技术|中冶检测—工业建筑异常振动诊治技术体系

01

技术背景

工业建筑是我国国民经济发展的基础，我国既有工业建筑存量已高达120亿平方米，包括工业建筑物和构筑物，类型丰富多样，涵盖了工业生产各个门类。其调研结果表明：既有工业建筑结构普遍存在明显的振动问题，不但会影响工业建筑结构安全和服役寿命，更会对工业产品质量控制带来极为不利的影响。振动问题若不能有效解决，将严重制约我国工业发展，影响建筑结构安全和制造业升级换代。

02

研究历史

中冶检测认证有限公司（以下简称中冶检测，隶属于中冶建筑研究总院有限公司）是国内最早从事工业建筑振动诊治技术研究的科研单位之一，近十年来解决煤炭、电力、冶金、石化等领域建筑工程振动问题 100 多项，积累了丰富的工业建筑振动测试与治理经验；中冶检测积极开展振动控制领域的研究与应用工作，掌握了工业建筑动力学响应分析方法，并针对工业建筑生产环境提出了一系列减振、隔振措施，与必创公司共同合作研发了三向无线加速度传感器；中冶检测还主编或参编了《建筑工程振动容许标准》《工业建筑振动荷载规范》《机器动荷载作用下建筑物承重结构的振动计算和隔振设计规程》《工业建筑振动检测与评价技术规程》等多项工程振动诊治相关的国家、行业或团体标准；作为主要参与单位，出色完成了国家重点研发计划课题（十三五课题）“既有工业建筑结构振动控制技术研究”，该成果获得中冶集团科技进步一等奖。中冶检测正致力于工业建筑振动检测、振动影响评价及控制技术的深入研究，形成了成套的工业建筑异常振动诊治技术，积累了丰富的工程应用经验。

03

技术体系

中冶检测工业建筑振动诊治团队以受各类机械设备振动及物料运输（反应）影响的工业建筑作为研究对象，进行既有工业建筑结构振动影响全面调查、振源调查、理论分析、现场试验与测试，开展既有工业建筑结构振动检测、振动影响评价及振动控制技术研究，形成了振动荷载的确定方法、振动检测与评价方法以及成套的既有工业建筑异常振动诊治与控制技术。技术成果纳入了国家相关标准及学术专著，不断进行工程应用和产业化推广，取得了显著的社会效益和经济效益。技术体系参见图1。

图1：工业建筑异常振动诊治技术体系

3.1

建立了复杂振源与振动荷载理论体系

针对多数动力设备激振力测试困难，无法直接获得振动荷载的现状，充分考虑多种类型机械动力特征、偏心距等不同参数，在基础振动响应实测、时频域反复修正、数值与理论解正反向推演研究的基础上，形成了物料运输、物料反应、多点激励等复杂动力荷载的识别方法，实现了复杂动力荷载的准确输入，提出准确的振动荷载简化计算公式，为结构动力分析、功能性与安全性评价、振动控制的准确有效提供了前提保证，显著提升了工业建筑振动控制效果，填补了我国工业建筑振动荷载标准缺失的空白。

图2：大型机械振动荷载施加与振动分析结果推演

3.2

创建了异常振动诊治与影响评价方法

基于功能性与安全性要求，提出了工业建筑在物料反应、动力设备激励下的振动检测和评价方法，创建了适用于工业建筑振动故障分析的“三七”诊治方法和“三三”动力分析方法，形成了保证计算模型准确、动力荷载准确、控制措施有效的既有工业建筑结构动力计算与振动影响评价技术，解决了既有工业建筑结构振动故障诊断与性能评估的关键技术难题。

图3：工业建筑动力计算仿真模拟

图4：治理方案有效性验证—动力响应时程曲线

3.3

形成了振动控制及性能提升技术体系

建立了适应于设备基础、物料运输系统、高耸结构和传统工业厂房的吸振减振技术，形成了既有工业建筑结构振动控制技术体系，解决了既有工业建筑结构整体振动控制与性能提升的关键技术难题，完成了多项振动控制应用示范工程。

图5: 高耸结构TMD吸振技术应用

图6: 基于改变结构特性的钢结构厂房振动控制技术应用

04

科技成果与应用推广

近年来，中冶检测工业建筑振动诊治团队发表振动诊治类学术论文80余篇，主编或参编振动诊治类标准7部，获得振动诊治技术相关的专利12项，出版振动诊治相关的学术专著4部，承担振动诊治相关的国家课题2项，获得2项振动诊治技术相关的省部级奖。

中冶检测研发的工业建筑异常振动诊治技术已广泛应用于冶金（马钢、首钢、武钢、凌钢、宝钢、梅钢等）、石化（燕山石化、镇海炼油厂等）、机械（一汽、长客、锡柴）、煤炭（神东、宁煤、山西鲁能等）、电力（大唐、华电、华能、国电、神华等）等行业的振动诊治工程，成功地解决了百余项因共振、结构性能退化、设备老化、生产工艺改造升级等原因产生的异常振动诊治问题。

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