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摘要:在多数工业厂房中的设备振动等因素作用之下,通常均将会引起工业厂房之内的不良振动问题,而不良振动问题使工业厂房中的墙体结构产生裂缝,最终影响了工业厂房结构的耐久性、安全性生产,更有甚者还将导致工业厂房结构的破坏,因此不良振动问题在工业厂房中是一个较为重要的问题,需要引起结构设计人员的高度重视。
关键词:工业厂房;不良振动;影响因素;防治设计;严重后果
0.引言
伴随现代中国经济水平的飞速发展,全国各省区域内的各种工业企业也迅速增加,其中主要企业包括了电力、冶炼、矿山、通信以及纺织等等,这其中很多工业厂房均为多层,因此生产过程中的机器与设备需要上楼层。众所周知,因为工业厂房中的各种机器的运转和生产均会产生振动问题,假如设计不合理,其振动问题通常将会严重影响到附近的居民生活,最终还将有可能会造成振动公害问题,更有甚者严重时还将会影响到工业厂房的结构安全。但是在实践中,工业厂房发生振动问题通常是难以完全避免的,因此在现阶段的关键性工作就需要有效减少工业厂房中设备的不必要振动,并且需要将设备振动控制到标准容许的范围之内。那么本文中笔者将就针对实践中因机器引起工业厂房振动的问题进行详细的分析与讨论。
1. 工业厂房中振动问题概述
1.1厂房振动的显著特点
现代工业厂房在设备的振动等要素共同作用之下,通常都将会引起不良的振动问题,一般情况下轻者将影响工业厂房的正常生产,会导致厂房结构产生裂缝等问题,严重者还将会导致厂房结构遭受到破坏。通常发生设备振动的厂房,通常情况下其噪音也是非常大的,最终也严重地影响着工人的工作情绪,这种问题在工业厂房中是尤为重要而常见的问题,因此一定需要引起设计人员的高度重视。在有一些厂房建筑之初,并且在竣工时,尚未发生任何的不良振动问题,但是伴随投入使用的时间逐渐推移,墙体结构的逐渐老化,工业厂房的安全性与可靠性也因此降低,那么结构的动力特性也将因此逐渐发生变化,从而导致工业厂房结构发生了不良振动问题,这种现象在厂房投入使用后的可靠性鉴定中也是经常见到。
1.2工业厂房结构的振动原因分析
伴随现代经济水平以及科学技术的不断进步,广大群众的经济水平也在高速发展,目前已有越来越多的老旧工业厂房通过一些技术方面的改造有效地实现了扩大再生产的规模。因为工业厂房中设备生产工艺的进步,机器设备的“上楼”现象也是一个不可能避免的发展趋势。机器、设备的振动对于工业厂房结构的影响主要为以波动方式使工业厂房的结构发生振动现象,而影响的原因相对较为复杂,除了来自设备与机器振动的动能大小之外,还包括了设备的振动类型、设备的基础类型、工业厂房的施工效益、强迫振动的实际频率以及厂房的结构自振频率。
2.实践中较为常见的工业厂房振动危害
2.1工业厂房振动将危害结构的安全性
2.1.1工业厂房结构的构件因为疲劳而破坏
因为工业厂房中的机械设备运转过程中有可能将会产生相应的不平衡扰力,那么工业厂房结构在设备动荷载的作用下,就将会引起工业厂房结构相应的动应力、局部动力疲劳或者是局部应力的集中问题,因此将会造成工业厂房动力失稳发生,同时厂房的墙体、梁板以及柱体结构均出现裂缝,工业厂房建筑将会随之倾斜,更有甚者将发生厂房局部的损坏问题。因此在目前新建车间的设计与施工过程中,怎样才可以有效地避免出现这些不良的振动问题将是设备与厂房设计的重点内容。在实际投入使用过程中如发生了共振现象,那么必将引起
动应力的迅速加大,最终也非常容易导致工业厂房墙体和楼面的振动,从而影响生产。
2.1.2工业厂房基础结构下沉,房屋出现开裂、倾斜问题
