汪志昊 陳銀 胡明神 陳愛玖
摘要:針對某廠房主次梁式樓板在機(jī)器擾力作用下的有害振動問題,首先綜合現(xiàn)場振動實(shí)測與動力特性、動力響應(yīng)有限元分析揭示了樓板豎向振動機(jī)理,然后以樓板結(jié)構(gòu)模態(tài)等效阻尼比、豎向加速度減振率與TMD行程作為樓板減振性能指標(biāo),分別給出了單一頻率擾力作用下工業(yè)廠房樓板減振用TMD的設(shè)計(jì)頻率、安裝位置確定原則,開展了TMD的質(zhì)量比與阻尼比參數(shù)化分析,最后總結(jié)建立了TMD減振優(yōu)化設(shè)計(jì)流程。結(jié)果表明:單一頻率機(jī)器擾力作用下廠房樓板結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)典型的強(qiáng)迫振動特征,樓板主振動頻率與擾力頻率相等;TMD設(shè)計(jì)頻率應(yīng)取為機(jī)器擾力頻率,TMD宜布置在機(jī)器擾力作用位置,TMD質(zhì)量比和阻尼比參數(shù)需要結(jié)合減振性能指標(biāo)優(yōu)化確定。
關(guān)鍵詞:廠房樓板;機(jī)器擾力;動力特性;動力響應(yīng);調(diào)諧質(zhì)量阻尼器
中圖分類號:TU311.3;TB533+.1
文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
文章編號:1004-4523 (2019) 06-0986-10
DOI:10. 16385/j. cnki. issn. 1004-4523. 2019. 06. 007
引言
機(jī)器上樓現(xiàn)象在工業(yè)建筑中越來越普遍,對于安裝有動力機(jī)器設(shè)備的工業(yè)廠房樓板而言,機(jī)器在運(yùn)行過程中對樓板施加持續(xù)擾動激勵作用,易誘發(fā)樓板結(jié)構(gòu)的有害振動。振動輕者影響工作人員舒適度,重者可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生超限裂縫[1]甚至破壞。因此,廠房樓板結(jié)構(gòu)豎向振動與控制研究,得到了學(xué)術(shù)界和工程界的廣泛關(guān)注[2-4]。
目前工業(yè)廠房樓板動力設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要有《機(jī)器動荷載作用下建筑物承重結(jié)構(gòu)振動計(jì)算和隔振設(shè)計(jì)規(guī)程》(YBJ55-90)、《多層廠房樓蓋抗微振設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50190-93)、《建筑工程容許振動標(biāo)準(zhǔn)》(GB50868-2013)等,除GB50868-2013外其余規(guī)范頒布時(shí)間均較早,且設(shè)計(jì)實(shí)踐多采用動力放大系數(shù)方法對承受動載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行靜力驗(yàn)算。就現(xiàn)有設(shè)計(jì)框架體系來看,工業(yè)廠房樓板的動力學(xué)精細(xì)化分析相對缺失,對動載可能引起的樓板結(jié)構(gòu)振害問題估計(jì)不足。
