朝花夕拾、老生常談，振動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性影響是一個(gè)古老的話題。我們?cè)趯?shí)際的廠房結(jié)構(gòu)鑒定中，經(jīng)常會(huì)碰到這一類難題，振動(dòng)對(duì)廠房結(jié)構(gòu)的安全性究竟有多大影響，是否能夠定量衡量。本文依據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50144-2019給出的原則，嘗試通過結(jié)構(gòu)振動(dòng)損傷檢查、結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)和結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性測(cè)試、結(jié)構(gòu)振動(dòng)應(yīng)力測(cè)試和考慮振動(dòng)影響的安全結(jié)構(gòu)分析計(jì)算來綜合考慮落錘沖擊振動(dòng)對(duì)廠房結(jié)構(gòu)安全性的影響。拋磚引玉，請(qǐng)大家一起來關(guān)注和研究這個(gè)問題。一、工程概況某鋼渣熱潑間的結(jié)構(gòu)形式為單層鋼排架結(jié)構(gòu)，包含柱子系統(tǒng)、吊車梁系統(tǒng)、屋蓋系統(tǒng)和圍護(hù)系統(tǒng)。該結(jié)構(gòu)在202-203軸，207-208軸區(qū)域，各有一臺(tái)工作吊車，吊車通過電磁鐵將5t落錘吊起18m~20m，后落錘自由落體，錘擊下方大塊鋼渣，將大塊鋼渣擊碎進(jìn)行處理。錘擊過程產(chǎn)生一定沖擊荷載，對(duì)廠房排架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的振動(dòng)。為查明振動(dòng)對(duì)廠房結(jié)構(gòu)安全性的影響。根據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50144-2019附錄F的規(guī)定，本文進(jìn)行一系列的振動(dòng)檢查、檢測(cè)和測(cè)試研究。二、結(jié)構(gòu)振動(dòng)情況調(diào)查2.1調(diào)查振動(dòng)對(duì)上部承重結(jié)構(gòu)的影響范圍在結(jié)構(gòu)布置檢查的基礎(chǔ)上，調(diào)查振動(dòng)對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響范圍，明確振動(dòng)專項(xiàng)評(píng)估的重點(diǎn)檢查檢測(cè)范圍。2.2檢查振動(dòng)對(duì)人員正?；顒?dòng)、設(shè)備儀器正常工作以及結(jié)構(gòu)的影響情況檢查振動(dòng)對(duì)人員正?；顒?dòng)、設(shè)備儀器正常工作以及結(jié)構(gòu)的影響?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，振動(dòng)對(duì)人員正?；顒?dòng)、設(shè)備正常工作影響較小，吊車能夠正常運(yùn)行。2.3結(jié)構(gòu)振動(dòng)損傷檢查鋼結(jié)構(gòu)振動(dòng)損傷檢查檢測(cè)的內(nèi)容主要有：變形、裂紋等，對(duì)廠房鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷檢查，重點(diǎn)檢查振動(dòng)造成的損傷?，F(xiàn)場(chǎng)檢查未發(fā)現(xiàn)振動(dòng)造成明顯的結(jié)構(gòu)損傷。三、結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)和結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性測(cè)試根據(jù)振動(dòng)對(duì)上部承重結(jié)構(gòu)的影響范圍調(diào)查結(jié)果，進(jìn)行2次振動(dòng)測(cè)試，包括202-203軸和207-208軸。①環(huán)境激勵(lì)測(cè)試；②落錘沖擊測(cè)試。表1各測(cè)點(diǎn)速度最大值、一階自振頻率、振動(dòng)計(jì)權(quán)速度級(jí)統(tǒng)計(jì)結(jié)果（202-203軸環(huán)境激勵(lì)）表2各測(cè)點(diǎn)速度最大值、振動(dòng)頻率統(tǒng)計(jì)結(jié)果（202-203軸落錘沖擊）備注：僅列出部分測(cè)試結(jié)果（1）本次振動(dòng)測(cè)試實(shí)測(cè)廠房結(jié)構(gòu)202-203軸和207-208軸的一階自振頻率均為2.44Hz（南北向），二階自振頻率均為3.41Hz（東西向）；落錘沖擊時(shí)，202-203軸下柱南北向和東西向的振動(dòng)頻率分別為9.27~12.21Hz和10.25~11.72Hz。（2）207-208軸落錘沖擊對(duì)地面的振動(dòng)響應(yīng)小于202-203軸，主要原因是207-208軸落錘區(qū)域四周存在鋼筋混凝土渣池圍擋，具備一定的地面隔振效果。但207-208軸排架柱的動(dòng)力響應(yīng)顯著大于202-203軸，207/2B上柱（標(biāo)高17.8m）南北向的振動(dòng)速度高達(dá)54.10mm/s。說明落錘沖擊對(duì)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)影響主要由于落錘荷載釋放后吊車本身的變形對(duì)排架結(jié)構(gòu)的沖擊，落錘砸向地面導(dǎo)致的地面振動(dòng)傳播對(duì)排架柱的影響較小。四、結(jié)構(gòu)振動(dòng)應(yīng)力測(cè)試

