基于特征频率灵敏度分析的选煤厂房楼盖抗振设计.pdfVIP

第38卷 第6期 四川建筑科学研究 2012年 12月 SichuanBuildingScience 101 基于特征频率灵敏度分析的选煤厂房楼盖抗振设计 张旭红 (太原理工大学建筑与土木工程学院土木工程系，山西太原 030024) 摘 要：基于特征频率灵敏度分析和简化连续正交异性板模型，提出了一种简便的选煤厂房连续楼盖抗振设计方 法。给出了简化连续正交异性板模型公式 ，将无限自由度体系简化为多自由度体系；根据特征频率灵敏度分析结 果得到楼盖体系动力修改方案，使楼盖体系第一频率密集区避开扰力频谱，从而达到楼盖抗振设计的 目的。有限 元动力分析与现场实测结果表明：简化连续正交异性板模型能够较好地模拟连续梁板组合楼盖动力学特性；所得 设计结果精确可靠，设计过程简便易行，适于在工程中推广应用。 关键词：特征频率；灵敏度分析；抗振设计；正交各向异性板 中图分类号：TU37 文献标识码：B 文章编号：1008—1933(2012)06—101—04 0 引 言 1 自振频率灵敏度分析 选煤厂房中筛分设备和分选设备的振动是主要 在选煤厂主厂房中，振动筛等振动设备的工作 的振源，因选煤工艺需要，楼盖体系和振动设备的布 频率一般在 16Hz左右。无论对于新设计厂房还是 置具有振动筛前楼板开洞、次梁排列不规则、振动设 改造厂房，都应使楼盖体系第一频率密集区最小值 备集中设置、扰力频谱复杂等特点；在这些因素综合 高于设备工作频率一定距离，以避免穿越共振，同时 影响下，易于引发楼板体系的强迫共振，对结构的安 满足设备的静力和动力要求。一般情况下，共振区 全和人体健康带来威胁 J。因此，选煤厂房楼板体 频率区间为 ¨0．75 构循 备1．35，因此对于选 系抗振、减振设计方法的研究一直是工程技术人员 煤厂主厂房楼盖抗振设计，应满足 构／厂设备1．35。 关心的课题。文献 [1]中对于主次梁布置规则的楼 实际工程设计中，究竞选择楼盖体系中的哪些 板体系提供有较完善的楼板振动位移传递系数和层 构件进行修改，才能使得结构第一频率密集区最小 间位移传递比的计算方法，但该方法无法应用到上 值满足上述条件，实际上是一个具频率约束的结构 述复杂的选煤厂房楼盖结构体系竖向振动计算当 动力学优化问题。为方便、快捷地解决该问题，可采 中。文献 [2-5]和 目前通用有限元程序虽然可以解 用结构 自振频率灵敏度分析技术，以找出结构动力 决这种复杂楼板结构体系的动力响应问题，但 由于 学修改的灵敏度位置 ，在这样的位置上，很小的结构 有限元模型单元数量和 自由度数量太大，在设计方 参数的变化会引起结构动特性很大的变化，这样就 案阶段和结构修改阶段不易直接应用。为此，本文 同时解决了结构动态优化中可变参数的修改位置与 提出一种简化的连续正交各向异性板模型来模拟这 修改量的问题。 种复杂楼盖体系的振动，并基于 自振频率灵敏度分 不失一般性，n自由度线性粘滞阻尼系统具复 析技术，发展了一种简便、高效的结构动力学修改方 模态振动系统的特征方程为： 法，使得设计人员只需进行少量的计算就可快速确 (s[a]+[B]){}=0 (1) 定最优修改部位和修改量，从而得到复杂楼板结构 体系在动力荷载作用下的抗振设计结果。最后，以 其中，{}：fL 1，{}表示模态向量；[A]：