建筑结构晃动工程实例

0.26 测点3
0.17 0.1 测点4
1.11 0.03 测点5
蓝线表示工况Ⅰ：正常生产（吊车未行驶） 红线表示工况Ⅱ：吊车空车运行,大车、小车往复运行
加固前后在天车荷载作用下平台水平位移测试结果(mm) 25 20
位移(mm)
23.14 16.02
15 10 5 0 测点2 3
2.1 测点3
1 8
2
7
1
2
7
3
3 8 4
6
6
1-5水平横向传感器 6-7水平纵向传感器 8竖向传感器
1-4水平横向传感器 5-7水平纵向传感器 8竖向传感器
5
4
5
图1 吊车梁平台测点布置图
图2 除尘管道测点布置图
测试工况
工况Ⅰ：正常生产（吊车未运行）； 工况Ⅱ：吊车空车运行,大车、小车往复运行。
平台结构最大振动幅值测试结果（mm）
建筑结构振动或晃动工程实例

(一) (二) (三) (四) (五) (六)
前言 武钢炼铁厂7#高炉 武钢烧结厂203转运站 鄂钢4号高炉斜桥 武钢一炼钢CD跨 小结
(一) 前言
建筑物所受到的振动主要是来自设备、建筑施工及交通 的影响，主要表现为墙皮剥落、墙壁龟裂、地板裂缝、基础 变形或下沉等，严重的甚至倒塌。 建筑物受到振动影响大小主要与如下因素有关： 1.振源的振幅和频率； 2.振源至建筑物的距离和振动传播介质的特性； 3.建筑物类型和陈旧程度； 4.建筑物整体及各部分构件的响应特性。
原设计截面
增设支撑
增设支撑及加大截面
增设支撑及增设剪力墙
部分层计算位移汇总表
序号 1 2 3 4 5 标高(m) -0.1 5.0 29.0 39.0 42.2 U(X) (mm) U(Y) (mm) 原结构 增设钢支撑 原结构 增设钢支撑 0 0 0 0 0.511 0.150 0.529 0.118 7.513 1.819 8.050 1.849 11.690 12.569 2.920 3.219 12.640 14.354 3.154 3.850
(四)鄂钢4号高炉斜桥
鄂钢1号高炉(1080高炉)易地大修工程中的高炉上料斜桥 由武汉钢铁集团设计研究院设计，武汉武钢高炉长寿技术 公司总承包，重庆三环建设监理咨询有限公司监理，中国 第十九冶金建设公司施工，2004年10月建成验收合格、 投入使用。 鄂钢1号高炉(1080高炉)易地大修工程高炉上料斜桥主要 承重结构为两榀焊接钢桁架及空间支撑组成，斜桥桁架下 端支承于混凝土基础，上部支承于高炉钢框架。投产使用 过程中相关人员反应振动较大，尤其是侧向(南北向)振动

0.647 1.957 1.819 5.773
11.690 2.920 8.434 12.569 3.219 9.102
12.640 3.154
14.354 3.850 10.685
小结
1.对该转运站振动测试结果实测南北向最大位移是标高39.0米 平台处，为9.1mm，东西向在标高42.0米平台，为7.8mm。 参照《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)的规定： 高层混凝土框架结构的层间侧移标准值不得超过结构层高的 1/550；该转运站结构框架高度约42米(考虑测试位置)，其顶部 侧移限值是42000/550=76mm，实际振动位移明显小于顶部侧 移限值。 参照冶金工业厂房《钢筋混凝土柱设计规程》(YS09-78)的 规定：露天吊车栈桥柱按照独立悬臂柱计算，其吊车梁顶面处 的侧移值应不大于10mm。一般的露天栈桥柱高度不超过20米， 而该转运站结构框架高度约42米，其实测振动最大不超过 10mm，应该在允许的范围内。
测 测 区 点
1 1 2 3 2 4 3 5 7 6.0321 4.4756 6.9427 4.9351
单位：Mpa
下行 均值 变化 幅度 变化幅度 均值
7.5434
上行 极值
5.8553
上行 均值
6.399
下行 极值
5.4370 4.5587
4.997 7.4027 9 7.6841 6.2317 4.266
德国允许振动的标准(DIN4150)
美国建筑结构安全极限的标准
ISO推荐的建筑振动标准
