由于越来越多的动力设备上楼，工业厂房的构造设计时，不仅要考虑常规的静荷载，还必须考虑大型动力设备的动荷载及其引起的振动。
本文结合实际工程，对工业厂房构造设计中由振动设备所产生的振动问题，从局部和整体分别进行了谈论和剖析；对工业厂房的振动掌握，从设备、构造支配和打算方法等方面提出了详细的哀求和方法。
随着工业技能的不断发展及农业生产用地的日趋紧张，发展多高层工业厂房已成一定趋势，各种振动设备也随之上楼。受设备振动的影响，或者设备振动之间相互影响，导致振动放大，并传播到构造上引起厂房构造振动，轻者影响生产，使构造产生裂痕；重者导致构造毁坏。
振动问题给我们的生产和生活带来很多危害。厂房内的大型动力设备在利用时，会产生巨大的反复变动的荷载，这荷载引起楼盖的垂直振动，同时也有整体的水平振动。构造的振动过大，降落了机器的动态精度和利用性能，同时使处在个中的事情职员有不舒畅感，影响职员的身体康健。
对付有动力设备的厂房，构造振动每每不能完备避免，故如何将振动的影响掌握在构造安全的范围之内，掌握在不影响厂房内敏感设备和操作职员正常运行的范围之内，办理振动问题就成了厂房构造设计中的关键。
剖析方法及打算模型
由动力学理论可知，有两个方面的成分掌握着构造的振动：一个是对构造施加的激振力，即扰力源；另一个则是构造对特定勉励的相应，即构造自身的动力特性。当构造自身的某阶固有频率与扰力源频率靠近乃至吻合时将发生共振，从而形成较大振幅、高动应力和高档级噪声等。
平常我们采纳的最大略的方法便是使其避开共振。避开共振有二种路子：一是调度机器的运转频率；二是改变构造的自振频率。对付定型设备，其频率已经确定，从构造方面采纳方法便是选择适当的构造自振频率，使其阔别设备激振力频率。
一样平常地说，若构造的自振频率低于设备的强制振动频率，当设备在开启或停机时，随着设备机器转速的变换，设备动荷载事情频率也随之变革，会发生设备动荷载事情频率穿越构造自振频率从而产生穿越共振；若构造的自振频率高于设备的强制振动频率，则不可能发生共振，是比较安全的。故在详细设计中，我们根据“构造的第一频率密集区内最低自振频率打算值大于设备的振动频率”这一原则来进行。
以前由于打算手段及干系条件的制约，设计中一样平常只对直接承受动力荷载的梁做振动打算，也便是对梁的自振频率进行设计与调度。作为直接振动梁支座的间接振动梁，则不再做动力打算。从《机器动荷载浸染下建筑物承重构造的振动打算和隔振设计规程》中梁的自振频率打算公式看：
式中：φ j -固有频率系数，D-梁的刚度, m-梁的单位长度质量，l-梁的跨度。
梁的自振频率随其刚度的增加而提高，随其均布质量的增加而降落。打算刚度D时，个中梁的高度和跨度起到关键作只要变革梁高和跨度，通过试算，就使梁的自振频率远大于设备的振动频率。打算均布质量m时，要考虑构造自重、固定设备重，以及那些长期浸染的荷载。
对付梁上或梁边的临时堆载、由设备产生的动荷载以及人群涌现时的短暂荷载等，采纳全面的做法，即在打算梁的自振频率时，对荷载的取值考虑两种情形：一是只考虑构造自重和长期浸染的设备重；二是除考虑上述质量外，再加上利用时的一些临时荷载。
取这两种情形下梁的自振频率的较小值，从而能比较全面地考虑最不利情形的产生。然后根据“梁的第一频率密集区内最低自振频率打算值大于设备的振动频率”这一原则，来进行梁的截面的设计，知足这一哀求的振动梁可以只需考虑设备的动力系数后按一样平常的静力打算即可。
采取以上的简化方法一定程度上可以有效的掌握构造局部的振动问题，但是无法提前预知工业厂房的振动问题，由于不仅单根构造梁固有频率的打算方法准确性差，区间范围大，而且，纵然单根梁的打算结果准确，而工程实际中的振动每每表现为多根梁、板的组合振动，在设计上难以准确把握。故比较准确的方法是采取较繁芜的有限元对包括主梁、次梁和楼板为一体的全体楼盖乃至全体厂房的动力特性进行剖析打算。
在进行厂房构造设计时，考虑到厂房的振动不但有框架整体的水平振动，而且还有楼盖的垂直振动。对付框架的水平振动，须要对厂房整体构造进行动力特性剖析，对构造的整体抗侧刚度进行加强来减少构造的振动相应。
对付楼盖的垂直振动，从振动现场的实测创造，产生共振反应的是包含梁系的一定区域，解释楼盖垂直振动具有某种程度的整体性或局部整体性。
虽然可以通过建立整体有限元模型进行打算，但建模和打算都太繁芜，而且由于构造体系频率密集很多，很难找到局部区域模态结果，这都不利于设计中快速的定性判断及方案修正，以是选取一定楼板区域进行打算是比较科学的，其剖析结果也能较好反响构造的实际模态。
实例剖析
青海某造粒厂房，多层钢框架构造，组合楼面，横向3跨（6m、4m、8m），纵向4跨（4×8m），紧张建筑平面有▽± 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，构造专业没有参与，建筑物的面积和体积卡的比较紧，设备支配的非常局促，粒料筛分机的开洞割断了框架梁，辊压机的支配使楼层产生了抽柱，而且部分楼层只有局部楼板支配，其构造整体性较差。