調(diào)諧質(zhì)量阻尼器( TMD)措施是解決機(jī)器擾力作用下工業(yè)廠房樓板有害振動的一種有效方法,但相應(yīng)的TMD優(yōu)化設(shè)計(jì)方法尚未形成共識。如:文獻(xiàn)[5-6]TMD設(shè)計(jì)頻率取為樓板豎向自振頻率,而文獻(xiàn)[ 7-10]則取為機(jī)器擾動頻率;文獻(xiàn)[5-8]將TMD安裝在機(jī)器支撐點(diǎn)位置,而文獻(xiàn)[10]則將TMD安裝在樓板控制振型節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)最大位置。此外,現(xiàn)有TMD參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)一般均以“主結(jié)構(gòu)”位移或加速度減振率作為主要性能指標(biāo),TMD自身行程控制往往考慮較少(主動質(zhì)量阻尼器沖程控制[11]除外)。旨在降低TMD安裝空間要求的TMD行程控制以犧牲“主結(jié)構(gòu)”減振率作為代價(jià)[12],主要形式包括變阻尼TMD[13]等。對于廠房樓板豎向減振所需的高頻TMD,由于TMD行程很小[14],安裝空間不再是主要矛盾,但高頻TMD過小的彈簧預(yù)壓縮量必然會在一定程度上制約TMD的最大行程,該問題也尚未在現(xiàn)有文獻(xiàn)得到足夠關(guān)注與重視。因此,機(jī)器擾力作用下廠房樓板TMD減振優(yōu)化設(shè)計(jì)存在較多有待澄清的問題。
本文針對某面粉生產(chǎn)廠房主次梁式樓板在打麩機(jī)擾力作用下的豎向有害振動問題,首先進(jìn)行了樓板現(xiàn)場振動實(shí)測與分析,然后開展了廠房結(jié)構(gòu)有限元模型動力特性與動力響應(yīng)以及TMD減振參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)影響因素分析等,最后提出了單一頻率擾力作用下廠房樓板TMD減振與優(yōu)化設(shè)計(jì)流程。
1 樓板振動測試與評價(jià)
1.1 工程概況
某面粉生產(chǎn)廠房為7層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),主體結(jié)構(gòu)每層主梁2跨、跨距9. 50 m,次梁1 0跨、跨距5.00-5. 65 m不等,柱500 mm×600 mm或500 mm×500 mm,鋼筋混凝土樓板板厚100 mm;混凝土強(qiáng)度等級為C35。廠房三樓樓板上沿次梁方向布置有兩排共14臺臥式打麩機(jī),三樓結(jié)構(gòu)平面布置及打麩機(jī)位置如圖1所示。單臺打麩機(jī)凈重42 0kg,柱腳中心間距1382 mm×610 mm,每個(gè)柱腳與底座之間均安裝有頂、底面半徑和厚度分別為6 2、8 6與66 mm的圓臺型橡膠隔振器。廠房正常生產(chǎn)時(shí),三層樓板產(chǎn)生了強(qiáng)烈的豎向振動現(xiàn)象。
1.2 樓板振動測試與分析
對振感強(qiáng)烈的廠房三層樓板,進(jìn)行了正常運(yùn)營狀態(tài)后豎向振動現(xiàn)場實(shí)測。振動數(shù)據(jù)采集和分析處理采用COINV型數(shù)據(jù)采集儀與DASP軟件,測振傳感器采用INV9828型加速度傳感器。樓板現(xiàn)場振動測點(diǎn)布置如圖2所示,測點(diǎn)1-4分別位于打麩機(jī)、橡膠隔振器底部、打麩機(jī)底座柱腳處和操作區(qū)間樓板上,其中測點(diǎn)3,4分別對應(yīng)圖1的Al,A2位置。
