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建筑工程容许振动标准简介论文
国家标准《建筑工程容许振动标准》是根据中华人民共和国住房和城乡建设部下达的标准编制任务，由中国机械工业集团有限公司会同有关设计、勘察、科研、教学、管理等单位组成标准编制组，用时两年完成了标准的报批稿。
1标准编制的目的
建筑工程中的振动问题越来越引起人们的重视：如果振动过大，会影响建筑结构的安全、机器设备的正常工作、仪器仪表的测量精度、工作人员的身体健康以及对环境的污染。在我国工程设计中还没有一个统一的建筑工程容许振动标准。许多情况下，设计人员由于找不到设计依据而参照国外标准或手册，而国外标准和手册的工程和测试背景与我国又有所不同，造成了设计的不准确。尽管我国现行国家标准中有多本也涉及到容许振动标准，但标准的确定还不全面、不完善，甚至相互矛盾，如很多标准给出的容许振动标准没有明确是时域范围还是频域范围，没有明确是峰值还是均方根值，没有明确控制点位置，没有区分是隔振还是非隔振时的容许振动标准，应用时会产生很大的差异。
针对目前国内建筑振动工程设计中的常见情况，编制了国家标准《建筑工程容许振动标准》，编制的原则，阐述了标准编制的目的、简要过程和文献标志码：A。尽可能全面地给出各种工况下的容许振动标准值,明确了其适用范围和取值标准，为工程设计提供可靠的依据。
2标准的基本规定
一般情况下精密仪器及设备采用的容许振动标准，应由设备制造厂家提供，或由技术人员研究提出，或通过试验确定；当设备制造厂家和技术人员不能提供且无法进行试验时，按本标准采用。标准对振动测试方法和振动控制点的位置，特别对测试仪器、测试系统、振动频率范围等作了明确规定，明确了数据分析的方法，避免了由于数据分析方法的差异而对最终结果产生影响。本标准中将测试方法、评价指标和容许振动标准形成了一个完整的评价体系。
3精密仪器及设备的容许振动标准
本标准根据现行相关国家标准、iso国际标准、通用标准曲线以及设备制造商提供的仪器设备标准，结合长期的试验研究结果，对常用精密仪器及设备进行了重新分类和补充，划分为精密加工设备、计量与检测仪器、显微镜、电子工业仪器与设备、光学加工及检测设备、三坐标测量机共6类。针对各类精密仪器和设备，明确了时域或频域范围、峰值或均方根值的取值方法，其中有部分精密仪器和设备的容许振动标准是首次提出来的。
4动力机器基础的容许振动标准
动力机器基础的种类很多，根据现有国家和行业标准统计，本标准划分为11类，B卩：压缩机基础、汽轮发电机组和重型燃气轮机基础、锻锤基础、压力机基础、破碎机和磨机基础、发动机基础、振动试验台基础、通用机械基础、纺织机基础、金属切削机床基础、冶金振动筛和乳机基础。动力机器基础设计的目的是要把基础的振动控制在容许范围内，以满足机器正常运转、保证操作人员正常工作和身体健康、对周围建（构）筑物和仪器设备没有不良影响。目前，国内外关于动力机器基础相关标准很多，一些标准是从某一侧面来考量的，不够全面。本标准的制定是在研究国内外大量标准的基础上，结合我国现有的科研成果和设计方法，经过反复对比分析，较全面的考量了振动影响的各种因素，提出的指标更加合理和适用。
4.1.压缩机基础
