目   录

1、概述. 3

1.1 工程概况... 3

1.2振源情况... 4

1.3 测试依据... 5

1.4 测试目的... 5

2、测试方案. 5

2.1测试仪器... 5

2.2测点布置... 6

2.3测点工况... 6

3、理论分析. 7

4、项目实施时间安排. 8

5、成果. 8

6、测试配合工作. 9

 

1、概述

1.1 工程概况

宝钢二炼钢工业厂房由六榀钢架组成的钢结构工业厂房，跨度为32.5m，柱间距为20m，厂房檐口标高为25.350m。结构抗震设防烈度为7度，场地土类别为4类，属于软场地类。结构采用桩基础，下柱为格构式钢柱、上柱为H型钢，屋架为三角形桁架。厂房柱、支撑、系杆、屋架、天窗架、屋面檩条、墙皮柱、墙面檩条和吊车梁制动及辅助桁架等采用Q235-B钢材。

结构特点如下：

1）全部承重结构均为钢结构；

2）钢柱系统: 横向跨度方向与屋架形成排架体系,下柱为焊接H形双肢柱，采用分离式柱脚，上柱为实腹式H形钢柱。纵向采用柱与柱间支撑组成的支撑体系。

3）屋架系统: 为上承式铰接屋架。

4）吊车梁系统: 简支焊接箱形钢梁，制动系统为制动板。

厂房柱、柱间支撑及屋架布置见图1所示，现场照片见图2所示。

图1　厂房柱及屋架布置图

图2　现场照片

1.2振源情况

本厂房用于钢渣的处理，落锤重量约10~11t，落锤高程约12m。落锤落下后，振动通过土壤向结构基础向结构主体柱和屋架传播，引起结构发生强烈振动，本次测试测定落锤振动对结构主体的影响。

吊车及落锤见图3所示。

图3  吊车及落锤照片

1.3 测试依据

a、《机械振动与冲击 建筑物的振动测量及其对建筑物影响的评价指南》GB/T14124-2009/ISO4866:1990；

b、委托提供的相关资料及测试要求；

c、利用有限元分析软件理论分析的结果。

1.4 测试目的

a、通过振动测试了解落锤振动引起结构振动传播和衰减规律；

b、通过振动测试测定落锤振动引起结构振动的振型，与理论动力分析做对比，为建立合理的模型分析和模型修改提供依据；

c、通过振动测试分析确定结构最不利位置为健康监测提供测点布置依据；

d、通过振动测试确定落锤振动对结构主体安全性的影响。

2、测试方案

2.1测试仪器

测试仪器采用INV3020系列高性能数据采集仪，DASP模态分析软件，941B型压电式加速度传感器。动态信号测试分析系统见图4，加速度传感器见图5。

　　　

图4  动态信号测试分析系统　　            图5  加速度传感器

2.2测点布置

测试分为竖向振动测试和水平振动测试，测点布置见6图所示。根据前期的现场调研和结构受力理论分析结果，本项目仅对落锤影响较大的3榀框架(3\4轴)进行测试，振动测试包括柱基础顶面、吊车梁底、柱顶、屋架下弦等相关位置的振动情况。每榀框架主要测试内容为X(横向) 、Y(纵向)、 Z(竖向方向)；测点分别布置在屋架中部、1/4跨度处、柱顶、牛腿、及柱脚位置，各测点位置布置如图6所示，其中每榀框架X向布置5个测点；Y向布置4个测点；Z向布置7个测点，共16个测点。

图6 测点布置图

2.3测点工况

为了测试整个框架结构的振动特性，测量按落锤振动和平时振动(无落锤振动)分别进行测量，测量工况表如下。

测试工况表

序号

   

工况测试内容

   

测试时间

   

测试对象

   

备注

   

1

   

落锤振动

   

100分钟

   

③轴框架

   

需要按平时工作频率落锤，加传感器安装时间约需4小时

   

2

   

平时

   

60分钟

   

③轴框架

   

包括传感器安装时间，加传感器安装时间约需4小时

   

3

   

落锤振动

   

100分钟

   

④轴框架

   

需要按平时工作频率落锤，加传感器安装时间约需4小时

   

4

   

平时

   

60分钟

   

④轴框架

   

包括传感器安装时间，加传感器安装时间约需4小时

   

由于传感器数量及数据采集仪通道限制，进行现场测试时每次只能测1榀框架，按上表的时间计划每榀框架需要2天，2榀框架共需4天测试时间，在加上前期的准备工作，现场振动测试的时间约需要周。

3、理论分析

  通过对现场的调研，了解现场结构的基本参数、如框架结构的设计参数、主要荷载形式、落锤的振动状态等信息，进行结构建模、计算、及结果处理分析。

理论分析拟采用SAP2000大型有限元结构分析软件进行建模、计算、及分析结果处理。分析主要工况有：

①恒载作用下结构内力计算及最不利截面内力及变形分析；

②活载作用下结构内力计算及最不利截面内力及变形分析；

③结构固有振动模态、振型、周期分析计算；

④动力荷载作用下结构内力计算及最不利截面受力及变形分析。

上述理论计算分析的4项内容为振动测试后利用测到的加速度输入时程对结构进行计算分析。

4、项目实施时间安排

2012年3月12日— 4月30日    室内试验、建模分析和振动测试的实施

2012年5月1日— 5月8日    测试方案的确定及安装实施的部分前期准备

2012年5月9日— 5月20日     协调好时间进行现场振动测试

2012年5月20日— 6月10日     总结分析，形成分析报告

5、成果

通过对落锤框架理论计算分析和现场振动测试，预期可以得到：

① 通过对框架静力计算，得到结构在使用荷载下的受力状态，即构件应力状态和结构位移或挠度；

② 通过对框架模态分析，得到结构在设计理性状态下结构的周期、模态及振型；

③ 通过对框架现场振动测试，得到非落锤及落锤作用下结构的前2阶周期、振型即模态；

④ 通过对框架现场振动测试，得到非落锤及落锤作用下结构的构件应力状态及结构位移或挠度关键部位；

⑤ 通过振动测试时程数据进行动力计算，得到结构在现有落锤状态下动力时程计算结果；

⑥ 通过振动测试结果和结构理论计算分析对比，得到结构在现有落锤状态下结构安全评价；

⑦ 通过整体的理论计算和振动测试分析，为后续健康监测提供详实数据和可靠的保证；

⑧ 通过对项目总结，拟计划发表2-3篇国家级刊物的有质量的论文。

6、测试配合工作

① 需要委托方在厂房附近20米的范围内提供220V测试电源一个；

② 屋架、立柱传感器安装需要委托方配合完成，需要行车配合各榀屋架的传感器安装及布线工作；

③ 在测试厂房无落锤跌落时的环境本底振动时，需要周围有振动的生产工作停止，在测试厂房有落锤跌落振动时，每榀屋架需要行车吊起钢球然后脱磁自由跌落（约3～6次）。