电子厂房防微振设计的发展与问题研究

随着电子信息产业的发展,工业电子厂房增多,产品向精密化发展。对电子厂房的设计提出了更高的求,本文阐述了微电子厂房防微振设计的发展,提出了防微振设计的方法,为以后类似研究问题提供参考。
关键词微电子厂房微振

1、当今电子厂房防微振设计的发展状况
对于精密仪器的防微振控制,国内外进行了诸多研究。目前微振控制的研究主集中在主动控制、被动控制、混合控制以及隔振平台等。我国对防微振的研究及工程实践始于20世纪60年代初,起步较晚、发展较慢。国外建筑结构隔振和测试分析发展较早,技术和方法都相对较成熟,但在防微振设计上还没有一套完善的系统理论,在结构的微振测量上缺乏智能化的分析系统。其原因很多,首先在于环境振动的随机性。受随设备类型、场地条件影响。其次在于结构在环境振源激励下响应复杂,控制结构微振,必须研究结构防微振性能,提出合理的防微振方案。
2、微电子厂房防微振设计
本研究依托是陕西西安中越微电子有限公司厂房,本厂房是一所以集成电路、设计、制造和技术服务等等的综合性厂房。该厂房为钢筋混凝土框架结构,如图所示厂房结构模型。
从工程研究中得出防微振设计从以下几个方面来考虑。
(1)从消除振源考虑。消除或减弱振源,这是最彻底和最有效的方法。因为受控对象的响应是由振源激励引起的,振源消除或减弱,响应自然也消除或减弱。
(a)在厂址选择时尽量避开周围设有较大振源、噪声和光源,也适当远离铁路和公路干线,避免较大的地脉动干扰,并尽可能利用有利地形,减少振动影响。
(b)车间的合理布置,对于减小车间内振源对精密设备的干扰,也是一种有效而经济的办法。厂区内的大型振动设备应尽量布置在厂区一端或边缘地带,并与精密和仪器区域保持必距离。
(c)将动力设备和精密仪器分别置于楼层中不同的结构单元内,如设置在缝(伸缩缝、沉降缝、抗震缝)的两侧,这样振源的传递路线比直接传递长得多,对振动有一定隔离效果。
(d)注意精密室的地坪设计,为了避免室内工作人员的走动影响精密仪器和设备的正常工作,一般采用刚性的混凝土或水磨石地坪,采用木地板时,将木地板用热沥青与地坪直接粘贴。
(2)隔振通常在振源与受控对象之间串加一个子系统来实现隔振,用以减小受控对象对振源激励的响应。
(a)采用大型基础。激励的参数是可变的、或是在设计时不能预先准确确定,这种大质量的减振基础在实际工程中就被广泛采用。该系统是用大于机器质量3~5倍以上的基础质量作为辅助质量,随振动体共同振动,消除振动能量以达到减振的目的。
(b)设置波障(如隔振沟、桩排)。防振沟可以设置在精密间的周围,亦可设在精密设备基础的四周,以免自身的水平扰力而增大基础回转及摇摆振动。对较低频率的振源,由于其波长,振动绕过防振沟底部传过去,就起不到减振作用,安排沟时,考虑振源深度。
(c)采用隔振元件。结构之间增加柔性环节,使结构传激振或运动激振降低。①积极隔振(隔力)积极隔振指振动设备的隔振,即精密仪器和平台之间设置隔振器以减少机器振动,也就是减少振动输出。②消极隔振(隔幅)消极隔振是指将精密仪器设置在隔振器上,使得通过地基土(或结构)传来的振动大为减小,也就是减少振动的输入。振幅可以是隔振对象的绝对振幅或隔振对象相对于基础的振幅。
(d)修改结构。它实际上是通过修改受控对象的动力学特性参数使振动满足预定的求,不需附加任何子系统的振动控制方法。
(e)阻尼减振。它可使沿结构传递振动能量衰减;还可减弱共振频率附近的振动。从减振角度看,就是将机械振动能转变为热能或其它可以损耗的能量,从而达到减振目的。在受控对象上附加阻尼器或阻尼元件,通过消耗能量使响应最小,也常用外加阻尼材料的方法来增大阻尼。如沥青、软橡胶或其它高分子涂料。
3、研究可能会遇到的问题
微电子厂房的防微振设计在以后的研究中可能回遇到以下问题。
(1)微振动响应的实测结果偏差
现有微振测量采取数据时还有很多误差,其中不仅包括仪器误差,而且还包括测量误差。如现有的规程主适用于场地测量,在本项中针对建筑结构的微振动测量有效性还需讨论,且现有微振测量一直局限在对建筑结构x、y、z三方向的振动加速度,频率测量,但对于结构测点角加速度没有系统的测量和分析等。
(2)微振动响应的主结构参数对结构影响研究
影响微振动的结构参数包括刚度、阻尼和质量等,其对结构微振动响应的影响规律如何,仍需做进一步的研究。
(3)微振动仿真分析方法的选择
微振动仿真分析方法很多,如何能通过计算机建模,使模型的响应与实测响应尽可能接近,以及在在具有隔振措施的情况下,仍需做进一步的研究。
(4)多点激振的研究方法
在遇到微小振动时,都会对结构或者仪器设备有所影响,并且这样的影响不是瞬间的,因为波有个传递的过程,会造成近点已振,远点未振的效果,也就是多点激振。这对房屋结构和生产的产品质量会造成影响。
4、结论
本文重点介绍了防微振设计的方法。首先从消除震源来考虑,其次是隔振,最后从自身的结构形式来减少微电子厂房的微振动效应。文中提出防微振设计会遇到的问题,及厂房防微振设计研究方向,为以后类似的研究提供指南。

参考文献
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