压缩机基础的设计除了我国现行《动力机器基础设计规范》（GB50040-1996)和《隔振设计规范》（GB50463-2008)外，在人员感知方面，有《动力设备基础》（ACI351.3R-04)、《动力设备基础第1部分：往复式设备基础》（BSCP2012-1)等；在机器正常运行方面，有《在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动》（GB/T6075系列）等；在对建筑物影响方面，有《机械振动与冲击建筑物的振动振动测量及其对建筑物影响的评价指南》（GB/T14124-2009)、《建筑物振动的评价与测量第2部分：地面产生振动的破坏等级》（BS7385-2)、《动力设备基础第1部分：往复式设备基础》（BSCP2012-1)、《结构振动第3部分：振动对结构的影响》（DIN4150-3)。本标准的制定综合考虑了各种因素。
4.2汽轮发电机组与重型燃气轮机基础
其容许振动值的确定，主要考虑以下因素。
(1)汽轮发电机组基础的容许振动标准和计算相关规定是根据现行国家标准《动力机器基础设计规范》（GB50040-1996)的规定确定。我国《动力机器基础设计规范》的总体要求概括来说,就是在机器额定转速的±25%频率范围内，扰力值取机器转子重量的0.2倍，对汽轮发电机基础进行强迫振动响应分析，基础的容许振动值采用容许振动位移控制，位移峰值不大于20JUI1。我国《动力机器基础设计规范》颁布实施至今已有十几年，大量的工程实践证明《动力机器基础设计规范》是可靠、适用的。
国外主要国家和汽轮机制造厂家均采用ISO标准。机器动扰力的取值规定参照ISO1940-1-2003《机械振动恒态（刚性)转子平衡品质要求第1部分：规范与平衡允差的检验》（GB/T9239.1_2006)。基础的容许振动限值规定参照ISO10816-2《在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动第2部分：50MW以上陆地安装的大型汽轮发电机组》（GB/T6075.2-2002)。ISO标准采用4个评价区域对机器振动进行评价。
综合比较动扰力和振动位移限值，我国《动力机器基础设计规范》的振动控制要求与ISO标准平衡等级G6.3相当，而比ISO标准推荐采用的平衡等级G2.5要严格得多。
(2)由于目前我国现行规范没有弹簧隔振汽轮发电机组基础的振动限值规定，简单套用我国《动力机器基础设计规范》的规定不尽合理。本标准的容许振动值参考了GB/T6075.2-2002《在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动第2部分：50MW以上陆地安装的大型汽轮发电机组》（ISO10816-2),该标准被国内外主要汽轮发电机制造商和弹簧制造商所认可，并在国内外工程中普遍使用。
在ISO标准中，弹簧隔振汽轮发电机组基础与非隔振基础的振动控制要求没有区别。本标准弹簧隔振基础的振动控制限值比普通基础有所放松，当平衡等级取ISO标准推荐的G2.5时，弹簧隔振汽轮发电机组基础的振动限值与我国《动力机器基础设计规范》普通基础相比，放大约1.1倍。
4.3锻锤基础
锻锤未安装隔振装置时锻锤基础的容许振动位移和容许振动加速度，是根据现行国家标准《动力机器基础设计规范》（GB50040-1996)确定的。锻锤安装隔振装置时，锻锤隔振基础的容许振动位移参照现行国家标准《隔振设计规范》(GB50463-2008)。为了保证自由锻锤在块体基础下安装隔振装置后能够正常工作，标准对隔振后锻锤设备和块体基础的位移设定了限制，目的是为了保证不会因为位移太大（对锻锤而言，主要是竖向位移）而影响锻锤正常工作。标准所给出的容许振动位移值，是指锻锤或块，体基础离开静态零位移点的单向最大值。
4.4压力机基础
压力机基础容许振动位移是根据现行国家标准《隔振设计规范》（GB50463-2〇08)的原则确定，标准分为非隔振和隔振两种情况，更便于进行控制。同时，因为实际上隔振后很多压力机在底座处的竖向振动位移超过1mm仍能够正常工作，所以该容许振动位移数值调整为3mm,使之更加合理。对于隔振的情况，无论压力机支承于块体基础或钢梁上，或是直接支承在隔振器上，控制点都是压力机底座处。
