【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于土木工程結構防微振，具體涉及一種廠房結構防微振優化設計方法。
技術介紹
1、隨著時代的發展，現代高科技產品對生產和加工的精密程度有了越來越高的要求，尤其是芯片、面板等電子產品。用于生產這些產品的設備往往需要微米甚至納米級的精度，在這樣的條件下，環境帶來的細微振動都有可能對設備產生很大的影響，嚴重時還可能會影響儀器設備的正常使用，降低儀器的使用壽命，影響產品的加工精度，導致產品成品率降低。因此，對于這類產品的生產廠房，防微振設計具有十分重要的意義，也是廠房設計和規劃中的重要考慮因素。
2、在廠房防微振設計中，通過對結構方案進行優化設計，提高結構自身的抗微振能力，往往不需要任何附加的子系統，在經濟性方面具有顯著的優勢，是防微振設計的首選方案。然而，目前我國在結構防微振設計領域開展研究工作的時間不長，相關技術尚不成熟，主要存在以下問題：
3、1)缺乏系統的防微振設計理論與方法；
4、2)相關技術不夠成熟，導致許多工程項目的設計規劃要依賴于國外的咨詢機構，進而造成了很高的項目設計成本；
5、3)目前的廠房結構設計偏于保守，導致結構構件尺寸往往較大，廠房建設的經濟性有待提高。
6、隨著我國電子科技產業的發展，相關的工業廠房的需求量不斷提高，并且對廠房的防微振能力也提出了更高的要求。因此，廠房結構的防微振優化設計對于提高廠房項目建設的經濟性，加強我國廠房結構設計相關的技術水平，促進我國高精尖產業的發展具有重要意義。
技術實現思路p>
1、針對上述現有技術存在的問題，本專利技術提供一種廠房結構防微振優化設計方法，該方法綜合的考慮結構中梁、板、柱等構件的耦合效應和對微振響應的影響特點，系統且高效的對廠房結構進行迭代優化設計，使設計結果滿足防微振的要求的同時具有較好的經濟性。
2、本專利技術提出的一種廠房結構防微振優化設計方法，包括以下步驟：
3、步驟1、測量廠房擬建外環境的加速度響應，進行頻域分析；
4、步驟2、根據廠房建筑要求和防微振水準要求，進行廠房結構布置；
5、步驟3、建立廠房結構的有限元模型，將測得的環境加速度響應作為輸入激勵，時程分析計算結構各點的速度響應；
6、步驟4、選取目標數量的具有代表性的點；
7、步驟5、對所選點速度響應進行1/3倍頻程分析，將水平方向的速度響應與設計要求的微振響應限值進行比較，根據比較結果調整廠房結構的柱的截面尺寸，并重新計算水平方向速度響應；
8、步驟6、將豎向速度響應與設計要求的微振響應限值進行比較，根據比較結果調整廠房結構的梁、板的截面尺寸，并重新計算豎向速度響應；
9、步驟7、判斷水平方向的速度響應和豎向速度響應是否均滿足設計要求的微振響應限值，若否，則返回步驟5，直至滿足設計要求。
10、進一步地，所述步驟5中，將水平方向的速度響應與設計要求的微振響應限值進行比較，根據比較結果調整廠房結構的柱的截面尺寸的步驟包括：
11、判斷水平方向的速度響應是否滿足設計要求的微振響應限值：
12、若否，則加大柱截面尺寸；
13、若是，且低于限值的預設比例，則減小柱截面尺寸。
14、進一步地，所述步驟6中，將豎向速度響應與設計要求的微振響應限值進行比較，根據比較結果調整廠房結構的梁、板的截面尺寸的步驟包括：
15、判斷豎向速度響應是否滿足設計要求的微振響應限值：
16、若否，則加大超限點處的梁、板的截面尺寸；
17、若是，且低于限值的預設比例，則減小梁、板的截面尺寸。
18、進一步地，所述步驟6中，板厚與梁高的目標比值為1/2-1/1；當豎向速度響應不滿足設計要求的微振響應限值時，提高板的厚度。
19、增大板厚能夠更為有效的對結構微振進行控制，并且保障了梁、板尺寸的合理性。
20、進一步地，所述步驟6中，梁截面寬度和高度的目標比值為1/4-1/2。
21、進一步地，所述步驟6中，調整廠房結構的梁、板的截面尺寸時，若加大梁、板的截面尺寸后，所選點的1/3倍頻程最大速度響應出現增大的情況，則調整梁的截面尺寸，分析速度響應是否能減小，若能減小，則以此作為梁的截面尺寸繼續分析。
22、若增大梁、板的截面尺寸后，最大響應出現增大的情況，表明可能存在共振現象，通過調整梁的截面尺寸，能夠使結構較好的避開環境激勵的共振范圍，從而有利于提高結構的經濟性。
23、進一步地，所述步驟3中的有限元分析中，外界激勵以所述廠房結構的豎向構件底部的加速度邊界條件的形式輸入。
24、與現有的大質量法和大剛度法等方法相比，該方法的計算結果能夠更好的反映實際結構的微振響應，并且可以避免數值計算中的病態和穩定性問題。
25、進一步地，所述豎向構件包括廠房結構的柱和剪力墻。
26、進一步地，所述步驟1包括：通過加速度傳感器測量廠房擬建處環境的水平方向加速度響應和豎向加速度響應，采樣頻率不低于160hz，對采集數據進行頻域分析。