圖3(a)與(b)分別給出了測點(diǎn)1和測點(diǎn)3振動加速度時(shí)間歷程曲線與各測點(diǎn)幅值譜。由圖可知:機(jī)器擾力頻率與樓板振動頻率均為18. 50 Hz。表1匯總了兩次測試各測點(diǎn)振動類型、主振動頻率和加速度響應(yīng)峰值。綜合圖3與表1可知:①打麩機(jī)擾力作用下測點(diǎn)1表現(xiàn)為穩(wěn)態(tài)振動,測點(diǎn)2-4均出現(xiàn)了“拍”振現(xiàn)象,即打麩機(jī)輸出穩(wěn)態(tài)擾動激勵,傳至樓板后出現(xiàn)了振幅隨時(shí)間“節(jié)拍”變化現(xiàn)象,這主要是各個(gè)振源(打麩機(jī))不可避免的相位差所致;②橡膠隔振器發(fā)揮了預(yù)期作用,隔振效果顯著。
1.3 樓板振動安全與舒適度評價(jià)
工業(yè)廠房樓板在機(jī)器擾力作用下的振動安全與舒適度評價(jià),一般宜從精密儀器或設(shè)備加工精度控制需求、結(jié)構(gòu)振動安全限值與生產(chǎn)操作區(qū)間人體舒適度限值三方面進(jìn)行[15]。鑒于打麩機(jī)不涉及精密加工要求,表2僅匯總了廠房樓板安全性和操作區(qū)間豎向容許振動限值,其中操作區(qū)間容許振動加速度限值是根據(jù)操作人員在一班內(nèi)連續(xù)8小時(shí)受同強(qiáng)度穩(wěn)態(tài)振動,結(jié)合樓板強(qiáng)迫振動實(shí)測頻率(18. 50Hz),以及振動速度與加速度關(guān)系換算得到。由表2可知,樓板操作區(qū)間容許振動限值要求明顯高于結(jié)構(gòu)安全性要求。對比表1測點(diǎn)3和4振動加速度幅值與表2限值標(biāo)準(zhǔn)可知,正常生產(chǎn)時(shí)樓板豎向振動加速度響應(yīng)遠(yuǎn)超過人體舒適度限值要求。因此,有必要進(jìn)行樓板減振設(shè)計(jì),且將減振目標(biāo)設(shè)定為:將樓板豎向振動加速度幅值控制在0. 36 11.1/S2以內(nèi)。
2 樓板振動理論分析
2.1 樓板動力特性有限元分析
應(yīng)用有限元分析軟件ANSYS建立了廠房結(jié)構(gòu)有限元模型如圖4所示。模型分別采用BEAM188,SHELL63單元模擬梁柱結(jié)構(gòu)和樓板;每臺打麩機(jī)的4個(gè)柱腳位置節(jié)點(diǎn)均添加MASS21單元以模擬打麩機(jī)自重;在首層柱腳位置節(jié)點(diǎn)施加“固端約束”。
對廠房結(jié)構(gòu)有限元模型進(jìn)行模態(tài)分析,圖5給出了結(jié)構(gòu)中三層樓板前8階豎向振動模態(tài)的振型和自振頻率。由圖5可知:樓板結(jié)構(gòu)在機(jī)器擾力頻率附近呈現(xiàn)為典型的密頻結(jié)構(gòu)體系[16-17]。密頻結(jié)構(gòu)體系減振屬于工程結(jié)構(gòu)振動控制領(lǐng)域的難點(diǎn)問題,具體到本文單一頻率機(jī)器擾力作用下的主次梁式樓板結(jié)構(gòu)體系豎向振動,準(zhǔn)確判定樓板結(jié)構(gòu)豎向受迫振動的控制模態(tài)是需要解決的首要問題。
2.2 機(jī)器擾力計(jì)算
對于圖2所示的打麩機(jī),可歸類為臥式振動篩,機(jī)器下方的橡膠隔振器可簡化為隔振彈簧。因此,計(jì)算打麩機(jī)柱腳位置施加到樓板的作用力可分為兩種方法:①先計(jì)算得到打麩機(jī)擾力,再根據(jù)隔振理論計(jì)算施加到樓板的實(shí)際擾力;②先計(jì)算橡膠隔振器的等效壓縮剛度,再獲得打麩機(jī)的豎向位移振幅,即可直接得到作用在樓板的實(shí)際擾力。
