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
。 

 

02 整体分析 

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。 

 

结合模态分析的结果
，可以对厂房整体的水平振动做出快速的定性判断，然后进一步对整体结构在设备动力作用下进行动力时程分析， 从而可以比较精确的确定动力设备对厂房整体结构的影响量。

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
。