煤炭行业洗选楼主厂房振动专项测试

1、工程概况某选煤楼主厂房建于2014年，检测时，已使用10年。主体结构为钢筋混凝土框架结构，长度为59.000m，宽度为42.000m，沿长度方向设置1~10共10个轴线，沿宽度方向设置A~G共7个轴线，高度39.100m。C-E/1-6区域为7层，其余部分为4层，层标高为4.860m、9.360m、15.360m、21.360、27.360m、33.360m、39.060m，楼房外观见图1。该主厂房用于对原煤进行处理，分选出符合要求的精煤、中煤、矸石等产品。主要的振动设备有6层的原煤脱泥筛2台，转速约为1000r/min，4层的布置有矸石脱介筛2台、中煤脱介筛2台、精煤脱介筛4台等，转速约为1000r/min。图1洗选楼外观图2四层筛分机布置图图3六层脱泥筛布置图

现发现主厂房生产正常运行时，部分楼板存在明显的振动情况，尤其是4层楼板和6层楼板，外围推拉铝合金窗扇存在振动噪音，主厂房附近的调度楼、办公楼也存在类似的玻璃振动噪声，给工作人员带来不适，对现场工作人员身心健康造成不良影响，同时楼板持续大幅振动，存在较大的安全风险，拟本次振动专项测试，发现振动原因和振动特征，为振动治理提供依据。2、基本情况调查经检测，结构布置满足设计要求，梁、柱构件截面尺寸、楼板厚度均满足设计要求，混凝土强度、钢筋配置均满足设计要求。荷载调查结果显示，在部分楼层有增加的洗选设备，统计表如下：损伤检测结果显示，多根梁上侧面、底面有裂缝，形成U形，最多的一根梁上有7条裂缝，对比裂缝发生的位置，主要分布于振动强度较大的楼板。其中六层的裂缝分布见图4。图4六层第楼板裂缝分布图

3、振动专项测试3.1振源测试测点布置：对于10个振动筛，均在筛子支腿顶面沿顺长度方向和竖向各布置1个传感器，同时在其对应点正下方与楼板接触的地方布置竖向测点，从而测得振动筛主振动的顺向振动和竖向振动特点，以及振动筛经弹簧减振后、与楼板耦合后的振动特点。测试结果：9#振动筛较10#振动筛振动更加的不平稳；9#、10#振动筛的振动频率分别为16.65HZ、15.918HZ。

1#~4#振动筛布置在四层F-G轴，位置相邻，功能均为精煤脱介筛，对比四个测量时间范围内的最大加速度及标准差，四个振动筛的振动竖向加速度相差不大，其中3#振动加速度和标准差最大，另外3#和4#两个筛子的水平加速度与竖向加速度相差较大；经支座的减振后，3#基座的振动加速度明显大于其他3个振动筛；1#~4#振动频率分别为16.406HZ、15.869HZ、15.918HZ、16.504HZ。5#~8#振动筛布置在四层A-B轴，位置相邻，5#~6#为中煤脱介筛，7#~8#矸石脱介筛，对比四个测量时间范围内的最大加速度及标准差，相差不大，经支座的减振后，整体呈前端两个基座小于后两个基座的趋势，但8#振动筛的后端基座的振动加速度明显大于前端，且明显大于其他3个振动筛同位置；5#~8#振动频率分别为16.553HZ、16.406HZ、15.527HZ、15.429HZ。9#筛振动频率测试9#筛振动加速度测试10#筛振动频率测试10#筛振动加速度测试图5振源测试结果3.2楼板自振频率测试抽取部分振动较强的楼板及与其附近的楼板，在停机状态下，进行自振测试，测试图片见图6，测试结果见表1，可以看出，楼板自振频率介于12.012~21.533HZ，而四层的1#~8#、六层的9#~10#振动筛振动频率在15.429HZ~16.650HZ，部分楼板自振频率与振动筛振动频率重合，存在共振现象，其中二层振动最强的A-B/2-3板自振频率为16.650HZ，六层振动最强的D-E/2-3为16.748HZ，与振动筛振动频率高度重合，振动更加明显。图6楼板振动测试现场照片表1

