工业建筑振动控制设计标准 GB 50190-2020 [附条文说明].pdf
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对振动荷载源、振动传递路径或者建筑结构本身采取降低 构的振动响应的措施。
2. 2. 1 作用和作用效应:
供暖标准u 振动位移; 振动速度; a 振动加速度; F. 振动荷载;
vibrationisolation
Fvo 一振动荷载幅值; 结构构件的抗力设计值; 效应设计值; C一 设备与仪器正常使用的效应限值: 一单位力作用下构件变形
3.1.1工业建筑的振动控制,应满足设备与仪器正常使用要求以 及结构与构件承载力要求。
3.1.2工业建筑振动控制设计应具备下列资料:
1工程规划总图及工艺平面布置图; 设备与仪器平面布置图、设备名称、型号、外形及底座 尺寸; 3 动力设备的振动荷载; 4 受控设备与仪器的容许振动标准; 5 结构平面图、部面图; 6 建筑场地岩土工程勘察报告; 7 建筑周边的动力设备及环境振动资料,对振动控制有较高 要求的建筑及人群分布资料。
.1.3工业建筑振动控制设计应符合下列规定
1振动荷载应按现行国家标准《建筑振动荷载标准》GB/T 51228的有关规定确定; 2容许振动标准应按现行国家标准《建筑工程容许振动标 准》GB50868的有关规定确定; 3采取隔振措施时,应符合现行国家标准《工程隔振设计标 准》GB50463的有关规定。
3.1.5工业建筑结构在大型动力设备振动作用下,当振动控制不
3.1.5工业建筑结构在大型动力设备振动作用下,当振动控制不 能满足正常使用要求时,应采取减小动力设备振动输出或隔振减 振的措施。
3.2工业建筑选址及设备布置
3.2.1当工业建筑内设备及仪器对振动环境要求较高时,建筑选 址宜远离有较大振动的振源。 3.2.2当工业建筑动力设备振动荷载较大时,厂址的选择宜避开 软土、填土、液化土等不良地质;当无法避开时,应进行地基处理。 3.2.3工业建筑工艺设计时,有较大振动的设备应与精密仪器和 加工设备分区布置 设备分区布置
1自重较大且振动荷载较大的设备、冲击式机器宜布置在建 筑的底层; 2楼层上的动力设备宜沿楼盖主、次梁布置,竖向振动较大 的设备宜布置在主梁端部区域; 3建筑物的附属振动设备,宜集中布置在对精密加工和精密 仪器振动影响较小的区域。
3.3.1工业建筑的结构选型应满足生产工艺和建筑功能的要求。 并应符合下列规定: 1承受振动荷载的工业建筑,宜采用钢筋混凝土结构、组合 结构或钢结构; 2工业建筑抗侧力结构的布置应与振动荷载作用方向协调; 3 结构的平面和竖向布置宜规则,传力路径应明确、合理; 4 多层工业建筑宜采用混凝土楼盖或组合楼盖。 3.3.2当工业建筑设置振动荷载较大的动力设备时,动力设备宜 单独设置基础并与主体结构隔开
3.3.3振动控制要求较高的多层工业建筑内不宜设置起重机;当
需要设置时,应设置独立的支承结构并与主体结构隔开
要求时,应进行地基处理或采用桩基础。
求时,应进行地基处理或采用桩基础。 3.5承受振动荷载的工业建筑结构,混凝土的强度等级不应1 EC30
3.4.1工业建筑振动控制设计时,结构的正常使用极限状态应符 合下式要求:
[(3. 4. 1]
式中:S一一正常使用极限状态振动荷载效应设计值: C一一设备与仪器正常使用的效应限值。 3.4.2工业建筑振动控制设计时,结构的承载能力极限状态应符 合下式要求:
式中:一 结构重要性系数; S一承载能力极限状态下作用组合的效应设计值; R一结构或构件的抗力设计值。
准《混凝土结构设计规范》GB50010和《钢结构设计标准》GB 50017的有关规定执行,荷载标准值应按本标准第3.4.7条的规 定确定
3.4.4工业建筑承受振动荷载作用时,结构和构件的变形设计值 应按下式计算:
式中:u 结构和构件的变形设计值; 结构和构件在静力荷载作用下的变形值:; uv 结构和构件在振动荷载作用下的变形幅值。
u一一结构和构件在静力荷载作用下的变形值; u、一结构和构件在振动荷载作用下的变形幅值。 4.5工业建筑钢筋混凝土构件在振动荷载作用下的拉应力入 缝验算时,构件截面内力组合设计值应按下式计算:
3.4.5工业建筑钢筋混凝土构
S = S. ± S.
