平支撑的振动，第八、九阶振型为顶层的水平振动，第十阶振型为楼板的局部振动。限于篇幅，仅给出前3阶振型。
同时在整体分析中可以提取局部楼盖的动力响应，对楼盖的竖向振动可以从整体上把握。 通过局部和整体两阶段的分析，可以提前预知工业厂房的振动情况，将振动的影响控制在结构安全、设备运行和及操作人员正常工作的范围之内。
青海某造粒厂房，多层钢框架结构，组合楼面，横向3跨（6m、4m、8m），纵向4跨（4×8m），主要建筑平面有▽± 0.000，▽3.150，▽5.750，▽12.050，▽17.550，▽26.450， ▽29.450等层，建筑高度40m，建筑面积4029.4m2。
由于初步设计工艺定方案时，结构专业没有参与，建筑物的面积和体积卡的比较紧，设备布置的非常局促，粒料筛分机的开洞切断了框架梁，辊压机的布置使楼层产生了抽柱，而且部分楼层只有局部楼板布置，其结构整体性较差。
当厂房投入使用后，▽30. 550平台上的振动筛运行时，支撑这平台的▽29. 450 局部楼面振动响应过大，人员明显感觉不适。振动筛的设备参数如下:振动筛带料后质量为30t,设备的转速为730 r/m。采用有限元软件ANSYS进行建模分析。
01 局部分析
为了定性地判断▽29. 450 楼板是否和设备共振，截取了包含整个振动筛在内的楼板结构进行模态分析，梁单元采用beam188模拟，板单元采用shell63模拟，振源设备采用三维质量单元MASS21模拟，模型及单元如下图所示：
因设备的振动频率比楼板的自振频率要低，与设备可能发生共振的只能是楼板的较低的自振频率，取模型的前5个自振频率来分析，这5个自振频率分别为: 8.23HZ,10.85HZ,11.68HZ, 11.85HZ, 15.37HZ。
从模态分析结果可以看出，第3、4阶频率和设备振动频率相近，在这2个频率范围内楼板和设备发生共振，楼板振动厉害。可以通过改变楼面梁的布置来改变楼面刚度，使楼面的自振频率远离设备的振动频率，避开共振。在此基础上，还可以通过动力时程分析，对整个楼盖进行精确的动力响应分析，得出楼盖的最大竖向振动值，判断是否在竖向振动允许值内。
通过对楼盖的局部分析，可以解决楼盖的竖向振动问题。对于厂房的整体水平振动，则须建立包括设备在内的设备－结构整体三维有限元模型。首先进行模态分析，采用Block Lanczos方法提取前十阶频率：1.79HZ、1.86HZ、2.64HZ、3.01HZ、3.11HZ、3.17HZ、3.23HZ、4.72HZ、5.94HZ、6.28HZ，第一、二阶振型为整体的水平振动，第三阶振型为整体的转动，第四至七阶振型为屋面水平支撑的振动，第八、九阶振型为顶层的水平振动，第十阶振型为楼板的局部振动。限于篇幅，仅给出前3阶振型。
同时在整体分析中可以提取局部楼盖的动力响应，对楼盖的竖向振动可以从整体上把握。 通过局部和整体两阶段的分析，可以提前预知工业厂房的振动情况，将振动的影响控制在结构安全、设备运行和及操作人员正常工作的范围之内。
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