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建筑工程容許振動(dòng)標準簡(jiǎn)介論文
國家標準《建筑工程容許振動(dòng)標準》是根據中華人民共和國住房和城鄉建設部下達的標準編制任務(wù)，由中國機械工業(yè)集團有限公司會(huì )同有關(guān)設計、勘察、科研、教學(xué)、管理等單位組成標準編制組，用時(shí)兩年完成了標準的報批稿。
1標準編制的目的
建筑工程中的振動(dòng)問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視：如果振動(dòng)過(guò)大，會(huì )影響建筑結構的安全、機器設備的正常工作、儀器儀表的測量精度、工作人員的身體健康以及對環(huán)境的污染。在我國工程設計中還沒(méi)有一個(gè)統一的建筑工程容許振動(dòng)標準。許多情況下，設計人員由于找不到設計依據而參照國外標準或手冊，而國外標準和手冊的工程和測試背景與我國又有所不同，造成了設計的不準確。盡管我國現行國家標準中有多本也涉及到容許振動(dòng)標準，但標準的確定還不全面、不完善，甚至相互矛盾，如很多標準給出的容許振動(dòng)標準沒(méi)有明確是時(shí)域范圍還是頻域范圍，沒(méi)有明確是峰值還是均方根值，沒(méi)有明確控制點(diǎn)位置，沒(méi)有區分是隔振還是非隔振時(shí)的容許振動(dòng)標準，應用時(shí)會(huì )產(chǎn)生很大的差異。
針對目前國內建筑振動(dòng)工程設計中的常見(jiàn)情況，編制了國家標準《建筑工程容許振動(dòng)標準》，編制的原則，闡述了標準編制的目的、簡(jiǎn)要過(guò)程和文獻標志碼：A。盡可能全面地給出各種工況下的容許振動(dòng)標準值,明確了其適用范圍和取值標準，為工程設計提供可靠的依據。
2標準的基本規定
一般情況下精密儀器及設備采用的容許振動(dòng)標準，應由設備制造廠(chǎng)家提供，或由技術(shù)人員研究提出，或通過(guò)試驗確定；當設備制造廠(chǎng)家和技術(shù)人員不能提供且無(wú)法進(jìn)行試驗時(shí)，按本標準采用。標準對振動(dòng)測試方法和振動(dòng)控制點(diǎn)的位置，特別對測試儀器、測試系統、振動(dòng)頻率范圍等作了明確規定，明確了數據分析的方法，避免了由于數據分析方法的差異而對最終結果產(chǎn)生影響。本標準中將測試方法、評價(jià)指標和容許振動(dòng)標準形成了一個(gè)完整的評價(jià)體系。
3精密儀器及設備的容許振動(dòng)標準
本標準根據現行相關(guān)國家標準、iso國際標準、通用標準曲線(xiàn)以及設備制造商提供的儀器設備標準，結合長(cháng)期的試驗研究結果，對常用精密儀器及設備進(jìn)行了重新分類(lèi)和補充，劃分為精密加工設備、計量與檢測儀器、顯微鏡、電子工業(yè)儀器與設備、光學(xué)加工及檢測設備、三坐標測量機共6類(lèi)。針對各類(lèi)精密儀器和設備，明確了時(shí)域或頻域范圍、峰值或均方根值的取值方法，其中有部分精密儀器和設備的容許振動(dòng)標準是首次提出來(lái)的。
4動(dòng)力機器基礎的容許振動(dòng)標準
動(dòng)力機器基礎的種類(lèi)很多，根據現有國家和行業(yè)標準統計，本標準劃分為11類(lèi)，B卩：壓縮機基礎、汽輪發(fā)電機組和重型燃氣輪機基礎、鍛錘基礎、壓力機基礎、破碎機和磨機基礎、發(fā)動(dòng)機基礎、振動(dòng)試驗臺基礎、通用機械基礎、紡織機基礎、金屬切削機床基礎、冶金振動(dòng)篩和乳機基礎。動(dòng)力機器基礎設計的目的是要把基礎的振動(dòng)控制在容許范圍內，以滿(mǎn)足機器正常運轉、保證操作人員正常工作和身體健康、對周?chē)ǎ嫞┲锖蛢x器設備沒(méi)有不良影響。目前，國內外關(guān)于動(dòng)力機器基礎相關(guān)標準很多，一些標準是從某一側面來(lái)考量的，不夠全面。本標準的制定是在研究國內外大量標準的基礎上，結合我國現有的科研成果和設計方法，經(jīng)過(guò)反復對比分析，較全面的考量了振動(dòng)影響的各種因素，提出的指標更加合理和適用。