式中:S一一结构构件内力组合设计值; S、一结构构件在静力荷载作用下内力组合设计值。
S.一一结构构件在静力荷载作用下内力组合设计值。 3.4.6工业建筑构件承载力验算时,结构构件的振动荷载作用效 应与其他静力荷载效应的基本组合应按下式计算
3.4.6工业建筑构件承载力验算时,结构构件的振动
工业娃 狐可载用效 应与其他静力荷载效应的基本组合应按下式计算:
S = S. ± 1. 5 S
.4.7工业建筑构件疲劳验算时,结构构件的振动荷载作用效应 与其他荷载效应的标准值组合应按下式计算:
S = Sks + S、
3.4.8工业建筑正常使用极限状态计算时,多振源振动荷载作用 效应组合应符合下列规定: 1当两个周期性振动荷载作用时,振动荷载作用效应组合值 宜按下式计算:
S.= S. + Sv2
式中:S1、Sv2一一第1个、第2个振动荷载作用效应。 2当多个周期性振动荷载或稳态随机振动荷载组合时,振动 荷载作用效应组合值宜按下列公式计算,并取两者中较大值,
S.= (Sv.)2
式中:Sv;一 第个振动荷载作用效应值; n 振动荷载的总数量; SvmaxI一一振动荷载作用效应的第一较大值; Smax2一 振动荷载作用效应的第二较大值。 3当冲击荷载起控制作用时,振动荷载作用效应组合值宜按 下式计算:
S.=Svp+ (S..)
中:Ssp 最大冲击荷载效应值
4.1.1工业建筑结构的振动控制设计时,可对整体结构的 动与竖向振动分别计算
4.1.2结构水平向动力特性和振动响应的计算应符合下列
1宜采用数值分析方法并计入结构空间作用影响; 2对于平面及竖向布置规则、结构质量及刚度分布均匀、 差刚度较大、振动荷载偏心小的结构,可按本标准第5章、第6 定中简化方法的要求计算; 3当振动荷载频率大于对应方向结构二阶频率时,可取振 载幅值的等效静力荷载进行计算
1.3楼盖及屋盖的竖向动力特性和振动响应计算应符合下
1宜采用数值分析方法; 2当符合下列条件时,可简化为单榻结构,按本标准第5章~ 第7章规定的方法进行竖向振动分析: 1)单层工业建筑屋盖竖向受力无空间协同作用时; 2)多层工业建筑楼盖的刚度和质量分布较均匀,各跨跨度 最大相差不超过20%,且机器转速小于1500r/min时。 4.1.4结构动力特性和振动响应计算时,建筑重力荷载代表值应 取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和;可变荷载 的组合值应符合下列规定: :1计算结构整体自振频率、振动响应时,楼面活荷载可采用 与主梁设计相同的荷载,并计入准永久值系数进行组合; 2计算楼盖整体自振频率、竖向振动响应时,楼面活荷载宜
采用与次梁设计相同的荷载,并计入准永久值系数进行组合; 3计算楼盖局部自振频率、竖向振动响应时,楼面活荷载宜 按实际情况计人。
4.1.5结构振动计算时的阻尼比宜符合表4.1.5的规定。
4.1.5结构振动计算时的阻尼比宜符合表4.1.5的规定。
4.1.5结构振动计算时采用的阻尼
量、泊松比取值应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GE 50010和《钢结构设计标准》GB50017的有关规定执行。 4.1.7结构振动分析时,构件刚度的计算宜符合下列规定: 1现浇楼盖及装配整体式楼盖,梁有效翼缘计算宽度宜按现 行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的有关规定确定;楼 板上的砂浆面层可计入厚度的1/2计算; 2当设备基础与楼板有可靠连接时,宜计入基础对楼盖刚度 的影响。 4.1.8在单一周期性荷载作用下,结构的振动速度和振动加速度 可按下列公式计算:
4.2结构振动分析数值计算方法
规定: 1在谐波、周期性或频段较集中的振动荷载作用下,可在频 域内采用传递函数方法进行结构振动分析: 2在非稳定、非周期或频率成分比较复杂的振动荷载作用 下,以及对受力复杂的结构进行动力分析,宜在时域内采用动力时 程分析方法进行结构振动分析
4.2.2计算结构振动响应时,宜在振动荷载扫频区范围送
1当结构主导振型频率在扫频区范围内时,振动荷载频率取 值间隔不宜大于0.5Hz,并应涵盖所有扫频区范围内的结构频率; 2当结构一阶振型频率高于扫频区频率最大值时,振动荷载 频率可取扫频区频率最大值;当结构主导振型最高频率低于扫频 区频率最小值时,振动荷载频率可取扫频区频率最小值。 4. 2. 3振动荷载扫频区 值应按下列公式计算
式中:fe.min 扫频区频率最小值(Hz); fe.max 扫频区频率最大值(Hz); f 设备的振动荷载频率(Hz); 扫频参数,按表4.2.3确定 W
表4.2.3扫频参数
4.2.4结构动力特性和振动响应的数值分析可采用有限单元法 计算单元的选取应符合下列规定: 1结构整体水平振动应取独立结构单元进行计算,建筑物与 附属建筑或构筑物相连时,应计入附属结构的影响; 2楼盖竖向振动计算应取独立结构单元进行计算;当不计人 层间传递时,可取振动荷载作用的楼层分别计算
5.1.1当单层工业建筑屋盖设置动力设备时,应验算屋盖水平 向及竖向振动荷载作用下的振动响应;当屋盖竖向振动速度超 过20mm/s时,应进行屋盖在振动荷载作用下的承载力和疲劳 验算。 5.1.2单层工业建筑采用天然地基时,基础容许振动加速度宜按 表 5. 1. 2 确定。
表5.1.2基础容许振动加速度
5.1.3当锻锤、压力机、落锤、破碎机、磨机等动力设备的振动 对单层工业建筑的基础有影响时,地基基础设计采用的地基土 承载力特征值应计入振动影响折减系数,折减系数可按下式 计算:
Y 1+0.3α g
式中:α 建筑结构基础地基土承载力特征值振动影响折减 系数; 动力设备基础振动加速度最大值(m/s); 重力加速度(m/s)。
竖向振动位移可按下式计算:
式中:u 盖上动力设备作用点处的登可振动位移(m): Fvo 屋盖上动力设备的振动荷载幅值(N); K 屋盖动力设备处的抗弯刚度(N/m); S 工业建筑屋盖的阻尼比; f 设备振动荷载频率(Hz); f 屋盖一阶竖向自振频率(Hz)。 5.2.2 工业建筑的屋盖在水平振动荷载作用下,屋架下弦的水平 振动位移可按下式计算:
5.2.2工业建筑的屋盖在水平振动荷载作用下,屋架
u /[1()+(2)
式中:u 结构屋架下弦水平振动位移(m); uo 结构在振动荷载幅值作用下产生的静水平位移(m); Jh 结构一阶水平自振频率(Hz)。 52.3 单层工业建筑横向一阶自振频率可按下列公式计算
5.2.3单层工业建筑横向一
2当L/B为中间值时,山墙影响系数可采用线性插入法确
当七/B为中间值时,山墙彩响系数可采用线性插入法确定
5.2.4大型动力设备作用于地面时,结构柱基础的竖向振动位移 可按下列公式计算:
5.2.5大型动力设备作用于地面时,结构柱顶的竖向振动位 按下式计算:
式中:uc 结构柱顶竖向振动位移幅值(m); 柱顶振动传递系数,按表5.2.5确定
表5.2.5柱顶振动传递系数
表中当H/r。为中间值时,柱顶振动传递系数可采用线性插值法取值:r.为柱回 专半径(m),可取为√A。/元;H为柱的高度(m);A。为柱截面面积(m)。 大型动力设备作用于地面时,屋架的竖向振动位移可按下
