某空压机减振抗震技术运用

　　4台空压机工作时机房产生振动，手摸墙面，风管均有振动。振动通过425钢风管传导至邻近选矿厂房，同时产生较大噪声。值班室，配电室也有较大振动。这些影响风机设备，配电设施的正常运行和工作人员的身心健康，如果再加上另外安装的4台风机同时工作，将严重威胁高构架风机房的结构安全。

　　2高构架风机房结构分析

　　该区域按6度设防。因离露天采矿场近，大爆破引起瞬间地面振动约为5～6级。风机自重3.5t/台，自转速度3200r/min，高速旋转产生振动形成振源，多台迭加增加振动能量。

　　2.1原风机房结构内力计算分析原结构内力允许值以及考虑恒载，活载及风机动活载组合计算出原结构内力值。

　　2.2结构水平振（震）动作用效应高架空压机房二层框架抗震设防烈度为6度，Ⅱ类场地，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为**组。空压机扰力幅值Pz=meeω2，结构水平振（震）

　　动地震作用*大值Pmax.因为空压机属于高转速强迫振动，振动频率ω为53.3Hz超过了空压机房固有频率，在启动过程中，一定要通过共振区，因而在启动过程中出现较大的振动，但随着转速的提高，通过共振区后，振动逐渐平稳下来；同样在关停空压机时，也要通过共振区，在停机过程中也会出现较大振动。所以不仅要考虑额定转速的振幅，也要考虑共振振幅。

　　由于机器启动和停车时必须通过建筑两个固有频率，引起一定时间共振，振幅较大，水平振动和楼面上下振动严重影响设备和建筑结构的安全。风机正常工作时虽然振动较小，楼面，墙体及其他设施均有较强振感，同时亦伴随较大噪声，因而操作管理人员工作环境恶劣。

　　总之，无论是从结构安全，还是从建筑正常使用，以及构建文明生产环境的角度，都应当对高架风机房进行改造处理。

　　2.3高架结构缺陷的实际影响通过结构静力学计算分析，高架风机房能基本满足承载有效荷载的要求，框架梁，柱强度能满足不利组合内力弯矩M，剪力V和轴力N作用，但是由于层1框架柱截面较小，长度大，纵向没设连系粱，框架方向也没设连梁，使长细比过大，线刚度过小，结构的稳定性和侧移刚度不符合要求。

　　高架结构振（震）动动力学计算分析说明，层1结构位移角θ=△μmax/h=23.62/11000><θc>=1/550，柱组合剪力V<，柱的轴压力N/bhfc=0.9（四类框架），柱的剪压比也较大，因此不符合抗震规范的规定，结构安全不能满足要求。

　　3抗震减振技术与风机房改造设计方案

　　3.1抗震和减振技术在结构中加入耗能装置来控制结构振（震）动力反应的耗能减振方法是结构减振控制技术中一种有效，安全，可靠，经济的方法，改变了过去单一通过提高结构刚度，强度和延性来提高结构的抗振（震）能力的传统方法，通过调整或改变结构动力学性能的途径，改变结构的振（震）动反应，有效地保证结构在振动（地震）中的安全。

　　3.1.1框架结构抗震技术框架梁截面宽度不宜小于200mm，截面高宽比不宜大于4，净跨与截面高之比不宜大于10.框架梁混凝土强度等级按一级抗震等级设计不应低于C30，按二，三级抗震设计不应低于C20.框架梁纵向受力钢筋宜选用HRB400级，HRB335级热轧钢筋；框架梁的正截面受弯承载力按求出组合弯矩进行配筋计算。

　　框架梁斜截面承载力必须考虑对剪压比加些限制，限制梁的*小截面，按"强剪弱弯"的原则调整。

　　框架柱截面宽高不宜小于300mm，长边与短边之比不宜大于3，剪跨比宜大于2.框架柱混凝土和钢筋强度等级要求与框架梁相同。框架柱的正截面承载力除按钢混凝土偏心受压构件计算外，为了提高柱的延性，增强结构的抗震能力必须限制轴压比，为了使框架结构在振（震）动作用下塑性铰首先在梁中出现，必须做到同一节点柱的抗弯能力大于梁的抗弯能力，即满足"强柱弱梁"的要求。框架柱斜截面承载力也须考虑剪压比，限制柱的*小尺寸。

