1、鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)
鋼結(jié)構(gòu)建筑興起于二戰(zhàn)后的美國(guó),這與美國(guó)的鋼鐵產(chǎn)量高有密切的關(guān)系。鋼結(jié)構(gòu)建筑的興起改變了傳統(tǒng)的手工結(jié)構(gòu)造房的模式,有利于鋼鐵行業(yè)的發(fā)展,有力的拉動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)建筑中預(yù)工程化程度高,這樣的鋼結(jié)構(gòu)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(huì)加快施工工期,利于早日完工,可以加快資金的周轉(zhuǎn)。鋼結(jié)構(gòu)建筑具有的組織均勻、強(qiáng)度高、彈性高的特點(diǎn),鋼結(jié)構(gòu)的密度小于磚石、混凝土結(jié)構(gòu),在受到同等壓力的情況下,鋼結(jié)構(gòu)可以用到跨度較大的結(jié)構(gòu)中,這樣有利于高大穹頂?shù)慕ㄔ?。鋼結(jié)構(gòu)建筑具有技術(shù)美,鋼結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能強(qiáng)于磚石和混凝土結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)充分體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)的邏輯、構(gòu)造的完美,而且鋼結(jié)構(gòu)可以確保受力從平面發(fā)展到了立體空間,能夠體現(xiàn)結(jié)構(gòu)造型的魅力。
2、鋼結(jié)構(gòu)建筑中的動(dòng)力機(jī)械
動(dòng)力機(jī)械可以依照運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力特性機(jī)械劃分,例如金屬切削類的機(jī)械動(dòng)力的輸出不大,因此并不需要考慮,而對(duì)于運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力特別大的設(shè)備,需要考慮動(dòng)力的特性。如果忽視機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力特性,在動(dòng)力機(jī)械的使用中都會(huì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的建筑造成不利的影響。動(dòng)力機(jī)械設(shè)備在使用中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)作用,這樣會(huì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑、土地以及周圍的建筑產(chǎn)生嚴(yán)重的影響,進(jìn)而使人們的生產(chǎn)和生活受到影響。另外振動(dòng)波及的范圍比較廣,可能會(huì)對(duì)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(cè)量精度。動(dòng)力機(jī)械設(shè)備依據(jù)振動(dòng)頻率的不同可以劃分為沖擊性作用設(shè)備和周期性作用設(shè)備。動(dòng)力機(jī)械依據(jù)結(jié)構(gòu)的不同可以劃分為框架式、塊式、墻式。在鋼結(jié)構(gòu)建筑中應(yīng)用最多的是塊式結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)具有安裝簡(jiǎn)單,設(shè)備相關(guān)管道的規(guī)劃和維修簡(jiǎn)單,并且設(shè)備的供應(yīng)商可以提供尺寸。這種基礎(chǔ)的彈性形變會(huì)造成振動(dòng)。墻式基礎(chǔ)和框架結(jié)構(gòu)中的橫向框架差不多,并且具有很好的剛度,這類結(jié)構(gòu)通常在破碎機(jī)中使用。對(duì)于墻式結(jié)構(gòu)需要精確的計(jì)算,也可以按照塊式基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算。框架式基礎(chǔ)通常是由地板、立柱、頂板組合而成,對(duì)于高轉(zhuǎn)速的設(shè)備在安裝時(shí),不需要考慮彈性問題??蚣芑A(chǔ)的計(jì)算依據(jù)是自由度體系,原理是結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)。
3、鋼結(jié)構(gòu)建筑中動(dòng)力機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)
動(dòng)力機(jī)械的設(shè)計(jì)比非動(dòng)力機(jī)械設(shè)備復(fù)雜,一些設(shè)備的安裝不合理、隔震失效就會(huì)造成振動(dòng),這樣會(huì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑產(chǎn)生不利的影響。因此需要合理的設(shè)計(jì)動(dòng)力機(jī)械設(shè)備,需要依照設(shè)計(jì)圖紙對(duì)設(shè)備的振動(dòng)情況進(jìn)行分析。動(dòng)力機(jī)械基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的步驟為:依照設(shè)計(jì)樣本和規(guī)范確定基礎(chǔ)構(gòu)造的尺寸;需要依照設(shè)備樣本確定設(shè)備荷載的分布、擾力的大小和擾力的頻率。計(jì)算基組的自振頻率,避免在共振區(qū)域工作,但是在擾力和振幅很小的情況下可以在共振區(qū)域工作。計(jì)算基礎(chǔ)振幅,確保其在合理的范圍內(nèi)工作。當(dāng)出現(xiàn)擾力頻率高于基組頻率,需要驗(yàn)算共振區(qū)域的振幅是否滿足樣本設(shè)備的要求。對(duì)于框架式、墻式基礎(chǔ)需要計(jì)算基礎(chǔ)在動(dòng)力作用下的承載能力。另外需要注意的是,如果動(dòng)力機(jī)械不滿足設(shè)備的要求,需要及時(shí)修改設(shè)計(jì),重新計(jì)算。