在设备动荷载的不断作用下,地强度伴随着震动强度的加大而逐渐减小,与此同时工业厂房结构土体的凝聚力,相应内摩擦角也随之减小,从而有可能导致工业厂房土体结构的移动以及加密,并且在地下水位相对较高时,还有可能会造成工业厂房局部的粉砂地基液化,从而加大了结构基础下沉或者是不均沉降现象。
2.2精密仪器能够不能够正常运转
(1)不良振动能够显著降低精密设备以及仪器的加工精度,从而显著降低了精密仪器以及仪表的检验精确度。在实践中各类精密仪器的加工设备,对于不同加工精确度均有着不同的允许振动标准,通常情况下允许设备振动的加速度控制在指标有0.05~0.5mm/s的范围之内。但是设备超过了其允许的振动速度控制范围时,就将会对其生产产品的光洁度、尺寸精准度等因素发生一定程度的不良影响,严重时还将会导致精加工设备的使用寿命降低,尤为严重的情况下会导致精密仪器的系数发生晃动问题,从而产生生产系统的误差,根本无法确保工作。
2.3影响着工作人员的身体与心理健康
通常正常的工作与生活环境内振动现象标准需要比操作区内严格得多,因此为了确保正常的设备生产操作以及工作人员的身体、心理健康,在工业厂房的操作区内受到振动影响通常需要控制到1 mm/s之间。否则就将会因为工作区域内的过大振动问题,造成工作人员身体以及心理方面的不适现象,非常容易造成仪器、操作的运转失误,使工作及生产效率降低。
3.工业厂房的防震设计以及防震措施
3.1设备的合理结构规划
工业厂房的建筑结构设计时,设计人员首先需要根据实际生产设备的工艺要求,尽可能地将具有较大振动问题的仪器、设备与相关具有精确度标准的部分分区设置并且最好设缝脱开,根据相关振动仪器、设备的运行特点,将相同类别的仪器与设备以对称或者反对称的形式进行布置,以便后期在工业厂房投入使用后使其振动现象可以在不同的相位上得到相互抵消。
3.2 减小设备振动的输出能量
(1)需要适当提高结构的刚度,有效减少设备的振动输出。并且进一步减少设备由于振动产生的能量。通常而言,首先应该选择动平衡性能较好的机械、仪器以及设备,并且重点注意有关设备在运行期间的动态平衡,安装使用人员需要及时地调校连接位置的间隙以及固定状态,若是存在松紧不一的情况,需要及时更换磨损的部件,确保工业厂房中的设备运行平衡性。其次一点,适当提高设备的结构刚度:在确保满足动力荷载情况之下的结构强度与精密设备所允许的振动标准,确保工业厂房结构体系的刚度,避免结构垂直振动频率和干扰频率二者过于接近,从而避免设备和支撑结构的共振现象。
(2)科学设置防振沟。工业厂房中的防振沟能够非常有效地降低高频振动设备产生的干扰问题,但是工业厂房中设置防振沟的深度一定需要超过干扰的振动波长2/3之上,才能够具有比较好的减振效果,同时工业厂房中的防振沟可以设置于仪器以及相关设备的四周。
(3)隔离振动的设置与输入。不同类型以及特性的振源干扰一般采用的为相应隔震的防治措施。可以有效吸收外来振动能量。如采用隔振器、防振垫。各类动力设备与管道之间,采用软管或弹性软管连接,管道穿楼板、粱时,与建筑物连接部位也要采取隔振措施。注意,隔振设计必须严格計算,否则不但起不到隔振作用,反而可能增大振动。
4 结论
工业厂房的功能用途和重要程度不同,对隔振的要求也不同,应根据具体的技术需要和相应的规范规程选择振动控制标准。在选取振动控制措施时,应基于振动能量的“产生一传递一响应”过程,分析振源特性、传播途径情况、厂房结构类型,从振源的强度控制、振动传播途径控制和受振厂房控制三个方面综合考虑,选择高效经济的隔振减振措施。
参考文献:
[1]GB/T 14125.93.振动与冲击对室内振敏设备影响的测量与数据呈报方法[S].2009.9
[2]徐建.建筑振动工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社.2002.