当厂房投入利用后，▽30. 550平台上的振动筛运行时，支撑这平台的▽29. 450 局部楼面振动相应过大，职员明显觉得不适。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。采取有限元软件ANSYS进行建模剖析。
01局部分析
为了定性地判断▽29. 450 楼板是否和设备共振，截取了包含全体振动筛在内的楼板构造进行模态剖析，梁单元采取beam188仿照，板单元采取shell63仿照，振源设备采取三维质量单元MASS21仿照，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个自振频率来剖析，这5个自振频率分别为: 8.23HZ,10.85HZ,11.68HZ, 11.85HZ, 15.37HZ。
从模态剖析结果可以看出，第3、4阶频率和设备振动频率附近，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支配来改变楼面刚度，使楼面的自振频率阔别设备的振动频率，避开共振。在此根本上，还可以通过动力时程剖析，对全体楼盖进行精确的动力相应剖析，得出楼盖的最大竖向振动值，判断是否在竖向振动许可值内。
02整体剖析
通过对楼盖的局部分析，可以办理楼盖的竖向振动问题。对付厂房的整体水平振动，则须建立包括设备在内的设备－构造整体三维有限元模型。首先进行模态剖析，采取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迁徙改变，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。
结合模态剖析的结果，可以对厂房整体的水平振动做出快速的定性判断，然后进一步对整体构造在设备动力浸染下进行动力时程剖析， 从而可以比较精确的确定动力设备对厂房整体构造的影响量。
同时在整体剖析中可以提取局部楼盖的动力相应，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剖析，可以提前预知工业厂房的振动情形，将振动的影响掌握在构造安全、设备运行和及操作职员正常事情的范围之内。
构造方案及支配原则
由于设备振动的不愿定性和繁芜性、构造打算剖析模型的偏差以及与实际情形的差异，使得所谓“精确的振动剖析”很难有效的掌握构造的振念头能。更有效的减振方法是观点设计而不是打算，以是构造方案和支配显得尤为主要。
由构造的自振频率打算公式看，构造的自振频率紧张取决于构造的刚度，而构造的刚度又取决于构造的支配方案。故首先我们应从构造支配方案上采纳方法，从支配上减轻设备振动对构造可能产生的不利影响。
工业厂房的构造方案是和工艺的设备支配紧密干系的，受到工艺设备支配的制约。在进行初步设计确定工艺方案时，构造设计职员就应参与设备支配的谈论，结合实际情形针对不同设备提出详细的构造支配方案，尽可能把动力设备置于对构造最有利的位置，尽可能从支配上减轻设备振动对构造可能产生的不利影响。
通过以上的剖析，结合设计中碰着的振动征象（楼盖的垂直振动和框架整体的水平振动），从掌握振动的两个成分出发，对设备、构造支配采纳以下方法来减少动力设备对构造的振动影响行：
1）振动设备只管即便支配在底层，尽可能将设备根本或支撑体系与主体构造脱开；
2）在设备上加设振子，设备振动时振子对设备形成反方向的激振力，达到减振目的；
3）调度设备的振动频率或者转向，使其错开构造的自振频率，以免发生共振。当有多台设备共同事情时，可使其运转方向相互错开，避免在同一方向产生共振；
4）在设备无法调度的情形下，设法调度构造的自振频率。例如改变梁柱的截面，增设支撑，改变构造形式等，通过调度构造支配来实现振动的掌握：
①动力设备应支配在梁上，但不能放在悬臂梁上，且使水平方向的惯性力沿着梁的纵向方向；
②垂直扰力较大的设备宜支配在承重墙、柱及梁支座附近；
③水平扰力较大的设备支配时，其扰力方向宜与楼盖刚度较大的方向同等；
④支撑振动设备的框架为多跨构造时，宜采取等跨构造；
⑤振动筛不宜跨轴线，以免筛下留孔割断框架梁；
⑥同时支配有较大振动设备或对振动敏感的设备，宜分类集中，分区支配，减少相互影响；
⑦动荷载浸染下多跨梁比单跨梁好，在断面、刚度相同的情形下，两跨梁的振幅比单跨梁要小44％，三跨梁的振幅比单跨梁要小49％，而在三跨梁的情形下，动力设备浸染在中跨比在边跨振幅要小23％，以是在设备动力荷载浸染下，楼板次梁只管即便支配成多跨连续梁，动力设备尽可能支配在中间跨，这样可明显地减少楼板的振动。
结语
工业厂房中振动设备的振动问题是构造设计的重点和难点。本文通过理论剖析和数值仿照，结合设计中的实际问题，对工业厂房的振动掌握，从设备、构造支配和打算方法等方面提出了详细的哀求和方法，为多层工业厂房的振动问题的办理供应了参考依据，可用于辅导设计事情。