4.1.壓縮機基礎
壓縮機基礎的設計除了我國現行《動(dòng)力機器基礎設計規范》（GB50040-1996)和《隔振設計規范》（GB50463-2008)外，在人員感知方面，有《動(dòng)力設備基礎》（ACI351.3R-04)、《動(dòng)力設備基礎第1部分：往復式設備基礎》（BSCP2012-1)等；在機器正常運行方面，有《在非旋轉部件上測量和評價(jià)機器的機械振動(dòng)》（GB/T6075系列）等；在對建筑物影響方面，有《機械振動(dòng)與沖擊建筑物的振動(dòng)振動(dòng)測量及其對建筑物影響的評價(jià)指南》（GB/T14124-2009)、《建筑物振動(dòng)的評價(jià)與測量第2部分：地面產(chǎn)生振動(dòng)的破壞等級》（BS7385-2)、《動(dòng)力設備基礎第1部分：往復式設備基礎》（BSCP2012-1)、《結構振動(dòng)第3部分：振動(dòng)對結構的影響》（DIN4150-3)。本標準的制定綜合考慮了各種因素。
4.2汽輪發(fā)電機組與重型燃氣輪機基礎
其容許振動(dòng)值的確定，主要考慮以下因素。
(1)汽輪發(fā)電機組基礎的容許振動(dòng)標準和計算相關(guān)規定是根據現行國家標準《動(dòng)力機器基礎設計規范》（GB50040-1996)的規定確定。我國《動(dòng)力機器基礎設計規范》的總體要求概括來(lái)說(shuō),就是在機器額定轉速的±25%頻率范圍內，擾力值取機器轉子重量的0.2倍，對汽輪發(fā)電機基礎進(jìn)行強迫振動(dòng)響應分析，基礎的容許振動(dòng)值采用容許振動(dòng)位移控制，位移峰值不大于20JUI1。我國《動(dòng)力機器基礎設計規范》頒布實(shí)施至今已有十幾年，大量的工程實(shí)踐證明《動(dòng)力機器基礎設計規范》是可靠、適用的。
國外主要國家和汽輪機制造廠(chǎng)家均采用ISO標準。機器動(dòng)擾力的取值規定參照ISO1940-1-2003《機械振動(dòng)恒態(tài)（剛性)轉子平衡品質(zhì)要求第1部分：規范與平衡允差的檢驗》（GB/T9239.1_2006)�；A的容許振動(dòng)限值規定參照ISO10816-2《在非旋轉部件上測量和評價(jià)機器的機械振動(dòng)第2部分：50MW以上陸地安裝的大型汽輪發(fā)電機組》（GB/T6075.2-2002)。ISO標準采用4個(gè)評價(jià)區域對機器振動(dòng)進(jìn)行評價(jià)。
綜合比較動(dòng)擾力和振動(dòng)位移限值，我國《動(dòng)力機器基礎設計規范》的振動(dòng)控制要求與ISO標準平衡等級G6.3相當，而比ISO標準推薦采用的平衡等級G2.5要嚴格得多。
(2)由于目前我國現行規范沒(méi)有彈簧隔振汽輪發(fā)電機組基礎的振動(dòng)限值規定，簡(jiǎn)單套用我國《動(dòng)力機器基礎設計規范》的規定不盡合理。本標準的容許振動(dòng)值參考了GB/T6075.2-2002《在非旋轉部件上測量和評價(jià)機器的機械振動(dòng)第2部分：50MW以上陸地安裝的大型汽輪發(fā)電機組》（ISO10816-2),該標準被國內外主要汽輪發(fā)電機制造商和彈簧制造商所認可，并在國內外工程中普遍使用。
在ISO標準中，彈簧隔振汽輪發(fā)電機組基礎與非隔振基礎的振動(dòng)控制要求沒(méi)有區別。本標準彈簧隔振基礎的振動(dòng)控制限值比普通基礎有所放松，當平衡等級取ISO標準推薦的G2.5時(shí)，彈簧隔振汽輪發(fā)電機組基礎的振動(dòng)限值與我國《動(dòng)力機器基礎設計規范》普通基礎相比，放大約1.1倍。