4.5发动机基础
活塞式发动机自身的振动评级多个国家已有标准，均采用振动速度均方根值作为振动评级和验收的衡量指标。考虑到与机器自身振动评级呼应，且振动速度与振动能量和振动产生的内应力直接对应，以及建筑行业采用峰值的习惯，本标准采用了时域内振动速度峰值作为发动机基础的容许振动值。该振动值是按与机器振动评级B的上限值对应的振动烈度值并留有余地确定的。由于发动机的功率大小和平衡性能相差很大，对平衡性能好或功率小的发动机，设计时容许振动值宜控制得严一些。发动机基础隔振后，不存在振动对地基和周围环境的影响，且隔振基础的振动更接近于设备自身的振动，故发动机隔振基础的容许振动值可以比地基上的基础大幅提高。
4.6振动试验台基础
电液伺服液压振动试验台是以液压源为动力，伺服阀驱动，通过电控系统形成闭环控制的振动试验系统，属于强力振动设备。在进行振动试验时，一方面，试验台作动器的推力较大，运动过程中可能会引起地基的振动响应；另一方面，外部环境振动过大，也会影响振动台的试验精度。因此，在地基基础设计时，除了要减少振动对周围环境的影响和避免对附近建筑安全的影响外，还要避免环境振动对试验精度的影响。根据大量数据统计，国内外电液伺服振动试验台主要试验频率区间是在〇~200Hz,并以1.0~30Hz的激励为主；绝大多数振动试验台作动器的行程为300mm,振动试验的位移振幅控制范围为±150mm。4.7通用机械基础
容许振动值的确定主要考虑以下原则：一是应保证机器本身的正常运转；二是动力设备基础振动所产生的振动波，通过地面振动传播衰减后，对工业建筑物和操作工人不产生有害的影响。本标准采用的机器基础容许振动值，对工业建筑物和操作工人均不会产生有害影响。而当振动设备基础的厂房周边有防振要求，或当风机、水泵等基础设置在其他建筑物地面或地下室时，基础的容许振动值实际应由相关建筑物功能的防振要求控制。项目设计中，设计人应综合考虑确定容许振动值和基础设计方案，还应特别注意振动固体传声和管道振动对楼盖的影响。
4.8纺织机基础
目前纺织机型号不断升级进步，已采用了电子设备等新兴技术手段，其先进程度较高，但对灵敏度要求较高设备的容许振动值标准却未作专门规定。根据对国内多家现有进口剑杆纺织机的生产车间进行实测结果来看，其振动幅值一般在0.05mm范围以内，未发现振动对生产有异常影响，故确定〇.〇5mm为其振动限值。
4.9金属切削机床基础
本标准适用于一般用途的金属切削机床，当金属切削机床对基础的振动有特殊要求时，需要根据具体要求专门设计基础。金属切削机床的基础是指金属切削机床安装处的混凝土基础或金属切削机床坐落处的地坪面。金属切削机床安装处基础的振动对金属切削机床的加工精度会产生一定的影响，为了保证金属切削机床的加工精度，基础设计中应根据不同精度金属切削机床基础的振动限值，考虑环境振动的传递影响，采取合适的结构形式或隔振措施。
4.10冶金振动筛和轧机基础
冶金工业热轧、冷轧等各类乳机的基础一般都是采用墙式或大块式基础，基础的水平和竖向刚度较大，在冲击力作用下，基础振动速度和位移较小。根据实际测试的乳机振动结果，乳机基础的最大振动加速度均在〇.2~0.8m/s2，且冶金企业多位于7度或7度以上设防地区。从抗震角度考虑并根据现场振动测试分析，确定了振动加速度限值。
5生产操作区的容许振动标准
本标准主要考虑了在动力机械附近工作的操作人员受全身振动影响时，建筑物内以及振动机械附近，生产操作区的操作人员通过支撑面传递到整个身体的振动，即通过站立人双脚、就座人臀部或斜靠人背部的支撑表面传递到人体的振动。适用于生产操作区立姿、坐姿和斜靠姿的人。当生产操作区的操作人员承受全身振动的影响时，根据振动强度、频率、方向和持续时间，将振动控制界限划分为舒适性降低界限、疲劳-工效降低界限。
