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4.2 结构振动分析数值计算方法


4.2.1  采用数值计算方法进行结构振动分析时,应符合下列规定:

    1  在谐波、周期性或频段较集中的振动荷载作用下,可在频域内采用传递函数方法进行结构振动分析;

    2  在非稳定、非周期或频率成分比较复杂的振动荷载作用下,以及对受力复杂的结构进行动力分析,宜在时域内采用动力时程分析方法进行结构振动分析。

4.2.2  计算结构振动响应时,宜在振动荷载扫频区范围进行计算,并应符合下列规定:

    1  当结构主导振型频率在扫频区范围内时,振动荷载频率取值间隔不宜大于0.5Hz,并应涵盖所有扫频区范围内的结构频率;

    2  当结构一阶振型频率高于扫频区频率最大值时,振动荷载频率可取扫频区频率最大值;当结构主导振型最高频率低于扫频区频率最小值时,振动荷载频率可取扫频区频率最小值。

4.2.3  振动荷载扫频区频率最大值和最小值应按下列公式计算:

    式中fe,min——扫频区频率最小值(Hz);

           fe,max——扫频区频率最大值(Hz);

           fe——设备的振动荷载频率(Hz);

           ε——扫频参数,按表4.2.3确定。

4.2.4  结构动力特性和振动响应的数值分析可采用有限单元法,计算单元的选取应符合下列规定:

    1  结构整体水平振动应取独立结构单元进行计算,建筑物与附属建筑或构筑物相连时,应计入附属结构的影响;

    2  楼盖竖向振动计算应取独立结构单元进行计算;当不计入层间传递时,可取振动荷载作用的楼层分别计算。

条文说明

4.2  结构振动分析数值计算方法

4.2.1  本条针对振动荷载动力特性不同,要求采用适合的计算方法。对于谐波、周期性或者频段比较集中的振动荷载作用,稳态响应振动分析可在频域内采用传递函数方法计算;对于非稳定、非周期或者频率成分比较复杂的振动荷载作用,振动分析宜在时域内采用动力时程分析方法进行计算。其中动力时程分析方法是基于直接输入动力荷载求解结构振动响应的直接方法。

4.2.2、4.2.3  这两条从结构自振频率和振动荷载频率的相互关系出发,给出结构振动计算的扫频方法计算规定。在结构动力计算过程中,计算模型与原始数据(刚度、质量等)很难和实际结构完全相符,考虑到工业建筑的自振频率的多阶特征以及可能的密集特征,加上计算的可能偏差、房屋使用时结构自振频率变化的可能性,以及设备运行的振动荷载频率变化可能性,要求采用动力设备的扰频变化方法,扫频计算找出结构共振的可能性,确保结构安全适用。

    结构主导振型一般可取振型质量参与系数大于5%的振型。

    另外,对于工作频率fe变动的机器,在计算fe,min时应采用fe的最小值,计算fe,max时应采用fe的最大值。

4.2.4  结构振动分析应选取独立的结构单元进行计算,其中应包括相关的附属结构;另外,有限元模型尚应考虑填充墙等非结构构件对于整体刚度的影响。

    计算设备荷载引起的本层楼盖竖向振动响应时,计算模型可仅取本层楼盖进行分析。计算设备荷载引起的其他楼层楼盖竖向振动响应时,计算模型宜取整体结构进行分析。

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工业建筑振动控制设计标准 GB50190-2020
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