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摘要：选煤厂是煤炭生产必不可少的环节，在实际的应用中，选煤厂承担着煤炭的初步加工任务。人们在生产生活中用到的煤炭都要经过选煤厂进行筛选，只有这样才能去除煤炭中的大部分杂质，获得更加适合使用的煤炭资源。而在选煤厂中，需要用到许多大型的筛选设备，这些设备在运行的过程中会产生较强的振动效果，而选煤厂大多数是多层结构厂房，并且大多数的厂房为钢筋混凝土结构，在长时间的振动过程中，会对选煤厂的结构带来较大的损伤。另外，选煤厂中会有大量的工作人员，如果工作人员在长时间的振动环境中工作会对工人的情绪带来较大的影响。因此，在进行选煤厂的设计和施工过程中，应当设法降低振动对厂房和工作人员的影响。
关键词：选煤厂；多层厂房；土建结构；振动设计
1、共振现象
目前来看，选煤厂的厂房结构大都是混凝土框架和钢框架结构。这些结构上布置很多的动力设备，例如：电动机、振动筛、破碎机、脱水机等，这些设备在工作时，当它们的震动频率与厂房结构的固有自振频率相同或者接近时，就会产生共振现象。共振现象不仅使人们产生恐惧心理，还可能导致设备无法正常生产，甚至可能引起厂房结构的破坏。一般厂房结构的梁在只承受静力荷载时梁的断面尺寸不是很大，但当承受动力荷载时，就可能发生共振。如若想消除共振，就要单独进行振动梁设计。
2、选煤厂多层厂房土建结构振动原因
2.1生产设备工作时的振动
选煤厂常用的振动设备种类很多，工作方式各不相同，几乎每个楼层都有布置，且在布置上也无明显规律，并且振动设备的工作频率和惯性力大小，即工作特性差别也很大。如压滤机的振动为水平往复振动，振动筛的振动为上下往复振动，但此类设备均是较为单一的振动设备，在做结构振动计算时较容易模拟，也较容易分析；但有些设备振动的模拟和计算则复杂得多，如：卧式振动离心机的振动部件既有横轴旋转运动也有前后往复运动，斜轮分选机振动部件为绕斜轴转动，此类设备的振动方式较为复杂，不容易模拟计算。此外，还有跳汰机等设备，其扰力是由设备内部的物料运动所产生，而非设备运动部件的振动所产生，具有很强的随机性，更不容易模拟和计算。因此，进行结构振动分析时很难彻底搞清楚设备的动扰力情况。
2.2产生共振的原因
共振是一种建筑结构破坏现象，如果产生共振现象那么会对房屋建筑等设施产生十分严重的损害。一方面房屋结构的合理性是避免房屋建筑产生破坏的重要因素，房屋建筑只有质量得到保障，结构设计合理才能够使受力面之间相互支撑，才不至于在外力作用之下受到严重的损坏。而选煤厂为一种工业生产厂房建筑，其工作环境较为复杂，在结构设计反面必须要达到工业厂房的设计标准。另一方面，选煤厂中的机械设备在正常的工作过程中会不断的振动，并且由于各层之间的设备摆放无序，设备振动变化规律难以掌握。而当设备振动的频率与厂房结构固有的振动频率相吻合之后，厂房便会与设备之间发生共振现象。并且，如果此时振动源没有停止，厂房的震动幅度便会不断增加，最终造成严重的后果。
3、选煤厂多层厂房设备布置及结构设计的注意事项
选煤厂振动设备产生的振动问题是设计的重点和难点，即使运用有限元软件，由于分析模型的误差以及与实际情况的差异，使得所谓“精确的振动分析”也很难有效地模拟结构的振动性能，所以最有效的减振措施是概念设计而不是计算。（1）厂房的振动主要是由于机械设备的振动引起，它和设备的动力特性，设备在厂房内的位置及土建结构的动力特性有关，当厂房内设备布置一经确定，其结构布置也就没有多大的变化余地，所以选煤专业在进行设备（尤其是动扰力较大的设备）布置时就应与土建人员配合，尽量做到设备布置合理，荷载传递直接，结构受力明确。（2）工艺布置时，振动设备产生的不平衡干扰力最好作用在主梁上，并靠近外墙或中间支柱处，尽量避免支承在楼板上，较大振动设备或重量较大的设备宜落地布置。（3）有振动设备的多层厂房结构，一般只考虑垂直振动影响，水平振动可忽略不计，但设置低频率的水平振动设备时，应考虑水平振动的影响。（4）减小楼层结构振动，主要是减小共振振幅，结构构件有足够的刚度可以有效地减小振幅，合理确定杆件刚度及各杆件间的刚度比值，是解决楼层振动的关键。