27、與位移和速度相比，環境激勵的加速度響應更易于測量，且測量精度較高。由于環境激勵主要頻域范圍在0～80hz之間，因此采樣頻率不宜低于160hz，以保障頻域分析結果能夠覆蓋足夠的頻域范圍。
28、進一步地，所述步驟3中，測量激勵所采用的測點覆蓋廠房擬建地點四周，并且涵蓋環境振動中的多個工況，每個測點分別記錄兩個正交的水平方向和豎直方向的激勵，從中選取頻譜特征最不利的激勵作為輸入激勵。
29、由于結構優化設計過程中涉及到分別考慮水平和豎向響應的過程，該方法測得的環境激勵能夠使計算結果具有更好的可靠性，并且更加貼近實際。
30、本專利技術的有益效果是：
31、1)提出了較為系統的廠房結構防微振優化設計方法。
32、2)在結構優化設計中綜合考慮了梁、板、柱等構件，能夠更為全面的對結構進行優化，從而更好的提高結構的經濟性。
33、3)考慮了不同類型構件對結構微振響應的影響特點，迭代設計的速度往往更快，提高了設計的效率。
34、4)考慮到環境激勵引起的結構共振現象，能夠使結構較好的避開環境激勵的共振范圍，有利于提高結構的經濟性。
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1.一種廠房結構防微振優化設計方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述一種廠房結構防微振優化設計方法，其特征在于，所述步驟5中，將水平方向的速度響應與設計要求的微振響應限值進行比較，根據比較結果調整廠房結構的柱的截面尺寸的步驟包括：
3.根據權利要求1所述一種廠房結構防微振優化設計方法，其特征在于，所述步驟6中，將豎向速度響應與設計要求的微振響應限值進行比較，根據比較結果調整廠房結構的梁、板的截面尺寸的步驟包括：
4.根據權利要求3所述一種廠房結構防微振優化設計方法，其特征在于，所述步驟6中，板厚與梁高的目標比值為1/2-1/1；當豎向速度響應不滿足設計要求的微振響應限值時，提高板的厚度。
5.根據權利要求4所述一種廠房結構防微振優化設計方法，其特征在于，所述步驟6中，梁截面寬度和高度的目標比值為1/4-1/2。
6.根據權利要求3所述一種廠房結構防微振優化設計方法，其特征在于，所述步驟6中，調整廠房結構的梁、板的截面尺寸時，若加大梁、板的截面尺寸后，所選點的1/3倍頻程最大速度響應出現增大的情況，則調整
7.根據權利要求1所述一種廠房結構防微振優化設計方法，其特征在于，所述步驟3中的有限元分析中，外界激勵以所述廠房結構的豎向構件底部的加速度邊界條件的形式輸入。
8.根據權利要求7所述一種廠房結構防微振優化設計方法，其特征在于，所述豎向構件包括廠房結構的柱和剪力墻。
9.根據權利要求1所述一種廠房結構防微振優化設計方法，其特征在于，所述步驟1包括：通過加速度傳感器測量廠房擬建處環境的水平方向加速度響應和豎向加速度響應，采樣頻率不低于160Hz，對采集數據進行頻域分析。
10.根據權利要求1所述一種廠房結構防微振優化設計方法，其特征在于，所述步驟3中，測量激勵所采用的測點覆蓋廠房擬建地點四周，并且涵蓋環境振動中的多個工況，每個測點分別記錄兩個正交的水平方向和豎直方向的激勵，從中選取頻譜特征最不利的激勵作為輸入激勵。
...【技術特征摘要】
1.一種廠房結構防微振優化設計方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述一種廠房結構防微振優化設計方法，其特征在于，所述步驟5中，將水平方向的速度響應與設計要求的微振響應限值進行比較，根據比較結果調整廠房結構的柱的截面尺寸的步驟包括：
3.根據權利要求1所述一種廠房結構防微振優化設計方法，其特征在于，所述步驟6中，將豎向速度響應與設計要求的微振響應限值進行比較，根據比較結果調整廠房結構的梁、板的截面尺寸的步驟包括：
4.根據權利要求3所述一種廠房結構防微振優化設計方法，其特征在于，所述步驟6中，板厚與梁高的目標比值為1/2-1/1；當豎向速度響應不滿足設計要求的微振響應限值時，提高板的厚度。
5.根據權利要求4所述一種廠房結構防微振優化設計方法，其特征在于，所述步驟6中，梁截面寬度和高度的目標比值為1/4-1/2。
6.根據權利要求3所述一種廠房結構防微振優化設計方法，其特征在于，所述步驟6中，調整廠房結構的梁、板的截面尺寸時，若加大梁...
【專利技術屬性】
技術研發人員：魯正，李盛，周仲煜，蔡明利，劉詩瑤，尚樂樂，
申請(專利權)人：中建三局第一建設工程有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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