根據(jù)《多層廠房樓蓋抗微振設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50190-93),打麩機(jī)擾力幅值Pd計(jì)算式為
Pd=m0e0w02
(1)式中 m0,e0,w0分別為設(shè)備旋轉(zhuǎn)部件的總質(zhì)量、當(dāng)量偏心距和工作圓頻率。設(shè)備旋轉(zhuǎn)部件總質(zhì)量對轉(zhuǎn)動中心的當(dāng)量偏心距e0一般較難確定,因此本文擬采用第2種方法計(jì)算打麩機(jī)擾力。
豎向設(shè)置單層隔振彈簧的振動篩類設(shè)備作用在支撐結(jié)構(gòu)(樓板)上的擾力幅值P計(jì)算式為[15]
P=uK
(2)式中 u為設(shè)備穩(wěn)態(tài)工作時(shí)篩箱振幅;K為篩箱下部彈簧的總剛度。橡膠隔振器壓縮剛度K的經(jīng)驗(yàn)公式[18]為式中 AL,H,m與E分別為橡膠隔振器的約束面積(172 Clll2)、高度(6.6 cm)、形狀系數(shù)(1. 516)與彈性模量(120N/cm2)。
由式(3)計(jì)算得到橡膠隔振器壓縮剛度K為474.187 N/mm,通過現(xiàn)場振動實(shí)測加速度數(shù)據(jù)積分可得測點(diǎn)1位置位移幅值為0. 384 mm,據(jù)此由式(2)可得打麩機(jī)每個(gè)柱腳位置作用到樓板的擾力幅值為182 N。
2.3 樓板動力響應(yīng)與振動機(jī)理分析
為不失一般性,本文忽略打麩機(jī)隨機(jī)啟動的相位差,僅分析機(jī)器擾力最不利工況時(shí)樓板結(jié)構(gòu)的豎向動力響應(yīng),即在所有打麩機(jī)柱腳位置樓板節(jié)點(diǎn)施加頻率為18. 50 Hz的同相位簡諧擾力。鑒于廠房結(jié)構(gòu)處于“弱振”環(huán)境中,結(jié)構(gòu)各階模態(tài)固有阻尼比均假定為2%[19]?,F(xiàn)場振動測點(diǎn)3,4位置對應(yīng)結(jié)構(gòu)有限元模型節(jié)點(diǎn)(圖1中A1,A2位置)的穩(wěn)態(tài)加速度峰值分別為0. 815和1.040 1.1.1/S2,與表1給出的實(shí)測值存在約10%的誤差。這充分表明本文結(jié)構(gòu)的有限元模型、打麩機(jī)擾力預(yù)測均具有較好的可信度。
鑒于本文樓板結(jié)構(gòu)和荷載均關(guān)于⑤軸對稱,機(jī)器擾力影響區(qū)域主要為圖1中軸20一25/A一J部分,因此取軸20一25/E一J部分作為動力響應(yīng)監(jiān)測區(qū)域,且將該區(qū)域各板塊中心節(jié)點(diǎn)Ml-M5作為振動監(jiān)測點(diǎn)。由圖6給出的樓板監(jiān)測區(qū)域豎向加速度穩(wěn)態(tài)響應(yīng)峰值分布可知,振動監(jiān)測區(qū)域中間部位加速度響應(yīng)峰值明顯超出樓板振動舒適度限值(0. 36m/S2)的要求。
為便于判定樓板受迫振動的主要模態(tài),對樓板進(jìn)行了同相位擾力作用的動力諧響應(yīng)分析,振動監(jiān)測點(diǎn)Ml-M5加速度幅頻曲線如圖7所示。由圖7可知:各監(jiān)測點(diǎn)加速度幅頻曲線峰值對應(yīng)振動頻率與樓板結(jié)構(gòu)第7階豎向振動模態(tài)自振頻率基本一致,結(jié)合樓板相應(yīng)振型和加速度響應(yīng)峰值分布(圖6)可知,單一頻率同相位擾力作用下樓板近似表現(xiàn)為以第7階豎向振型為主的整體強(qiáng)迫振動特征。
3 廠房樓板TMD參數(shù)優(yōu)化分析
