淺談動力機械在鋼結構建筑物中的應用

王建軍

（廈門船舶重工股份有限公司，福建　廈門　361026）

淺談動力機械在鋼結構建筑物中的應用

王建軍

（廈門船舶重工股份有限公司，福建廈門361026）

【摘要】隨著經濟的發展，動力機械設備運用到鋼結構的建筑，改善了建筑結構，提高建筑結構的性能。文章通過分析了鋼結構建筑的特點和鋼結構建筑中的動力機械，深入的探析了鋼結構建筑中動力機械設備的設計和動力機械在鋼結構建筑物中的應用。

【關鍵詞】動力機械；鋼結構建筑物；振動位移

隨著經濟的發展，鋼結構在各種建筑中普遍應用。而動力機械在鋼結構建筑中應用越來越廣泛，動力機械的振動會隨著基礎對鋼結構建筑造成影響，這樣會給生產帶來不利的影響。因此需要充分的考慮對動力機械設備的控制，確保動力機械設備的振動控制在一定的范圍內。

1　鋼結構建筑的特點

鋼結構建筑興起于二戰后的美國，這與美國的鋼鐵產量高有密切的關系。鋼結構建筑的興起改變了傳統的手工結構造房的模式，有利于鋼鐵行業的發展，有力的拉動了經濟的發展。鋼結構建筑中預工程化程度高，這樣的鋼結構可以促使材料加工和安裝一體化，并且可以降低施工成本，這樣就會加快施工工期，利于早日完工，可以加快資金的周轉。鋼結構建筑具有的組織均勻、強度高、彈性高的特點，鋼結構的密度小于磚石、混凝土結構，在受到同等壓力的情況下，鋼結構可以用到跨度較大的結構中，這樣有利于高大穹頂的建造。鋼結構建筑具有技術美，鋼結構的力學性能強于磚石和混凝土結構。鋼結構充分體現出結構的邏輯、構造的完美，而且鋼結構可以確保受力從平面發展到了立體空間，能夠體現結構造型的魅力。

2　鋼結構建筑中的動力機械

動力機械可以依照運轉的動力特性機械劃分，例如金屬切削類的機械動力的輸出不大，因此并不需要考慮，而對于運轉動力特別大的設備，需要考慮動力的特性。如果忽視機械運轉的動力特性，在動力機械的使用中都會對鋼結構的建筑造成不利的影響。動力機械設備在使用中會產生振動作用，這樣會對鋼結構建筑、土地以及周圍的建筑產生嚴重的影響，進而使人們的生產和生活受到影響。另外振動波及的范圍比較廣，可能會對施工中的一些精密的儀器和儀表造成破壞，影響儀器儀表的測量精度。動力機械設備依據振動頻率的不同可以劃分為沖擊性作用設備和周期性作用設備。動力機械依據結構的不同可以劃分為框架式、塊式、墻式。在鋼結構建筑中應用最多的是塊式結構，這種結構具有安裝簡單，設備相關管道的規劃和維修簡單，并且設備的供應商可以提供尺寸。這種基礎的彈性形變會造成振動。墻式基礎和框架結構中的橫向框架差不多，并且具有很好的剛度，這類結構通常在破碎機中使用。對于墻式結構需要精確的計算，也可以按照塊式基礎進行計算。框架式基礎通常是由地板、立柱、頂板組合而成，對于高轉速的設備在安裝時，不需要考慮彈性問題。框架基礎的計算依據是自由度體系，原理是結構動力學。

3　鋼結構建筑中動力機械設備的設計

動力機械的設計比非動力機械設備復雜，一些設備的安裝不合理、隔震失效就會造成振動，這樣會對鋼結構建筑產生不利的影響。因此需要合理的設計動力機械設備，需要依照設計圖紙對設備的振動情況進行分析。動力機械基礎設計的步驟為：依照設計樣本和規范確定基礎構造的尺寸；需要依照設備樣本確定設備荷載的分布、擾力的大小和擾力的頻率。計算基組的自振頻率，避免在共振區域工作，但是在擾力和振幅很小的情況下可以在共振區域工作。計算基礎振幅，確保其在合理的范圍內工作。當出現擾力頻率高于基組頻率，需要驗算共振區域的振幅是否滿足樣本設備的要求。對于框架式、墻式基礎需要計算基礎在動力作用下的承載能力。另外需要注意的是，如果動力機械不滿足設備的要求，需要及時修改設計，重新計算。

4　動力機械在鋼結構建筑物中的應用

4.1動力設備基礎下鋼梁的動力計算的重要性

在鋼結構建筑中，動力設備支撐鋼梁的計算在鋼結構建筑占有重要的地位，動力計算過程繁瑣，因此在具體的過程設計中需要簡化鋼梁的動力設計。《多層廠房樓蓋抗微振設計規范》只適用于像電機、風機、小型機床等設備作嘔一個下動力計算和振動設計，對于較大的動力設備需要通過具體的工程經驗進行確定。在鋼結構中動力機械的支撐梁，需要滿足承載力的要求，并且要合理的控制鋼梁的剛度，防止出現振動位移。在進行動力機械的設計的時候需要掌握相關的資料，并且進行合理的計算，從而控制制動位移，確保結構布局合理。

4.2動力設備基礎下鋼梁的動力計算步驟

動力設備基礎下鋼梁的動力計算的具體步驟如下：一是獲得相關的信息。在進行動力機械基礎的計算的時候，需要了解動力機械的基本情況，了解設備靜力荷載的位置、荷載的大小、擾力的方向和大小、以及設備運作的轉速，這些信息可以參照設備供應商的說明書。二是鋼結構建筑鋼梁固有頻率的計算。研究表明，如果鋼結構建筑支撐梁的固有頻率和動力機械的自振頻率接近，鋼梁就會發生較大的振動位移，影響到正常的使用。因此需要鋼梁的固有頻率高出或者低于自振頻率。對于質量不均勻的問題，需要借助GB50190-93的規定，把集中質量化為均布質量，然后可以利用集中質量進行求解。三是鋼梁位移的控制。對于鋼結構建筑支持梁的振動需要控制一定的范圍內，這樣才能夠確保設備的正常的運作。對于精密的儀器位移的允許范圍也相應的提高。對于振動位移比較大的設備，需要依照具體的施工環境，設定振動位移的范圍。

5　結語

在鋼結構建筑中，動力機械的合理設計，可以提高機械設備的運作效率。控制好動力機械設備的振動范圍，可以減少對建筑物周圍居民的影響，降低對鄰近設備的干擾，對于提高鋼結構建筑的建設具有重要的意義。

【參考文獻】

[1]葉菲.動力設備基礎設計的幾點體會[J].房材與應用，2005,33（06）：32-34.

[2]付道穎.淺談鋼結構建筑物中動力機械的應用[J].中國新技術新產品.2013,11(08)：48.

[3]丁澤良，楊鵬，湯迎紅，黃守輝.鋼構件表面涂層結合強度的研究[J].金屬材料與冶金工程，2010,11(1)：223-224.

[4]孫生玉.鋼結構焊接中的常見問題探討[J].中國新技術新產品，2009,14(2)：178-180.

【作者簡介】

王建軍（1970-），男，漢，煙臺人，工程師，8500PCTC項目經理。