4、動(dòng)力機(jī)械在鋼結(jié)構(gòu)建筑物中的應(yīng)用
4.1 動(dòng)力設(shè)備基礎(chǔ)下鋼梁的動(dòng)力計(jì)算的重要性
在鋼結(jié)構(gòu)建筑中,動(dòng)力設(shè)備支撐鋼梁的計(jì)算在鋼結(jié)構(gòu)建筑占有重要的地位,動(dòng)力計(jì)算過程繁瑣,因此在具體的過程設(shè)計(jì)中需要簡(jiǎn)化鋼梁的動(dòng)力設(shè)計(jì)。《多層廠房樓蓋抗微振設(shè)計(jì)規(guī)范》只適用于像電機(jī)、風(fēng)機(jī)、小型機(jī)床等設(shè)備作嘔一個(gè)下動(dòng)力計(jì)算和振動(dòng)設(shè)計(jì),對(duì)于較大的動(dòng)力設(shè)備需要通過具體的工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定。在鋼結(jié)構(gòu)中動(dòng)力機(jī)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(xiàn)振動(dòng)位移。在進(jìn)行動(dòng)力機(jī)械的設(shè)計(jì)的時(shí)候需要掌握相關(guān)的資料,并且進(jìn)行合理的計(jì)算,從而控制制動(dòng)位移,確保結(jié)構(gòu)布局合理。
4.2 動(dòng)力設(shè)備基礎(chǔ)下鋼梁的動(dòng)力計(jì)算步驟
在鋼結(jié)構(gòu)樓面設(shè)計(jì)中,動(dòng)力設(shè)備支撐鋼梁的計(jì)算尤為重要。由于動(dòng)力計(jì)算的繁雜特性,使得在具體的工程設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行若干簡(jiǎn)化才能進(jìn)行鋼梁的動(dòng)力計(jì)算。目前,國(guó)標(biāo)《多層廠房樓蓋抗微振設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50190)只是適用于動(dòng)力荷載小于0.6KN的中小型機(jī)床、制冷壓縮機(jī)、電機(jī)、風(fēng)機(jī)和水泵等設(shè)備作用下的樓面動(dòng)力計(jì)算和振動(dòng)設(shè)計(jì),對(duì)于樓蓋控制點(diǎn)合成振動(dòng)速度不得大于1.5mm/s。對(duì)于較大的動(dòng)力設(shè)備則需要通過具體的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定。
鋼結(jié)構(gòu)樓面中動(dòng)力設(shè)備的支撐鋼梁必須在滿足承載力要求的基礎(chǔ)上,合理控制鋼梁的剛度,從而避免產(chǎn)生過大的振動(dòng)位移,不滿足使用要求。在進(jìn)行樓面動(dòng)設(shè)備支撐鋼梁設(shè)計(jì)時(shí)需要在掌握設(shè)備資料的前提下,通過合理的計(jì)算,防止動(dòng)設(shè)備和樓面基礎(chǔ)發(fā)生共振,從而達(dá)到控制動(dòng)位移,使得結(jié)構(gòu)布置合理。鋼結(jié)構(gòu)樓面動(dòng)設(shè)備支撐鋼梁的動(dòng)力計(jì)算步驟如下:
?。?)獲取動(dòng)設(shè)備信息。進(jìn)行動(dòng)設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí),首先必須清楚動(dòng)設(shè)備的相關(guān)資料,如設(shè)備靜載的位置、大小和方向,設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速、運(yùn)行時(shí)擾力的方向及大小,以上信息可以參考設(shè)備供應(yīng)商提供的設(shè)備說明書。
(2)樓面鋼梁固有頻率的計(jì)算。當(dāng)樓面支撐鋼梁的固有頻率與設(shè)備的自振頻率相近時(shí),會(huì)使鋼梁產(chǎn)生過大的位移變形,影響正常使用。為此,對(duì)于具有動(dòng)設(shè)備的樓面鋼梁,一般要求鋼梁的固有頻率f 必須比設(shè)備的自振頻率高出或低出20%。對(duì)于質(zhì)量分布不均勻,但是集中質(zhì)量和均布質(zhì)量相比可以忽略不計(jì)時(shí),參照GB50190—93 第 6.3.6 條中的規(guī)定將集中質(zhì)量轉(zhuǎn)換成均布質(zhì)量,再利用式3 進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)集中質(zhì)量和均布質(zhì)量相比不能忽略不計(jì)時(shí),可以全部按照集中質(zhì)量進(jìn)行求解。
?。?)鋼梁的位移控制。鋼梁的振動(dòng)位移必須使得設(shè)備能夠正常的運(yùn)行和操作,對(duì)于精密設(shè)備,允許值隨著設(shè)備精度的提高而相應(yīng)的提高,一般應(yīng)當(dāng)保證在0.01mm 以下,對(duì)于振動(dòng)較大的設(shè)備應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的工作環(huán)境由操作人員設(shè)定。容許的振動(dòng)位移可以根據(jù)工作環(huán)境的不同,通過各種振動(dòng)對(duì)人體的影響程度得到極限速度和極限加速度。
5、結(jié)語(yǔ)
在鋼結(jié)構(gòu)建筑中,動(dòng)力機(jī)械的合理設(shè)計(jì),可以提高機(jī)械設(shè)備的運(yùn)作效率??刂坪脛?dòng)力機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)范圍,可以減少對(duì)建筑物周圍居民的影響,降低對(duì)鄰近設(shè)備的干擾,對(duì)于提高鋼結(jié)構(gòu)建筑的建設(shè)具有重要的意義。