4、选煤厂多层厂房土建结构减小振动的措施
4.1厂房设计建设过程中选择合理的结构形式
选煤厂厂房在生产工作过程中要想避免振动产生的大的影响，首先要在厂房自身结构上入手，要加强厂房的自身动力特性，现在的选煤厂大多采用钢筋混凝土结构，其具有较强的强度，并且由于选煤厂中大多需要用到吊车，因此在选煤厂的厂房顶部一般采用輕质钢材。在材质的选择方面已经选择了较好的方案，而在结构设计方面要采取更优化的设计。要想减小楼层结构的振动，就要保证直接承受动力设备构件的刚度。合理确定间接承受动力荷载各杆件与直接承受动力荷载杆件之间的刚度比值，这对降低厂房楼层振动有着重要作用。对布置有振动设备的厂房，如果厂房只布置了中频和高频生产设备，一般只需考虑厂房在垂直振动方面的影响；如果厂房布置有低频水平振动设备还应当考虑到厂房水平振动方面的影响。
4.2合理布置扰力源
选煤厂多层厂房的振动主要是由设备的振动引起，它与土建结构的动力特性、设备的动力特性以及设备在厂房内的布置位置有关。厂房结构的动力特性取决于厂房的结构布置形式，而厂房内部设备的布置情况决定厂房的结构布置形式，所以在厂房设计初期工艺设计人员应与土建人员结合，做到设备布置合理，荷载传递直接，结构受力明确。如动力设备需布置在梁上，但不能放在悬臂梁上；振动梁宜布置成单跨梁，以便于计算分析；振动筛不宜跨轴线布置，以免筛下留孔切断框架梁等。工艺布置时，较大振动设备或重量较大的设备宜落地布置。如果这些振动设备必须布置在楼板上，振动设备产生的不平衡干扰力最好作用在主梁上，并且位置靠近外墙或中间支柱。垂直扰力较大的设备宜布置在梁的支座附近，水平扰力较大的设备宜布置在梁的跨中部位，并使扰力方向与梁的轴线方向一致，如振动筛的扰力方向宜与楼盖刚度较大的方向一致。特别需要注意的是，跳汰机物料的振荡方向最好不要冲着厂房刚度小的方向，避免引起低频共振。
5、结束语
综上所述，对于安装有振动设备的多层厂房，楼层振动较为复杂，楼层结构的自振频率谱排列很密，且楼层上的各类振动设备的转速变化范围较宽。因此，共振是楼层结构经常遇到的工作状态。建筑结构设计的任务在于合理设计结构自振频率，降低共振时楼层振幅，以满足生产要求。
参考文献：
[1]关于选煤厂建筑物防雷的等级划分的探讨[J].杨渊.山东煤炭科技.2016（06）.
[2]浅谈厂房结构的振动梁设计[J].刘健康，武保全，王鲲鹏，张卫华，王渭南.露天采矿技术.2013（03）.
（作者单位：中煤科工集团唐山研究院有限公司）
关键词：选煤厂；多层厂房；土建结构；振动设计
1、共振现象
目前来看，选煤厂的厂房结构大都是混凝土框架和钢框架结构。这些结构上布置很多的动力设备，例如：电动机、振动筛、破碎机、脱水机等，这些设备在工作时，当它们的震动频率与厂房结构的固有自振频率相同或者接近时，就会产生共振现象。共振现象不仅使人们产生恐惧心理，还可能导致设备无法正常生产，甚至可能引起厂房结构的破坏。一般厂房结构的梁在只承受静力荷载时梁的断面尺寸不是很大，但当承受动力荷载时，就可能发生共振。如若想消除共振，就要单独进行振动梁设计。
2、选煤厂多层厂房土建结构振动原因
2.1生产设备工作时的振动
选煤厂常用的振动设备种类很多，工作方式各不相同，几乎每个楼层都有布置，且在布置上也无明显规律，并且振动设备的工作频率和惯性力大小，即工作特性差别也很大。如压滤机的振动为水平往复振动，振动筛的振动为上下往复振动，但此类设备均是较为单一的振动设备，在做结构振动计算时较容易模拟，也较容易分析；但有些设备振动的模拟和计算则复杂得多，如：卧式振动离心机的振动部件既有横轴旋转运动也有前后往复运动，斜轮分选机振动部件为绕斜轴转动，此类设备的振动方式较为复杂，不容易模拟计算。此外，还有跳汰机等设备，其扰力是由设备内部的物料运动所产生，而非设备运动部件的振动所产生，具有很强的随机性，更不容易模拟和计算。因此，进行结构振动分析时很难彻底搞清楚设备的动扰力情况。
2.2产生共振的原因