日本烟中元弘归纳的建筑物振动允许界限
1、位移的允许值 (1)R.WESTWATER 普通建筑物 强度特别好的建筑物 (2)A.G.REID 设备和基础结构 可以有轻微受害的场所 住宅和建筑物 教堂、旧纪念馆
6
49.3
13.708
3.843
16.580
5.175
部分层计算位移汇总表
结构形 标 式 高 (m) -0.1 14.0 29.0 39.0 42.2 U(X) (mm) 一 0 2.682 7.513 二 0 三 0 0 0.387 0.971 1.552 1.718 四 五 0 0.502 1.379 2.140 2.362 0 0.288 0.799 1.304 1.455 六 一 0 2.813 8.050 二 0 0.583 1.849 U(Y) (mm) 三 0 2.084 6.335 9.626 0 0.391 1.047 1.672 1.921 四 五 0 0.472 1.433 2.370 2.785 0 0.283 0.844 1.394 1.622 六
5.从理论上讲，2006年6月采取钢支撑加固后效果应不错， 计算结果表明增设钢支撑控制变形的效果比增大构件截面的 方案还要好，与增设剪力墙的效果比较接近；在钢支撑存在 的条件下进行混凝土框架的加固有一定的难度，主要是加固 用混凝土在框架节点处无法同原结构很好的连接，无法保证 两者的共同工作，加固效果无法保证。 6.结合对该转运站结构的振动测试、原结构及加固后结构 的计算分析，认为目前该转运站结构振动是正常的结构反应， 还在结构安全和相关规范要求的范围内，即使不加固，结构 的安全使用也是有保证的；从另外一个角度考虑，也可以对 已加固的钢支撑连接节点进一步进行处理，通过钢支撑的设 置进一步增强结构抵抗变形的能力，使钢支撑作为一种耗能 构件存在，也不失为一种解决问题的思路。
1.2 0.17 测点4
2 1.11 测点5
(三)武钢烧结厂203转运站
203转运站2005年建成投产，该转运站为10层四柱组成的规 则混凝土框架结构，纵横向柱距均为9m，结构高度约50m， 框架柱在29m处截面由900×900变为700×700，从地面到 标高39m基本未设置楼板，在标高39m平台布置混-205皮带 机(南北向)，标高42.2m平台布置混-204皮带机(东西向)， 两皮带机呈90度布置，具体标高39m和标高42.2m结构平面 图。该转运站建成后发现在混-205皮带机、混-204皮带机启 动和停止运行时，结构振动明显，为保证结构安全，2006 年6月设计单位提出了沿框架四周全高设置钢支撑，但厂方
700×700柱 300×800梁 9000
700×700柱
1
39.000平面
2
1
42.200平面
2
图1 皮带机作用平面结构图
300×800梁
9000
9000
将拾振器双向布置在框架柱变截面标高处(29.0m)、皮带机 位置标高39m和标高42.2m处。皮带机的启动对转运站来讲 是典型的冲击激励，在此激励下结构出现比较典型的强迫振 动特点，属有阻尼的简谐振动，从结构开始接受冲击到振动 达到最大值、再到振动衰减到正常状态的时间大约在6～9秒 之间，有比较明显的振动增大和衰减段。
2.在设计单位给定荷载下，该转运站实测最大位移对应位置 的南北方向最大计算位移是11.690mm(标高39.0米平台)，东 西方向最大的位移是14.354mm(标高42.2米平台)，计算位移 比实测值大，说明在皮带机启动冲击荷载作用下该转运站的 变形在允许的范围内，可以认为是一种正常的结构反应。 3.对该转运站考虑两种加固方案的计算结果表明：加大截面 的方案，结构的位移可以减小约25%；将框架结构改为剪力 墙结构后位移可以减小约80%，同时考虑增设钢支撑和增大 构件截面和同时增设钢支撑和增设大洞口剪力墙控制位移的 效果更好。计算结果表明在加固方案实施后可以明显减小结 构的位移，但前期条件是处理好两者之间的构造连接，要原 结构与后增结构协同工作。
各测点最大位移测试结果
测区 1＃
测点标高
1＃
2＃ 2＃
42.0m
39.0m 29.0m