3.1 TMD減振性能指標(biāo)
基于TMD的工程結(jié)構(gòu)振動控制常采用主結(jié)構(gòu)等效模態(tài)阻尼比與主結(jié)構(gòu)關(guān)鍵位置加速度減振率作為評價(jià)TMD減振效果的性能指標(biāo)[20-22],本文也繼續(xù)沿用這2項(xiàng)性能指標(biāo)。
豎向TMD的運(yùn)動質(zhì)量塊如采用壓簧直接支撐,則靜壓縮量L為[23]式中 md,kd,fd與Wd分別表示TMD的運(yùn)動質(zhì)量、剛度系數(shù)、設(shè)計(jì)頻率與圓頻率。
由式(4)可知:當(dāng)TMD設(shè)計(jì)頻率較低,彈簧有效壓縮量相對較大,如TMD無安裝空間受限要求,則可忽略TMD行程問題;對于廠房樓板減振所需的高頻TMD,其壓簧靜壓縮量相對較小,TMD可能存在行程不足而造成減振失效。因此,面向工業(yè)廠房樓板減振的高頻TMD設(shè)計(jì),有必要將TMD行程控制補(bǔ)充為TMD優(yōu)化設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)。具體到本文,考慮到壓簧存在不可避免的初始荷載一位移非線性,本文將根據(jù)式(4)計(jì)算得到的彈簧靜壓縮量0. 73 mm(對應(yīng)fd=18. 50 Hz)作為豎向TMD的行程控制目標(biāo)。
3.2TMD設(shè)計(jì)頻率
為確定單一頻率擾力作用下樓板TMD設(shè)計(jì)頻率,建立如圖8“主結(jié)構(gòu)-TMD 〞兩自由度模型。其中:M,md,K,kd,C,Cd,x1,x2分別表示“主結(jié)構(gòu)”和TMD的質(zhì)量、剛度系數(shù)、阻尼系數(shù)和位移;廠為施加在“主結(jié)構(gòu)”上的簡諧擾力。記Xl和unt分別為“主結(jié)構(gòu)”響應(yīng)振幅和靜變形,圖9給出了隨擾動頻率與TMD設(shè)計(jì)頻率比值w/wd的關(guān)系。由圖可知,當(dāng)w等于wd時(shí),“主結(jié)構(gòu)”響應(yīng)最小。因此,TMD設(shè)計(jì)頻率宜初選為機(jī)器擾力頻率18. 50 Hz。
3.3TMD質(zhì)量比和阻尼比參數(shù)分析
結(jié)合文獻(xiàn)調(diào)研可知,單一頻率機(jī)器擾力作用下廠房樓板減振用TMD的備選安裝位置主要有[5-8,10]:機(jī)器擾力作用點(diǎn)位置、機(jī)器擾力激發(fā)的樓板振型節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)最大位置。本節(jié)暫以TMD安裝在擾力作用點(diǎn)位置來進(jìn)行TMD質(zhì)量比和阻尼比參數(shù)分析,后文將對比分析TMD安裝在不同位置的減振效果。
鑒于打麩機(jī)位于軸20一24區(qū)域次梁上,考慮到TMD安裝的方便性,在每臺打麩機(jī)所在位置下次梁上各安裝1臺TMD;因振型關(guān)于⑤軸對稱,14臺TMD布置位置及編號如圖1所示。
TMD的設(shè)計(jì)質(zhì)量比ud為[24]式中 mi,zi分別為第i臺TMD的質(zhì)量與安裝位置處豎向振型坐標(biāo);為為TMD的總數(shù)量;Me為結(jié)構(gòu)待控制振型的模態(tài)質(zhì)量,本文對應(yīng)樓板結(jié)構(gòu)第7階豎向模態(tài)Me為4 4.777 t(因機(jī)器擾力作用下樓板振動較大區(qū)域“板肋結(jié)構(gòu)”總質(zhì)量為181. 080 t,約為Me的4倍,間接表明樓板的主振動模態(tài)為第7階振型)。為便于生產(chǎn)安裝,本文14臺TMD參數(shù)設(shè)計(jì)完全相同,研究TMD質(zhì)量比ud在1%-5%、阻尼比ξ在0一5%之間變化時(shí),樓板結(jié)構(gòu)控制模態(tài)等效阻尼比增量△ξe、監(jiān)測點(diǎn)減振率與TMD行程S等減振性能指標(biāo)隨ud,ξd的變化規(guī)律。