4.3鍛錘基礎
鍛錘未安裝隔振裝置時(shí)鍛錘基礎的容許振動(dòng)位移和容許振動(dòng)加速度，是根據現行國家標準《動(dòng)力機器基礎設計規范》（GB50040-1996)確定的。鍛錘安裝隔振裝置時(shí)，鍛錘隔振基礎的容許振動(dòng)位移參照現行國家標準《隔振設計規范》(GB50463-2008)。為了保證自由鍛錘在塊體基礎下安裝隔振裝置后能夠正常工作，標準對隔振后鍛錘設備和塊體基礎的位移設定了限制，目的是為了保證不會(huì )因為位移太大（對鍛錘而言，主要是豎向位移）而影響鍛錘正常工作。標準所給出的容許振動(dòng)位移值，是指鍛錘或塊，體基礎離開(kāi)靜態(tài)零位移點(diǎn)的單向最大值。
4.4壓力機基礎
壓力機基礎容許振動(dòng)位移是根據現行國家標準《隔振設計規范》（GB50463-2〇08)的原則確定，標準分為非隔振和隔振兩種情況，更便于進(jìn)行控制。同時(shí)，因為實(shí)際上隔振后很多壓力機在底座處的豎向振動(dòng)位移超過(guò)1mm仍能夠正常工作，所以該容許振動(dòng)位移數值調整為3mm,使之更加合理。對于隔振的情況，無(wú)論壓力機支承于塊體基礎或鋼梁上，或是直接支承在隔振器上，控制點(diǎn)都是壓力機底座處。
4.5發(fā)動(dòng)機基礎
活塞式發(fā)動(dòng)機自身的振動(dòng)評級多個(gè)國家已有標準，均采用振動(dòng)速度均方根值作為振動(dòng)評級和驗收的衡量指標�？紤]到與機器自身振動(dòng)評級呼應，且振動(dòng)速度與振動(dòng)能量和振動(dòng)產(chǎn)生的內應力直接對應，以及建筑行業(yè)采用峰值的習慣，本標準采用了時(shí)域內振動(dòng)速度峰值作為發(fā)動(dòng)機基礎的容許振動(dòng)值。該振動(dòng)值是按與機器振動(dòng)評級B的上限值對應的振動(dòng)烈度值并留有余地確定的。由于發(fā)動(dòng)機的功率大小和平衡性能相差很大，對平衡性能好或功率小的發(fā)動(dòng)機，設計時(shí)容許振動(dòng)值宜控制得嚴一些。發(fā)動(dòng)機基礎隔振后，不存在振動(dòng)對地基和周?chē)h(huán)境的影響，且隔振基礎的振動(dòng)更接近于設備自身的振動(dòng)，故發(fā)動(dòng)機隔振基礎的容許振動(dòng)值可以比地基上的基礎大幅提高。
4.6振動(dòng)試驗臺基礎
電液伺服液壓振動(dòng)試驗臺是以液壓源為動(dòng)力，伺服閥驅動(dòng)，通過(guò)電控系統形成閉環(huán)控制的振動(dòng)試驗系統，屬于強力振動(dòng)設備。在進(jìn)行振動(dòng)試驗時(shí)，一方面，試驗臺作動(dòng)器的推力較大，運動(dòng)過(guò)程中可能會(huì )引起地基的振動(dòng)響應；另一方面，外部環(huán)境振動(dòng)過(guò)大，也會(huì )影響振動(dòng)臺的試驗精度。因此，在地基基礎設計時(shí)，除了要減少振動(dòng)對周?chē)h(huán)境的影響和避免對附近建筑安全的影響外，還要避免環(huán)境振動(dòng)對試驗精度的影響。根據大量數據統計，國內外電液伺服振動(dòng)試驗臺主要試驗頻率區間是在〇~200Hz,并以1.0~30Hz的激勵為主；絕大多數振動(dòng)試驗臺作動(dòng)器的行程為300mm,振動(dòng)試驗的位移振幅控制范圍為±150mm。4.7通用機械基礎