单峰值(mm) 4.6 南北向位移 3.7 东西向位移 东西向位移 南北向位移 3.2 4.9
测试项目
峰峰值(mm) 8.6
7.8
6.0 9.1
3＃ 3＃
南北向位移 东西向位移
3.5 3.0
7.0 5.6
加固方案
0.067mm 0.135mm 0.406mm 0.406mm 0.203mm 0.127mm
2、振动速度允许值 (1)E.BANIK 建筑物基本没有损坏 轻微损坏 损坏较大 损坏严重 (2)E.J.GRANDELL 损坏的危险范围 损坏发生 3、加速度允许值 (1)E.BANIK 安全范围 开始引起损坏
反映采取措施后振动并未明显减小。
B
700×700柱 300×800梁
700×700柱
B
700×700柱 300×800梁
混204皮带机中心线
700×700柱
头轮中心线
混205皮带机中心线
300×800梁
300×800梁
300×800梁
电机中心线
A
A
700×700柱 300×800梁 9000 700×700柱
转运站结构变形的主要途径是增大结构的刚度，而增大结 构刚度一般有两种途径：增大结构构件的截面和采用刚度 更大的结构形式(原来增设钢支撑的加固方案也属此类)。 根据以上思路提出如下两种加固方案： 方案一： 框架柱：沿全高外包钢筋混凝土，混凝土强度等级C35， 加固后的柱截面尺寸均为1100mm×1100mm。 框架梁：外包钢筋混凝土，混凝土强度等级C35，加固后 尺寸为400mm×1000mm。 方案二： 在框架四面沿全高度各层梁柱之间形成带洞口的钢筋混凝 土墙，墙厚400mm。洞口尺寸：6500mm×3500mm。
5m/s 10m/s 50m/s 1000m/s
>84m/s >119m/s
0.102g >1.02g
1990年《机器动荷载作用下建筑承重结构的振动计算 和隔振设计规程》YBJ55-90的规定
(二)武钢炼铁厂7#高炉
武钢炼铁厂七号高炉由武汉钢铁设计研究院设计，于 2004年10月15日破土动工，2006年6月28日投产，总投资 12.98亿元，占地面积15.67万平方米，有效容积3200立方 米，是完善炼铁与炼钢、轧钢生产能力相配套的工程，设 计日产达7360吨。 武钢炼铁厂7#高炉投产后发现在高炉上部天车运行时吊 车梁所在平台与高炉除尘下降管道振动较大，为掌握吊车 梁所在的平台结构和下降管的振动情况、寻找引起振动的 主要原因，并为减少振动所采取的处理措施等提供技术依 据，对其振动位移幅值与频谱特性进行测试。
5.483 6
4.475 6
3.3459 5.1861 2.6767 -4.3496 -6.2735
测 点 2 测试 项目 横向 水平 位移 最大振幅
3 4 5
工况Ⅰ：正常生产 （吊车未行驶） 0.64 0.26 0.10 0.03
工况Ⅱ：吊车空车运行, 大车、小车往复运行 23.14 16.02 0.17 1.11
平台水平位移测试结果(mm) 25 20 23.14 16.02
位移(mm)
15 10 5 0 0.64 测点2
计算结构加固方案
实际计算时考虑了6种结构形式： 结构形式一：原结构； 结构形式二：设计单位提出的增设钢支撑的方案； 结构形式三：所有柱子均扩大截面到1100mm×1100mm， 用C35混凝土； 结构形式四：剪力墙厚度为400mm，考虑开洞 6500×3500； 结构形式五：同时考虑增设钢支撑和增大构件截面； 结构形式六：同时考虑增设钢支撑和增设大洞口剪力墙。
大。
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振动测试结果
测试期间生产正常进 行，根据测试结果发 现支座处动位移很小； 较大动位移出现在悬 臂端端部1测区处、 平台端部3测区处和 桁架跨中上弦5测区 处，单峰最大值约为 1.4mm，峰-峰最大值 约为2. 6mm。
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附件二图10 斜桥各测点最大位移分布图（单位
应力测试
斜桥测试数据统计表