1、鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點
鋼結(jié)構(gòu)建筑興起于二戰(zhàn)后的美國,這與美國的鋼鐵產(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,有力的拉動了經(jīng)濟的發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)建筑中預工程化程度高,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、強度高、彈性高的特點,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)的力學性能強于磚石和混凝土結(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)建筑中的動力機械
動力機械可以依照運轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動力特別大的設(shè)備,需要考慮動力的特性。如果忽視機械運轉(zhuǎn)的動力特性,在動力機械的使用中都會對鋼結(jié)構(gòu)的建筑造成不利的影響。動力機械設(shè)備在使用中會產(chǎn)生振動作用,這樣會對鋼結(jié)構(gòu)建筑、土地以及周圍的建筑產(chǎn)生嚴重的影響,進而使人們的生產(chǎn)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(shè)備依據(jù)振動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。動力機械依據(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)建筑中應用最多的是塊式結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)具有安裝簡單,設(shè)備相關(guān)管道的規(guī)劃和維修簡單,并且設(shè)備的供應商可以提供尺寸。這種基礎(chǔ)的彈性形變會造成振動。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)通常在破碎機中使用。對于墻式結(jié)構(gòu)需要精確的計算,也可以按照塊式基礎(chǔ)進行計算。框架式基礎(chǔ)通常是由地板、立柱、頂板組合而成,對于高轉(zhuǎn)速的設(shè)備在安裝時,不需要考慮彈性問題??蚣芑A(chǔ)的計算依據(jù)是自由度體系,原理是結(jié)構(gòu)動力學。
3、鋼結(jié)構(gòu)建筑中動力機械設(shè)備的設(shè)計
動力機械的設(shè)計比非動力機械設(shè)備復雜,一些設(shè)備的安裝不合理、隔震失效就會造成振動,這樣會對鋼結(jié)構(gòu)建筑產(chǎn)生不利的影響。因此需要合理的設(shè)計動力機械設(shè)備,需要依照設(shè)計圖紙對設(shè)備的振動情況進行分析。動力機械基礎(chǔ)設(shè)計的步驟為:依照設(shè)計樣本和規(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。計算基礎(chǔ)振幅,確保其在合理的范圍內(nèi)工作。當出現(xiàn)擾力頻率高于基組頻率,需要驗算共振區(qū)域的振幅是否滿足樣本設(shè)備的要求。對于框架式、墻式基礎(chǔ)需要計算基礎(chǔ)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(shè)備的要求,需要及時修改設(shè)計,重新計算。
4、動力機械在鋼結(jié)構(gòu)建筑物中的應用
4.1 動力設(shè)備基礎(chǔ)下鋼梁的動力計算的重要性
在鋼結(jié)構(gòu)建筑中,動力設(shè)備支撐鋼梁的計算在鋼結(jié)構(gòu)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(shè)計中需要簡化鋼梁的動力設(shè)計。《多層廠房樓蓋抗微振設(shè)計規(guī)范》只適用于像電機、風機、小型機床等設(shè)備作嘔一個下動力計算和振動設(shè)計,對于較大的動力設(shè)備需要通過具體的工程經(jīng)驗進行確定。在鋼結(jié)構(gòu)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(xiàn)振動位移。在進行動力機械的設(shè)計的時候需要掌握相關(guān)的資料,并且進行合理的計算,從而控制制動位移,確保結(jié)構(gòu)布局合理。
4.2 動力設(shè)備基礎(chǔ)下鋼梁的動力計算步驟
在鋼結(jié)構(gòu)樓面設(shè)計中,動力設(shè)備支撐鋼梁的計算尤為重要。由于動力計算的繁雜特性,使得在具體的工程設(shè)計時需要進行若干簡化才能進行鋼梁的動力計算。目前,國標《多層廠房樓蓋抗微振設(shè)計規(guī)范》(GB 50190)只是適用于動力荷載小于0.6KN的中小型機床、制冷壓縮機、電機、風機和水泵等設(shè)備作用下的樓面動力計算和振動設(shè)計,對于樓蓋控制點合成振動速度不得大于1.5mm/s。對于較大的動力設(shè)備則需要通過具體的工程設(shè)計經(jīng)驗進行確定。
鋼結(jié)構(gòu)樓面中動力設(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)生過大的振動位移,不滿足使用要求。在進行樓面動設(shè)備支撐鋼梁設(shè)計時需要在掌握設(shè)備資料的前提下,通過合理的計算,防止動設(shè)備和樓面基礎(chǔ)發(fā)生共振,從而達到控制動位移,使得結(jié)構(gòu)布置合理。鋼結(jié)構(gòu)樓面動設(shè)備支撐鋼梁的動力計算步驟如下:
?。?)獲取動設(shè)備信息。進行動設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計時,首先必須清楚動設(shè)備的相關(guān)資料,如設(shè)備靜載的位置、大小和方向,設(shè)備正常運行時的轉(zhuǎn)速、運行時擾力的方向及大小,以上信息可以參考設(shè)備供應商提供的設(shè)備說明書。
?。?)樓面鋼梁固有頻率的計算。當樓面支撐鋼梁的固有頻率與設(shè)備的自振頻率相近時,會使鋼梁產(chǎn)生過大的位移變形,影響正常使用。為此,對于具有動設(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時,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 進行計算。當集中質(zhì)量和均布質(zhì)量相比不能忽略不計時,可以全部按照集中質(zhì)量進行求解。
?。?)鋼梁的位移控制。鋼梁的振動位移必須使得設(shè)備能夠正常的運行和操作,對于精密設(shè)備,允許值隨著設(shè)備精度的提高而相應的提高,一般應當保證在0.01mm 以下,對于振動較大的設(shè)備應當根據(jù)具體的工作環(huán)境由操作人員設(shè)定。容許的振動位移可以根據(jù)工作環(huán)境的不同,通過各種振動對人體的影響程度得到極限速度和極限加速度。
5、結(jié)語
在鋼結(jié)構(gòu)建筑中,動力機械的合理設(shè)計,可以提高機械設(shè)備的運作效率。控制好動力機械設(shè)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(shè)備的干擾,對于提高鋼結(jié)構(gòu)建筑的建設(shè)具有重要的意義。