共振是一种建筑结构破坏现象，如果产生共振现象那么会对房屋建筑等设施产生十分严重的损害。一方面房屋结构的合理性是避免房屋建筑产生破坏的重要因素，房屋建筑只有质量得到保障，结构设计合理才能够使受力面之间相互支撑，才不至于在外力作用之下受到严重的损坏。而选煤厂为一种工业生产厂房建筑，其工作环境较为复杂，在结构设计反面必须要达到工业厂房的设计标准。另一方面，选煤厂中的机械设备在正常的工作过程中会不断的振动，并且由于各层之间的设备摆放无序，设备振动变化规律难以掌握。而当设备振动的频率与厂房结构固有的振动频率相吻合之后，厂房便会与设备之间发生共振现象。并且，如果此时振动源没有停止，厂房的震动幅度便会不断增加，最终造成严重的后果。
3、选煤厂多层厂房设备布置及结构设计的注意事项
选煤厂振动设备产生的振动问题是设计的重点和难点，即使运用有限元软件，由于分析模型的误差以及与实际情况的差异，使得所谓“精确的振动分析”也很难有效地模拟结构的振动性能，所以最有效的减振措施是概念设计而不是计算。（1）厂房的振动主要是由于机械设备的振动引起，它和设备的动力特性，设备在厂房内的位置及土建结构的动力特性有关，当厂房内设备布置一经确定，其结构布置也就没有多大的变化余地，所以选煤专业在进行设备（尤其是动扰力较大的设备）布置时就应与土建人员配合，尽量做到设备布置合理，荷载传递直接，结构受力明确。（2）工艺布置时，振动设备产生的不平衡干扰力最好作用在主梁上，并靠近外墙或中间支柱处，尽量避免支承在楼板上，较大振动设备或重量较大的设备宜落地布置。（3）有振动设备的多层厂房结构，一般只考虑垂直振动影响，水平振动可忽略不计，但设置低频率的水平振动设备时，应考虑水平振动的影响。（4）减小楼层结构振动，主要是减小共振振幅，结构构件有足够的刚度可以有效地减小振幅，合理确定杆件刚度及各杆件间的刚度比值，是解决楼层振动的关键。
4、选煤厂多层厂房土建结构减小振动的措施
4.1厂房设计建设过程中选择合理的结构形式
选煤厂厂房在生产工作过程中要想避免振动产生的大的影响，首先要在厂房自身结构上入手，要加强厂房的自身动力特性，现在的选煤厂大多采用钢筋混凝土结构，其具有较强的强度，并且由于选煤厂中大多需要用到吊车，因此在选煤厂的厂房顶部一般采用輕质钢材。在材质的选择方面已经选择了较好的方案，而在结构设计方面要采取更优化的设计。要想减小楼层结构的振动，就要保证直接承受动力设备构件的刚度。合理确定间接承受动力荷载各杆件与直接承受动力荷载杆件之间的刚度比值，这对降低厂房楼层振动有着重要作用。对布置有振动设备的厂房，如果厂房只布置了中频和高频生产设备，一般只需考虑厂房在垂直振动方面的影响；如果厂房布置有低频水平振动设备还应当考虑到厂房水平振动方面的影响。
4.2合理布置扰力源
选煤厂多层厂房的振动主要是由设备的振动引起，它与土建结构的动力特性、设备的动力特性以及设备在厂房内的布置位置有关。厂房结构的动力特性取决于厂房的结构布置形式，而厂房内部设备的布置情况决定厂房的结构布置形式，所以在厂房设计初期工艺设计人员应与土建人员结合，做到设备布置合理，荷载传递直接，结构受力明确。如动力设备需布置在梁上，但不能放在悬臂梁上；振动梁宜布置成单跨梁，以便于计算分析；振动筛不宜跨轴线布置，以免筛下留孔切断框架梁等。工艺布置时，较大振动设备或重量较大的设备宜落地布置。如果这些振动设备必须布置在楼板上，振动设备产生的不平衡干扰力最好作用在主梁上，并且位置靠近外墙或中间支柱。垂直扰力较大的设备宜布置在梁的支座附近，水平扰力较大的设备宜布置在梁的跨中部位，并使扰力方向与梁的轴线方向一致，如振动筛的扰力方向宜与楼盖刚度较大的方向一致。特别需要注意的是，跳汰机物料的振荡方向最好不要冲着厂房刚度小的方向，避免引起低频共振。
5、结束语
综上所述，对于安装有振动设备的多层厂房，楼层振动较为复杂，楼层结构的自振频率谱排列很密，且楼层上的各类振动设备的转速变化范围较宽。因此，共振是楼层结构经常遇到的工作状态。建筑结构设计的任务在于合理设计结构自振频率，降低共振时楼层振幅，以满足生产要求。
参考文献：
[1]关于选煤厂建筑物防雷的等级划分的探讨[J].杨渊.山东煤炭科技.2016（06）.
[2]浅谈厂房结构的振动梁设计[J].刘健康，武保全，王鲲鹏，张卫华，王渭南.露天采矿技术.2013（03）.
（作者单位：中煤科工集团唐山研究院有限公司）