　　为了防止框架节点核心区发生剪切破坏，必须保证节点核心区混凝土的强度和配置足够数量的箍筋。

　　3.1.2框架结构减振技术在振（震）动作用下结构破坏准则可以分为4种：强度破坏准则，变形破坏准则，能量破坏准则，能量变形双重破坏准则。结构累积损伤受滞回耗能影响的同时，也和循环位移幅值的大小，加载路径，循环屈服次数等因素密切相关。

　　结构减振（震）耗能*有效方法是在结构体系中附设耗能装置，即结构体系负担荷载的功能与耗散振（震）

　　动能量的功能分开，让结构主要承担竖向荷载，而输入结构的振动，地震能量则主要由安装在结构中的耗能装置来吸收。由于耗能装置吸收耗散了绝大部分振动，地震能量，结构本身所需消耗的能量减少，这意味着结构动力反应将大大减小，从而有效地保护主体结构，使其不受损害。

　　（1）耗能减振（震）设计方法耗能减振（震）结构设计基本思路是将结构中某些非承重构件设计成耗能元件，或在结构的某部位设置专门设计的耗能装置，来吸收和耗散地震能量，以减少结构动力学反应。在结构中增设耗能减振装置后，其*大侧移变形可控制在较小范围内，所需的额外抗震构造措施有所减少，但结构的抗震和抗振安全性却明显高于传统结构。目前，耗能减振技术在我国仍然是一项新技术，是以增加一定的建筑造价来换取使用上安全性能的要求，《建筑抗震设计规范》（GB50011D2001）对其使用范围和设防目标做了较为严格的控制。应根据建筑设防类别，抗震设防烈度，场地条件，建筑结构方案和使用要求，进行技术经济可行性的对比分析。

　　一般适用于高烈度地区的框架结构，钢结构和大跨度等结构，对使用功能有特殊要求的结构，有些建筑由于采用完全传统的加固方法，施工复杂，周期长，干扰生产，在这种情况下，采用耗能减振技术进行抗震加固是非常经济有效的。耗能减振加固技术还具有方便简单，施工周期短，不改变原有建筑的优点，满足建筑物在施工期间继续正常使用的要求。

　　设计的基本要求是耗能减振结构选择Ⅰ，Ⅱ类场地且对抗震有利的地段；减振（震）结构的平面，立面布置，主体结构等满足国家标准的要求。减振（震）结构性能标准是水平方向具有减振效果，在其他方向不产生不利的影响；耗能减振（震）装置应具有适当的强度，刚度和延性，能够耗散各种频率成分的振（震）动作用，应具有可行的耗能机制，应具有良好的适应环境特性，与建筑同寿命且不需维修和更换。

　　耗能装置选择主要是耗能器类型选择。目前有速度相关型，位移相关型和复合型耗能三类。不仅从装置的力学特征角度选择，还应考虑周围环境对装置性能的影响，如风，温度特别是风机反复荷载产生的高频率，小位移的运动引起的负面影响，腐蚀，磨损，辐射，老化等的不利影响，另外还应从经济因素考虑，一般要求耗能构件制作费用低，坚实耐用，施工方便，维护与替换费用低。

　　耗能装置数量的确定满足Ein≤Ed，即地震和振动输入结构体系的总能量小于等于耗能装置耗散或吸收的能量。

　　耗能装置的布置原则是合理选择耗能装置，使结构在满足变形要求的条件下使用耗能装置的数量尽可能减少，或者一定数量的耗能装置的耗能*多，从而达到经济的目的。应抓住整体工作原理，尽量减少扭转效应和刚度突变，减少不必要的内耗。