楼板自振频率统计结果图7楼板自振测数据分析3.3运转时楼板振动测试抽取部分振动较强的楼板对其运行状态下的振动进行测试，部分测试结果见表2，可以看出，振动最强的二层楼板2-3/A-B和六层2-3/D-E振动加速度最大值为3426.48mm/s2、4895.69mm/s2，最大振动速度为50.025mm/s、47.067mm/s，最大振动位移为0.313mm、0.507mm，抽测的45块楼板中，34块楼板振动速度大于10mm/s，振动速度不满足规范要求。表2楼板振动测试统计结果图8二层2-3/A-B楼板振动加速度图9六层2-3/D-E楼板振动加速度、速度、位移测试3.4框架梁裂缝原因分析经对比分析裂缝所发生的位置，梁上有两根裂缝以上的梁均处于楼板振动强度较大的区域。对这些区域的楼板建模计算，考虑振动对楼板的冲击影响，六层振动最大的楼板梁的拉应力最大为3MPa，二层2-3/A-B楼板梁最大拉应力2.4MPa，大于混凝土强度抗拉强度标准值2.01MPa，混凝土发生开裂。因此推断裂缝为振动引起的混凝土梁开裂。图10梁拉应力分析3.5小结①9#、10#振动筛筛的振动频率分别为16.650HZ、15.918HZ。1#~4#振动频率分别为16.406HZ、15.869HZ、15.918HZ、16.504HZ。5#~8#振动频率分别为16.553HZ、16.406HZ、15.527HZ、15.429HZ。②楼板实测自振频率介于12.012~21.533HZ，四层的1#~8#、六层的9#~10#振动筛振动频率在15.429HZ~16.650HZ，部分楼板自振频率与振动筛振动频率重合，存在共振现象，其中二层振动最强的A-B/2-3板自振频率为16.650HZ，六层振动最强的D-E/2-3为16.748HZ，与振动筛振动频率高度重合，振动更加明显，结合损伤检查结果，该区域楼板周边梁已出现裂缝。③抽测的45块楼板中，34块楼板振动速度大于10mm/s，振动速度不满足规范要求。

4、结论与建议4.1结论结合测试结果，框架柱周边的振动加速度、速度、位移相对于楼板的振动较弱，以楼板的竖向振动为主，部分楼板的振动超过规范限值，楼板振动的主要原因为这些楼板自振频率与振动筛振动频率存在重合，振动筛与楼板发生共振现象，其中二层振动最强的A-B/2-3板和六层振动最强的D-E/2-3板，与振动筛振动频率高度重合，振动明显，后者与9#振动筛相邻，振动更加突出。4.2建议（1）对楼板振动不满足规范要求的楼板进行加固处理，以改变其自振特性。（2）3#、4#、8#、9#振动筛对楼板的激励存在异常，可对其及减振装置进行检修或增加减隔振措施。5、经验教训本案例中，首先由管理人员发现楼板有明显振动、窗户有明显振动噪音，而引起的需进行结构检测鉴定的警觉。该现象触发了国家全文强制性条文标准《既有建筑鉴定与加固通用规范》(GB55021-2021)和《工业建筑可靠性鉴定标准》（GB50144）强制性条文中的应进行检测鉴定的情形。GB55021规定，既有建筑在下列情况下应进行鉴定：一是达到设计使用工作年限需要继续使用；二是改建、扩建、移位以及建筑用途或使用环境改变前；三是原设计未考虑抗震设防或抗震设防要求提高；四是遭受灾害或事故后；五是存在较严重的质量缺陷或损伤、疲劳、变形、振动影响，毗邻工程施工影响；六是日常使用中发现安全隐患；七是有要求需进行质量评价时。GB50144规定，工业建筑在下列情况下，应进行可靠性鉴定：一是达到设计使用年限拟继续使用时；二是使用用途或环境改变时；三是进行结构