容許振動(dòng)值的確定主要考慮以下原則：一是應保證機器本身的正常運轉；二是動(dòng)力設備基礎振動(dòng)所產(chǎn)生的振動(dòng)波，通過(guò)地面振動(dòng)傳播衰減后，對工業(yè)建筑物和操作工人不產(chǎn)生有害的影響。本標準采用的機器基礎容許振動(dòng)值，對工業(yè)建筑物和操作工人均不會(huì )產(chǎn)生有害影響。而當振動(dòng)設備基礎的廠(chǎng)房周邊有防振要求，或當風(fēng)機、水泵等基礎設置在其他建筑物地面或地下室時(shí)，基礎的容許振動(dòng)值實(shí)際應由相關(guān)建筑物功能的防振要求控制。項目設計中，設計人應綜合考慮確定容許振動(dòng)值和基礎設計方案，還應特別注意振動(dòng)固體傳聲和管道振動(dòng)對樓蓋的影響。
4.8紡織機基礎
目前紡織機型號不斷升級進(jìn)步，已采用了電子設備等新興技術(shù)手段，其先進(jìn)程度較高，但對靈敏度要求較高設備的容許振動(dòng)值標準卻未作專(zhuān)門(mén)規定。根據對國內多家現有進(jìn)口劍桿紡織機的生產(chǎn)車(chē)間進(jìn)行實(shí)測結果來(lái)看，其振動(dòng)幅值一般在0.05mm范圍以?xún)�，未發(fā)現振動(dòng)對生產(chǎn)有異常影響，故確定〇.〇5mm為其振動(dòng)限值。
4.9金屬切削機床基礎
本標準適用于一般用途的金屬切削機床，當金屬切削機床對基礎的振動(dòng)有特殊要求時(shí)，需要根據具體要求專(zhuān)門(mén)設計基礎。金屬切削機床的基礎是指金屬切削機床安裝處的混凝土基礎或金屬切削機床坐落處的地坪面。金屬切削機床安裝處基礎的振動(dòng)對金屬切削機床的加工精度會(huì )產(chǎn)生一定的影響，為了保證金屬切削機床的加工精度，基礎設計中應根據不同精度金屬切削機床基礎的振動(dòng)限值，考慮環(huán)境振動(dòng)的傳遞影響，采取合適的結構形式或隔振措施。
4.10冶金振動(dòng)篩和軋機基礎
冶金工業(yè)熱軋、冷軋等各類(lèi)乳機的基礎一般都是采用墻式或大塊式基礎，基礎的水平和豎向剛度較大，在沖擊力作用下，基礎振動(dòng)速度和位移較小。根據實(shí)際測試的乳機振動(dòng)結果，乳機基礎的最大振動(dòng)加速度均在〇.2~0.8m/s2，且冶金企業(yè)多位于7度或7度以上設防地區。從抗震角度考慮并根據現場(chǎng)振動(dòng)測試分析，確定了振動(dòng)加速度限值。
5生產(chǎn)操作區的容許振動(dòng)標準
本標準主要考慮了在動(dòng)力機械附近工作的操作人員受全身振動(dòng)影響時(shí)，建筑物內以及振動(dòng)機械附近，生產(chǎn)操作區的操作人員通過(guò)支撐面傳遞到整個(gè)身體的振動(dòng)，即通過(guò)站立人雙腳、就座人臀部或斜靠人背部的支撐表面傳遞到人體的振動(dòng)。適用于生產(chǎn)操作區立姿、坐姿和斜靠姿的人。當生產(chǎn)操作區的操作人員承受全身振動(dòng)的影響時(shí)，根據振動(dòng)強度、頻率、方向和持續時(shí)間，將振動(dòng)控制界限劃分為舒適性降低界限、疲勞-工效降低界限。
標準適用于頻率范圍為1~80Hz的周期振動(dòng)、隨機振動(dòng)或具有分布頻譜的非周期性振動(dòng)，也適用于其能量在此頻帶范圍內的連續沖擊型振動(dòng)。低于1Hz的振動(dòng)會(huì )出現許多傳遞形式，并產(chǎn)生一些與較高頻率完全不同的影響，不能簡(jiǎn)單地通過(guò)振動(dòng)的強度、頻率和持續時(shí)間來(lái)解釋。高于80Hz的振動(dòng)，感覺(jué)和影響主要取決于作用點(diǎn)的局部條件，目前還沒(méi)有建立80Hz以上的、關(guān)于人的整體振動(dòng)標準。
容許振動(dòng)標準可采用1/3倍頻程分析法，用分布在1/3倍頻段的加速度值表示振動(dòng)限值；也可采用振動(dòng)計權分析法，用單一參數振動(dòng)計權加速度級表示振動(dòng)限值。采用計權法單一數值表征振動(dòng)環(huán)境是一種近似方法，一般情況下，由于振動(dòng)頻譜不會(huì )和頻率計權網(wǎng)絡(luò )性狀相同或相似，且頻帶一般不會(huì )很寬，振動(dòng)計權分析法與1/3倍頻程分析法兩種方法衡量結果差別不大。