　　（2）隔振设计方法结构隔振是对振源设备进行隔离，使振动的能量较少或减小传给建筑结构的方法。减小高转速机器设备的振动，一种途径是合理地设计基础，适当增加基础的质量，增强基础的刚度；另一种有效的途径是对机器设备采取隔振措施。

　　3.2抗振（震）减振改造设计应用3.2.1高架空压机房框架加固抗振（震）设计针对框架结构的缺陷，需对框架进行加固，层1加固的方案是：增大框架柱截面改为500mm×900mm；在5.5m标高增设350mm×650mm框架梁及纵向增设250mm×500mm连梁，另加梁腋。层2加固方案是：增大框架柱截面为500mm×550mm.混凝土强度等级C30，纵向钢筋按原设计不变，箍筋改为φ8@150，柱端加密区长1000mm范围φ8@100.考虑原设备基础过小，在不影响安全操作维修空间的前提下增加混凝土基础边长200mm，高度100mm，增加基础的质量，提高基础的刚度。

　　3.2.2高架空压机减振设计（1）高架风机房隔振设计方案机房隔振设计主要是8台风机基础支座的隔振设计，4台新风机按新设备基础混凝土施工完后用灌浆料找平，用选矿厂厚18mm宽皮带余料铺上，然后用厚20mm钢板铺上，风机螺栓底也先用厚18mm皮带做橡胶垫层，再铺厚200mm垫铁，螺孔间隙用珍珠岩料填实，*后紧固螺栓，投入使用后，对原4台进行改造。

　　（2）高架风机房减振设计风机强迫振动使楼板产生了水平和垂直两个方向的振动，并通过框架梁传至框架柱，产生振动和侧移。

　　在楼面上铺设耗能装置将机器设备输入的动能吸收和耗散。

　　空压机房除设备基础外，将原楼面凿去水泥砂浆面层，用细石混凝土找平，将选矿厂厚18mm旧的或边角的皮带用皮带胶贴在楼面上并使之连成一片；上用焊接T形钢（100mm×100mm）与皮带胶接，再用自工螺栓固定，形成1500mm×1500mm方格；方格内采用选矿用小孔为50mm×50mm，孔壁为25mm，厚为25～30mm的聚氨酯工程筛与皮带底面胶接；孔内选用由钢球磨矿排出粒径2～10mm的渣子颗粒填充约2/3体积，再用镁粉填充其中；上用12mm厚，强度，刚度较好的聚氨酯板铺上；新面层用60～65mm厚钢筋细石混凝土浇筑，双向φ6@200构造配筋。

　　屋面边框梁，边梁双层植筋浇筑高500mm，壁厚120mm的空压机循环水池，液位控制在300mm高。

　　（3）高架风机房避振措施为了避免2台以上风机同时启动或同时停车，在供电上提高负荷等级，设置一路自动投入的保安电源；在工作制度上规定操作人员必须逐台启动风机，也必须逐台停机，并且有人监护，确保制度措施严格执行。

　　4结语

　　高构架空压机房是框架式高转速设备基础较普遍采用的一种形式。框架基础采用二自由度振幅法加固原则进行抗振（震）加固设计，事实证明应用该办法加固框架设备基础，其工作状态较好，但仍不能很好地解决振动问题。

　　采用隔振措施是一项简单而有效的途径，它属于介质摩擦做功来耗散输入结构能量。技术更为成熟的叠层橡胶隔振支座则进一步解决结构振动问题。

　　应用摩擦和阻尼耗能方法，利用选厂废旧材料制作楼面摩擦耗能装置；机房整个现浇屋顶水池也是一个简单的阻尼耗能装置，大大降低了风机房的振动危害。

　　逐台间断式启动开车和关机停车是有效大幅减小高速设备，高架结构共振振幅的必然要求，应制定工作制度，严格执行。

　　抗震加固，隔振和减振技术措施的运用以及开车停车机制的执行，简单，有效，可靠地治理了高架空压机房振动危害。这证明耗能减振（震）技术不仅在高层建筑，大跨度建筑物，构筑物中有很大的应用潜力，而且在工业建筑物，构筑物抗震减振中也有更为广阔的前景。