[3]夏禾.车辆与结构动力相互作用[M].北京:科学出版社.2002.
关键词:工业厂房;不良振动;影响因素;防治设计;严重后果
0.引言
伴随现代中国经济水平的飞速发展,全国各省区域内的各种工业企业也迅速增加,其中主要企业包括了电力、冶炼、矿山、通信以及纺织等等,这其中很多工业厂房均为多层,因此生产过程中的机器与设备需要上楼层。众所周知,因为工业厂房中的各种机器的运转和生产均会产生振动问题,假如设计不合理,其振动问题通常将会严重影响到附近的居民生活,最终还将有可能会造成振动公害问题,更有甚者严重时还将会影响到工业厂房的结构安全。但是在实践中,工业厂房发生振动问题通常是难以完全避免的,因此在现阶段的关键性工作就需要有效减少工业厂房中设备的不必要振动,并且需要将设备振动控制到标准容许的范围之内。那么本文中笔者将就针对实践中因机器引起工业厂房振动的问题进行详细的分析与讨论。
1. 工业厂房中振动问题概述
1.1厂房振动的显著特点
现代工业厂房在设备的振动等要素共同作用之下,通常都将会引起不良的振动问题,一般情况下轻者将影响工业厂房的正常生产,会导致厂房结构产生裂缝等问题,严重者还将会导致厂房结构遭受到破坏。通常发生设备振动的厂房,通常情况下其噪音也是非常大的,最终也严重地影响着工人的工作情绪,这种问题在工业厂房中是尤为重要而常见的问题,因此一定需要引起设计人员的高度重视。在有一些厂房建筑之初,并且在竣工时,尚未发生任何的不良振动问题,但是伴随投入使用的时间逐渐推移,墙体结构的逐渐老化,工业厂房的安全性与可靠性也因此降低,那么结构的动力特性也将因此逐渐发生变化,从而导致工业厂房结构发生了不良振动问题,这种现象在厂房投入使用后的可靠性鉴定中也是经常见到。
1.2工业厂房结构的振动原因分析
伴随现代经济水平以及科学技术的不断进步,广大群众的经济水平也在高速发展,目前已有越来越多的老旧工业厂房通过一些技术方面的改造有效地实现了扩大再生产的规模。因为工业厂房中设备生产工艺的进步,机器设备的“上楼”现象也是一个不可能避免的发展趋势。机器、设备的振动对于工业厂房结构的影响主要为以波动方式使工业厂房的结构发生振动现象,而影响的原因相对较为复杂,除了来自设备与机器振动的动能大小之外,还包括了设备的振动类型、设备的基础类型、工业厂房的施工效益、强迫振动的实际频率以及厂房的结构自振频率。
2.实践中较为常见的工业厂房振动危害
2.1工业厂房振动将危害结构的安全性
2.1.1工业厂房结构的构件因为疲劳而破坏
因为工业厂房中的机械设备运转过程中有可能将会产生相应的不平衡扰力,那么工业厂房结构在设备动荷载的作用下,就将会引起工业厂房结构相应的动应力、局部动力疲劳或者是局部应力的集中问题,因此将会造成工业厂房动力失稳发生,同时厂房的墙体、梁板以及柱体结构均出现裂缝,工业厂房建筑将会随之倾斜,更有甚者将发生厂房局部的损坏问题。因此在目前新建车间的设计与施工过程中,怎样才可以有效地避免出现这些不良的振动问题将是设备与厂房设计的重点内容。在实际投入使用过程中如发生了共振现象,那么必将引起
动应力的迅速加大,最终也非常容易导致工业厂房墙体和楼面的振动,从而影响生产。
2.1.2工业厂房基础结构下沉,房屋出现开裂、倾斜问题
在设备动荷载的不断作用下,地强度伴随着震动强度的加大而逐渐减小,与此同时工业厂房结构土体的凝聚力,相应内摩擦角也随之减小,从而有可能导致工业厂房土体结构的移动以及加密,并且在地下水位相对较高时,还有可能会造成工业厂房局部的粉砂地基液化,从而加大了结构基础下沉或者是不均沉降现象。