式中:ue 屋架支撑柱顶的振动位移平均幅值(m); ucr 屋架支撑右柱柱顶振动位移幅值(m); ul 屋架支撑左柱柱顶振动位移幅值(m)
5.3.1单层工业建筑内安装锻锤、落锤、压力机及空
振动较大的动力设备时,结构构件的承载力验算应计入振动荷载 作用的影响,
5.3.2单层工业建筑在振动荷载作用下,结构内力可按本
4.2节的规定计算;对于非轻质屋盖结构,也可采用本节动应力放 大系数方法进行简化计算。
5.3.3单层工业建筑在振动荷载作用下,动应力放大系数宜符合 下列规定:
5.3.3单层工业建筑在振动荷载作用下,动应力放大系数
1屋盖结构动应力放大系数,宜按本标准第5.3.4 5. 3. 7 条确定;
.3.4锻锤振动对屋盖结构动应力的放大系数可按表5.3.4确定
5.3.4锻锤振动对屋盖结构动应力的放大系数可按表5
3.4锻锤振动对屋盖结构动应力的
表 5.3.5落锤振动对屋盖结构动应力的放大系数
5.3.6空气压缩机振动对屋盖结构动应力的放大系数可按表5.3.6
压缩机振动对屋盖结构动应力的放
注:当空气压缩机基础垂直振动位移为表中中间值时,屋盖结构动应力的放大 数可采用线性插人法确定。
注:当空气压缩机基础垂直振动位移为表中中间值时,屋盖结构动应力的放大系
5.3.7压力机振动对屋盖结构动应力的放大系数可
表5.3.7压力机振动对屋盖结构动应力的放大系数
注:当压力机公称压力为表中中间值时,屋盖结构动应力的放大系数可采用线1 插人法取值。
5.4.1单层工业建筑屋盖设置动力设备时,宜设置上弦支撑等加 强屋盖整体水平刚度,可设置纵向支撑等加强屋盖之间的空间协 同作用
较大的动力设备时,墙体与柱应设置拉结措施,柱间宜设置垂直
5.4.3单层工业建筑内设置落锤时,结构柱顶应设置联系横梁等 拉结措施,
6. 1. 1多层工业建筑的振动控制设计宜按下列程序进行:
表6.1.3梁最小高跨比
6.1.5当楼盖结构上布置振动荷载为 3kN ~15kN
道路标准规范范本支承结构可不进行振动荷载作用下的承载力、疲劳和裂缝验算: 1当机器振动荷载不大于100N时; 2当机器振动荷载不大于300N且振动荷载频率远离结构 共振区时。 6.1.7 当建筑结构的振动不满足容许振动标准或结构承载力要
支承结构可不进行振动荷载作用下的承载力、疲劳和裂
6.2.1 工业建筑结构水平振动的计算模型应符合下列规定: 1 假定楼盖在平面内为刚性; 2 假定结构质量集中在楼盖标高处: 3 假定基础为刚性; 4 计入填充墙的作用。 6.2.2 水平振动的计算可采用振型分解法,可取振动效应方 前两阶振型进行计算
装修施工组织设计 6.2.3结构在每个振源作用下的水平振动响应可按下列公式
2.3结构在每个振源作用下的水平振动响应可按下列公式 算
:k一 第k层控制点的位移幅值(m); B一一振型在折算振型荷载F,作用下,第k层控制点产 生的动位移(m); ,一j振型的滞后角(rad); Yi一一振型i在折算振型荷载F作用下产生的振型静位移 (m); β;一j振型的传递系数; Xi一一ji振型第k层的振型向量; 控制点在垂直于振动荷载作用方向上与结构质心的 距离(m); 一结构的阻尼比; f一振动荷载的计算频率(Hz); f;i振型的自振频率(Hz); F,一一i振型的折算振型荷载(N); ㎡;一一ji振型的折算振型质量(kg); F一一 作用于第k层上的振动荷载(N); mk 第k层的有效质量或转动惯量(kg或kg·m)。
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