分別在以下兩種工況下對(duì)屋架下弦中點(diǎn)、排架柱腹板中性軸處、吊車梁跨中下翼緣處進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試：根據(jù)測(cè)試目的進(jìn)行2次振動(dòng)測(cè)試，對(duì)比分析空載運(yùn)行及滿載運(yùn)行下振動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)安全性的影響。屋架、吊車梁、排架柱應(yīng)力測(cè)試結(jié)果如下：圖1

203/2A-2B屋架下弦桿應(yīng)力曲線圖2

202-203/2A吊車梁下翼緣應(yīng)力曲線圖3

203/2B柱子上柱下柱應(yīng)力曲線圖4

203/2B柱子屋蓋肢和吊車肢應(yīng)力曲線備注：僅列出部分測(cè)試結(jié)果表3

廠房構(gòu)件振動(dòng)應(yīng)力根據(jù)實(shí)測(cè)廠房主要受力構(gòu)件的振動(dòng)應(yīng)力，包括屋架，吊車梁和柱子。統(tǒng)計(jì)這些重要構(gòu)件分別在落錘沖擊作用下產(chǎn)生的振動(dòng)應(yīng)力，并對(duì)振動(dòng)應(yīng)力與未發(fā)生振動(dòng)時(shí)靜力計(jì)算的構(gòu)件應(yīng)力進(jìn)行對(duì)比分析（求動(dòng)力系數(shù)），由上表結(jié)果來看，振動(dòng)對(duì)屋架的影響最大（達(dá)到9.41%），對(duì)吊車梁、柱子吊車肢和屋蓋肢的下柱有一定影響（4.40%~6.21%之間），但對(duì)屋蓋肢的上柱影響較?。?.01%~1.35%之間），基本可以忽略不計(jì)。五、屋架振動(dòng)撓度和排架柱振動(dòng)位移測(cè)試采用數(shù)字圖像法測(cè)試技術(shù)，在被測(cè)點(diǎn)設(shè)置靶標(biāo)，對(duì)屋架動(dòng)態(tài)撓度和柱子動(dòng)態(tài)位移進(jìn)行測(cè)試。5.1屋架振動(dòng)撓度測(cè)試結(jié)果圖5

203/2A-2B屋架跨中下弦動(dòng)態(tài)撓度曲線（落錘沖擊）圖6

203/2A-2B屋架跨中下弦撓度曲線（吊車運(yùn)行）5.2排架柱振動(dòng)位移測(cè)試結(jié)果圖7

柱子203/2B吊車運(yùn)行動(dòng)態(tài)位移曲線（落錘沖擊）圖8

柱子203/2B吊車運(yùn)行動(dòng)態(tài)位移曲線（吊車運(yùn)行）備注：僅列出部分測(cè)試結(jié)果根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50017-2017附錄B1.1的要求，在可變荷載作用下，屋架（桁架）的撓度不應(yīng)超過l/500，203/2A-2B屋架和207/2A-2B屋架振動(dòng)撓度均滿足國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50017-2017附錄B.2.1的要求，在冶金廠房或類似車間中設(shè)有A7、A8級(jí)吊車的廠房柱和設(shè)有中級(jí)和重級(jí)工作制吊車的露天棧橋柱，在吊車梁或吊車桁架的頂面標(biāo)高處，由一臺(tái)最大吊車水平荷載(按荷載規(guī)范取值)所產(chǎn)生的計(jì)算變形值，不宜超過Hc/1250，柱子203/2B和柱子207/2B的動(dòng)態(tài)水平位移均滿足國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。06振動(dòng)安全性結(jié)構(gòu)分析驗(yàn)算根據(jù)結(jié)構(gòu)振動(dòng)應(yīng)力測(cè)試結(jié)果，按照同類型桿件動(dòng)力系數(shù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)其他桿件靜力計(jì)算結(jié)果進(jìn)行調(diào)幅（考慮振動(dòng)影響），即可得到振動(dòng)影響下結(jié)構(gòu)安全性分析驗(yàn)算結(jié)果：表4廠房排架柱承載力驗(yàn)算結(jié)果（考慮振動(dòng)影響）備注：其他吊車梁、屋架等靜力驗(yàn)算結(jié)果未列出經(jīng)驗(yàn)算，排架柱、吊車梁和屋架在振動(dòng)影響下的結(jié)構(gòu)靜力承載能力均滿足國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。七、結(jié)語根據(jù)振動(dòng)專項(xiàng)評(píng)估結(jié)果，振動(dòng)對(duì)該廠房安全性影響有限，排架柱、吊車梁和屋架在振動(dòng)影響下的結(jié)構(gòu)靜力承載能力均滿足國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。但是其他廠房安全性評(píng)估需要注意的是：（1）在對(duì)振動(dòng)專項(xiàng)評(píng)估時(shí)，不能僅僅進(jìn)行結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)和結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性測(cè)試，具備測(cè)試條件的情況下，還應(yīng)該對(duì)結(jié)構(gòu)主要受力構(gòu)件的振動(dòng)應(yīng)力和動(dòng)態(tài)位移進(jìn)行測(cè)試，統(tǒng)計(jì)得出動(dòng)力系數(shù)，并對(duì)其他構(gòu)件的抗力與荷載效應(yīng)比(R/γ0S)進(jìn)行調(diào)幅。（2）落