6建筑物內人體舒適性的容許振動(dòng)標準
建筑物內振動(dòng)對人體的影響屬于全身振動(dòng)，
本標準適用于頻率范圍為1~80Hz的周期振動(dòng)、隨機振動(dòng)或具有分布頻譜的非周期性振動(dòng)，也適用于其能量在此頻帶范圍內的連續沖擊型振動(dòng)。建筑物內使用者和居住者以站姿、坐姿、臥姿等多種方式活動(dòng)：當人在建筑物內活動(dòng)姿式相對固定時(shí)，采用水平向或豎向軸數值；當人在建筑物內站立、躺臥，姿式不固定時(shí)，采用混合軸曲線(xiàn)�？紤]到使用者工作、生活主要是在建筑物室內地面或樓面上，豎向振動(dòng)是影響的主要因素。
7交通振動(dòng)的容許振動(dòng)標準
交通運輸（公路、鐵路、城市軌道交通）引起的地表振動(dòng)屬于間歇性長(cháng)期振動(dòng)，這種振動(dòng)與其他工業(yè)振動(dòng)特征有所不同。交通振動(dòng)對建筑結構影響的容許振動(dòng)值，國內目前沒(méi)有同類(lèi)囯家標準，本章的編制主要參考了德國標準DIN4150-3、英國標準BS7385、瑞士標準SN640312a，并結合了我國的大量工程實(shí)踐。交通振動(dòng)對建筑物內人體舒適性影響的容許振動(dòng)值，主要參照ISO2631-2和英國標準BS6472-1，根據對比分析，采用四次方振動(dòng)劑量法更適合評價(jià)交通引起的間歇性長(cháng)期振動(dòng)對建筑物內人體舒適性的影響。
8建筑施工振動(dòng)的容許振動(dòng)標準
標準對打樁、地基處理和巖土爆破等施工振動(dòng)對建筑結構影響的容許振動(dòng)標準作出規定，是在參考國內外相關(guān)科技文獻資料并結合標準編制組成員工程經(jīng)驗基礎上提出來(lái)的D標準制定中，考慮了施工振動(dòng)對建筑結構影響的累積效應：當振動(dòng)作用次數較少、作用時(shí)間較短時(shí)，容許振動(dòng)值可以適當提高。這是我國首次全面提出對建筑地基基礎工程施工振動(dòng)影響進(jìn)行評估的標準。
9聲學(xué)環(huán)境振動(dòng)的容許振動(dòng)標準
噪聲的產(chǎn)生源于振動(dòng)，是社會(huì )環(huán)境中的一個(gè)大問(wèn)題。世界各國都制定了許多噪聲標準以控制噪聲污染。同時(shí)，國內外也制訂有振動(dòng)評價(jià)和限制的標準規范，用于振動(dòng)控制、結構安全以及勞動(dòng)保護等方面，振動(dòng)和噪聲指標是各自獨立的，目前還沒(méi)有一個(gè)通過(guò)限制結構振動(dòng)來(lái)控制噪聲的標準。本標準參照國內外有關(guān)標準資料，綜合考慮了振動(dòng)噪聲的輻射作用、室內混響、噪聲疊加和聽(tīng)覺(jué)計權等方面的因素，提出了民用建筑、聲學(xué)試驗室和水聲試驗室的容許振動(dòng)標準。
10標準編制中存在的問(wèn)題和今后發(fā)展方向
(1)本標準中提出的容許振動(dòng)標準，還局限于目前常用的儀器與設備，一些先進(jìn)的新型儀器設備由于缺乏試驗數據，尚未納人標準中。
(2)隨著(zhù)測試儀器的先進(jìn)化和評價(jià)方法的科學(xué)化，要探索研究振動(dòng)控制最合理的評價(jià)體系。
(3)標準中沒(méi)有包括地震和風(fēng)振作用下建筑工程的容許振動(dòng)標準，也沒(méi)有包括振動(dòng)環(huán)境中古建筑的容許振動(dòng)標準。
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