圖10和11分別給出了安裝TMD后樓板第7階豎向模態(tài)等效阻尼比增量△ξe與各振動監(jiān)測點(diǎn)加速度減振率隨ud與ξd的變化關(guān)系圖。由圖可知:TMD阻尼比一定,當(dāng)質(zhì)量比較小時(shí),隨著質(zhì)量比的增大,結(jié)構(gòu)減振率和模態(tài)等效阻尼比顯著增加,而當(dāng)質(zhì)量比增大到約為2. 5%時(shí),隨著質(zhì)量比的增大,結(jié)構(gòu)減振率和模態(tài)等效阻尼比增長趨勢逐漸變緩;TMD質(zhì)量比一定時(shí),隨著阻尼比的增大,結(jié)構(gòu)減振率逐漸減小,但結(jié)構(gòu)第7階模態(tài)等效阻尼比反而增大。由此可見,將某單階模態(tài)等效阻尼比單獨(dú)作為評價(jià)密頻結(jié)構(gòu)體系TMD減振效果指標(biāo)存在一定的局限性。綜上可知:TMD減振性能指標(biāo)隨質(zhì)量比變化的敏感性高于阻尼比。因此,TMD設(shè)計(jì)宜首先根據(jù)結(jié)構(gòu)減振率要求,在經(jīng)濟(jì)合理前提下預(yù)估質(zhì)量比,然后再結(jié)合TMD行程控制擬定阻尼比。
圖1 2給出了樓板各振動監(jiān)測點(diǎn)豎向加速度響應(yīng)峰值隨TMD質(zhì)量比、阻尼比的變化規(guī)律。由圖可知:為確保樓板豎向加速度響應(yīng)峰值基本滿足小于0. 36 m/S2舒適度限值要求,應(yīng)選取合理的質(zhì)量比ud和阻尼比ud取值范圍。即:ud為2%-2.5%時(shí),ξd宜小于1%;ud為2.5%-3%時(shí),ξd宜小于2%;ud為3%-3. 5%時(shí),ξd宜小于3.5%;ud為3.5 %-4.O%時(shí),ξd宜小于5%。
圖1 3給出了行程較大TMD的行程值隨質(zhì)量比與阻尼比的變化規(guī)律,由圖可知:當(dāng)TMD質(zhì)量比ud和阻尼比ξd均較小時(shí),可能會發(fā)生TMD行程超過彈簧靜壓縮量L限值。單獨(dú)從TMD行程控制性能指標(biāo)出發(fā),本工程各TMD行程在上述質(zhì)量和阻尼比取值范圍內(nèi)滿足限值(0. 73 mm)要求。
3.4 樓板TMD減振設(shè)計(jì)方案
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)加速度減振率和TMD行程對TMD質(zhì)量比與阻尼比設(shè)計(jì)限值影響分析,結(jié)合經(jīng)濟(jì)性要求,本工程擬設(shè)計(jì)安裝14臺質(zhì)量均為350 kg的TMD(安裝位置見圖1),質(zhì)量比ud=2.51%;TMD的設(shè)計(jì)頻率fd=18.5 Hz;每臺TMD彈簧總剛度系數(shù)kd =4729. 02 kN/m;阻尼比ξd可取為O-2%,即阻尼系數(shù)Cd為0-1627. 345 N·s/m。TMD實(shí)際設(shè)計(jì)取ξd=2%,得出振動最不利監(jiān)測點(diǎn)M3處TMD減振前后的加速度時(shí)程曲線如圖1 4所示,M3節(jié)點(diǎn)減振率達(dá)73. 8%,安裝TMD后樓板監(jiān)測區(qū)域豎向加速度響應(yīng)峰值分布如圖1 5所示。對比圖6和15可知:安裝TMD后樓板豎向振動基本得到控制,豎向加速度響應(yīng)值滿足操作車間舒適性要求;TMD最大行程(Td2)為0.152 mm,滿足限值要求。