2.2精密仪器能够不能够正常运转
(1)不良振动能够显著降低精密设备以及仪器的加工精度,从而显著降低了精密仪器以及仪表的检验精确度。在实践中各类精密仪器的加工设备,对于不同加工精确度均有着不同的允许振动标准,通常情况下允许设备振动的加速度控制在指标有0.05~0.5mm/s的范围之内。但是设备超过了其允许的振动速度控制范围时,就将会对其生产产品的光洁度、尺寸精准度等因素发生一定程度的不良影响,严重时还将会导致精加工设备的使用寿命降低,尤为严重的情况下会导致精密仪器的系数发生晃动问题,从而产生生产系统的误差,根本无法确保工作。
2.3影响着工作人员的身体与心理健康
通常正常的工作与生活环境内振动现象标准需要比操作区内严格得多,因此为了确保正常的设备生产操作以及工作人员的身体、心理健康,在工业厂房的操作区内受到振动影响通常需要控制到1 mm/s之间。否则就将会因为工作区域内的过大振动问题,造成工作人员身体以及心理方面的不适现象,非常容易造成仪器、操作的运转失误,使工作及生产效率降低。
3.工业厂房的防震设计以及防震措施
3.1设备的合理结构规划
工业厂房的建筑结构设计时,设计人员首先需要根据实际生产设备的工艺要求,尽可能地将具有较大振动问题的仪器、设备与相关具有精确度标准的部分分区设置并且最好设缝脱开,根据相关振动仪器、设备的运行特点,将相同类别的仪器与设备以对称或者反对称的形式进行布置,以便后期在工业厂房投入使用后使其振动现象可以在不同的相位上得到相互抵消。
3.2 减小设备振动的输出能量
(1)需要适当提高结构的刚度,有效减少设备的振动输出。并且进一步减少设备由于振动产生的能量。通常而言,首先应该选择动平衡性能较好的机械、仪器以及设备,并且重点注意有关设备在运行期间的动态平衡,安装使用人员需要及时地调校连接位置的间隙以及固定状态,若是存在松紧不一的情况,需要及时更换磨损的部件,确保工业厂房中的设备运行平衡性。其次一点,适当提高设备的结构刚度:在确保满足动力荷载情况之下的结构强度与精密设备所允许的振动标准,确保工业厂房结构体系的刚度,避免结构垂直振动频率和干扰频率二者过于接近,从而避免设备和支撑结构的共振现象。
(2)科学设置防振沟。工业厂房中的防振沟能够非常有效地降低高频振动设备产生的干扰问题,但是工业厂房中设置防振沟的深度一定需要超过干扰的振动波长2/3之上,才能够具有比较好的减振效果,同时工业厂房中的防振沟可以设置于仪器以及相关设备的四周。
(3)隔离振动的设置与输入。不同类型以及特性的振源干扰一般采用的为相应隔震的防治措施。可以有效吸收外来振动能量。如采用隔振器、防振垫。各类动力设备与管道之间,采用软管或弹性软管连接,管道穿楼板、粱时,与建筑物连接部位也要采取隔振措施。注意,隔振设计必须严格計算,否则不但起不到隔振作用,反而可能增大振动。
4 结论
工业厂房的功能用途和重要程度不同,对隔振的要求也不同,应根据具体的技术需要和相应的规范规程选择振动控制标准。在选取振动控制措施时,应基于振动能量的“产生一传递一响应”过程,分析振源特性、传播途径情况、厂房结构类型,从振源的强度控制、振动传播途径控制和受振厂房控制三个方面综合考虑,选择高效经济的隔振减振措施。
参考文献:
[1]GB/T 14125.93.振动与冲击对室内振敏设备影响的测量与数据呈报方法[S].2009.9
[2]徐建.建筑振动工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社.2002.
[3]夏禾.车辆与结构动力相互作用[M].北京:科学出版社.2002.