标准适用于频率范围为1~80Hz的周期振动、随机振动或具有分布频谱的非周期性振动，也适用于其能量在此频带范围内的连续冲击型振动。低于1Hz的振动会出现许多传递形式，并产生一些与较高频率完全不同的影响，不能简单地通过振动的强度、频率和持续时间来解释。高于80Hz的振动，感觉和影响主要取决于作用点的局部条件，目前还没有建立80Hz以上的、关于人的整体振动标准。
容许振动标准可采用1/3倍频程分析法，用分布在1/3倍频段的加速度值表示振动限值；也可采用振动计权分析法，用单一参数振动计权加速度级表示振动限值。采用计权法单一数值表征振动环境是一种近似方法，一般情况下，由于振动频谱不会和频率计权网络性状相同或相似，且频带一般不会很宽，振动计权分析法与1/3倍频程分析法两种方法衡量结果差别不大。
6建筑物内人体舒适性的容许振动标准
建筑物内振动对人体的影响属于全身振动，
本标准适用于频率范围为1~80Hz的周期振动、随机振动或具有分布频谱的非周期性振动，也适用于其能量在此频带范围内的连续冲击型振动。建筑物内使用者和居住者以站姿、坐姿、卧姿等多种方式活动：当人在建筑物内活动姿式相对固定时，采用水平向或竖向轴数值；当人在建筑物内站立、躺卧，姿式不固定时，采用混合轴曲线。考虑到使用者工作、生活主要是在建筑物室内地面或楼面上，竖向振动是影响的主要因素。
7交通振动的容许振动标准
交通运输（公路、铁路、城市轨道交通）引起的地表振动属于间歇性长期振动，这种振动与其他工业振动特征有所不同。交通振动对建筑结构影响的容许振动值，国内目前没有同类囯家标准，本章的编制主要参考了德国标准DIN4150-3、英国标准BS7385、瑞士标准SN640312a，并结合了我国的大量工程实践。交通振动对建筑物内人体舒适性影响的容许振动值，主要参照ISO2631-2和英国标准BS6472-1，根据对比分析，采用四次方振动剂量法更适合评价交通引起的间歇性长期振动对建筑物内人体舒适性的影响。
8建筑施工振动的容许振动标准
标准对打桩、地基处理和岩土爆破等施工振动对建筑结构影响的容许振动标准作出规定，是在参考国内外相关科技文献资料并结合标准编制组成员工程经验基础上提出来的D标准制定中，考虑了施工振动对建筑结构影响的累积效应：当振动作用次数较少、作用时间较短时，容许振动值可以适当提高。这是我国首次全面提出对建筑地基基础工程施工振动影响进行评估的标准。
9声学环境振动的容许振动标准
噪声的产生源于振动，是社会环境中的一个大问题。世界各国都制定了许多噪声标准以控制噪声污染。同时，国内外也制订有振动评价和限制的标准规范，用于振动控制、结构安全以及劳动保护等方面，振动和噪声指标是各自独立的，目前还没有一个通过限制结构振动来控制噪声的标准。本标准参照国内外有关标准资料，综合考虑了振动噪声的辐射作用、室内混响、噪声叠加和听觉计权等方面的因素，提出了民用建筑、声学试验室和水声试验室的容许振动标准。
10标准编制中存在的问题和今后发展方向
(1)本标准中提出的容许振动标准，还局限于目前常用的仪器与设备，一些先进的新型仪器设备由于缺乏试验数据，尚未纳人标准中。
(2)随着测试仪器的先进化和评价方法的科学化，要探索研究振动控制最合理的评价体系。
(3)标准中没有包括地震和风振作用下建筑工程的容许振动标准，也没有包括振动环境中古建筑的容许振动标准。
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