圖1 6為TMD安裝在振型節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)較大位置,即監(jiān)測點(diǎn)Ml-M5及其關(guān)于⑤軸對稱位置的樓板下(共1 0臺TMD總質(zhì)量為4900 kg、單臺設(shè)計(jì)頻率和阻尼比保持不變)時(shí)樓板監(jiān)測區(qū)域豎向加速度響應(yīng)峰值分布。對比圖6和1 6可知:TMD安裝在振型節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)較大位置時(shí),TMD減振效果明顯減弱,大部分監(jiān)測區(qū)域樓板尚未滿足舒適度限值要求。因存在振動能量轉(zhuǎn)移或主振動模態(tài)遷移,機(jī)器激振點(diǎn)位置加速度響應(yīng)顯著增大。為驗(yàn)證TMD設(shè)計(jì)頻率的正確性,圖1 7給出了TMD設(shè)計(jì)頻率為樓板自振頻率17.158 Hz(TMD其他參數(shù)均保持不變)時(shí)樓板監(jiān)測區(qū)域豎向加速度響應(yīng)峰值分布圖。對比圖6和17可知:TMD設(shè)計(jì)頻率取為樓板自振頻率時(shí),監(jiān)測區(qū)域豎向最大加速度峰值為1. 22 m/S2,即TMD幾乎不起減振作用。綜上所述,對于單一頻率擾力激勵作用下的廠房樓板,TMD設(shè)計(jì)頻率應(yīng)取為機(jī)器擾動頻率,且TMD宜優(yōu)先布置在機(jī)器擾力作用位置。
4 工業(yè)廠房樓板TMD減振設(shè)計(jì)流程
針對密頻結(jié)構(gòu)體系工業(yè)廠房樓板豎向振動控制,根據(jù)上述面粉廠房樓板TMD減振設(shè)計(jì)分析實(shí)例,總結(jié)得到的單一頻率機(jī)器擾力作用下主次梁式樓板TMD減振設(shè)計(jì)流程如圖1 8所示。鑒于質(zhì)量比并非為TMD設(shè)計(jì)頻率和阻尼比的決定因素,模態(tài)質(zhì)量Me也可簡化取為機(jī)器擾力影響區(qū)域樓板的實(shí)際質(zhì)量,再結(jié)合工程實(shí)際確定TMD的質(zhì)量比和阻尼比初始值,建議其分別取為1%與2%。
5 結(jié) 論
(1)綜合廠房樓板現(xiàn)場振動實(shí)測與有限元動力特性、響應(yīng)仿真分析可知,單一頻率機(jī)器擾力作用下樓板表現(xiàn)為以某一階豎向模態(tài)振型為主的結(jié)構(gòu)整體受迫振動。
(2)單一頻率機(jī)器擾力作用下主次梁式樓板TMD減振設(shè)計(jì)時(shí),TMD設(shè)計(jì)頻率應(yīng)直接取為機(jī)器擾動頻率,TMD宜優(yōu)先布置在機(jī)器擾力作用位置。
(3)單一頻率機(jī)器擾力作用下工業(yè)廠房樓板減振對TMD的質(zhì)量比、阻尼比進(jìn)行最優(yōu)參數(shù)設(shè)計(jì),宜首先根據(jù)結(jié)構(gòu)減振率要求進(jìn)行TMD質(zhì)量比初選,然后再結(jié)合TMD行程控制選擇合適的阻尼比。
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