4 结构振动计算
4.1 一般规定
4.1.1 工业建筑振动计算时,可不考虑楼盖及屋盖的竖向振动和整体结构水平振动的相互影响。
4.1.2 本条从结构布置以及空间受力特征出发,给出结构水平振动计算的方法选取规定。
对于平面及竖向布置规则、结构质量及刚度分布均匀、楼盖刚度较大、振动作用与结构抗侧刚度偏心小(偏心率不大于5% )且扭转效应小的结构,可采用简化方法:包括动应力放大系数方法(等效静力方法计算振动响应),以及响应放大系数方法(本方法也是基于解析解的动力分析方法,利用振动荷载幅值作用下的静位移和响应放大系数计算振动响应)。对于空间作用强、扭转耦联效应大的结构水平振动分析应采用数值计算方法。
当振动荷载频率大于对应方向结构水平振动二阶频率时,可取振动荷载幅值作为静力荷载,计算结构振动响应。第3款主要是基于标准编制组大量计算分析结果得到的结论。例如,某3跨×5跨四层钢筋混凝土框架结构,自振特性和采用相应振型频率的简谐荷载激励的计算结果如表1所示。
根据表1计算结果可知,X、Y和扭转向只有第一阶放大系数大于1.0,分别为9.50,9.22和7.00,二阶频率以上振动响应放大系数小于0.25,因此,当振动荷载频率大于结构相应振动方向的二阶频率时,可不考虑动力放大系数,直接取振动荷载幅值按静力荷载计算即可。
4.1.3 本条从结构布置以及空间受力特征出发,给出结构竖向振动计算的方法选取规定。对于不等跨楼盖、特殊布置楼盖、振动荷载激励复杂的楼盖,其竖向振动分析宜采用数值计算方法。
简化计算中条件主要保证简化计算楼盖的动力特性、振动响应便捷可行,无论是采用连续梁还是单跨梁模型,解析解均方便计算且有可靠的精度保证。另外,对机器转速规定主要是保证避免楼盖高阶模态参与,不方便简化计算。根据设计经验,25Hz的要求对于工业建筑楼盖和屋盖,均不会出现三阶及以上的频率密集区。
4.1.4 本条给出振动计算时参振质量的计算规定。其中可变荷载的参振质量取值过大不一定对振动控制更安全,具体要视设计结构为“趋共振前”还是“超共振后”分别取值;当不能准确确定楼面活荷载时,可以按下列原则取值:结构频率低于振动荷载频率时可取较小值,结构频率高于振动荷载频率时可取较大值。另外,本条要求也是基于工业建筑与民用建筑可变荷载取值不同规定的,主梁设计、次梁设计时楼面活荷载按《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定取值。
4.1.5 结构频率在振动荷载频率的0.7倍~1.3倍区间时,其共振效应较大,此时考虑阻尼作用。
4.1.7 本条给出了结构振动分析时构件截面参数取值的规定。主要是考虑楼板对梁刚度的影响,给出现浇楼板、叠合板、结构面层的翼缘作用及计算方法。另外,由于振动计算对楼盖频率反应敏感,所以尚应考虑设备基础及墙体对楼盖刚度的影响。