GB T 14124-1993 机械振动与冲击对建筑物影响的测量和评价基本方法及使用导则.pdf

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1、中华人民共和国国家际准机械振动与冲击对建筑物振动影响的测量和评价基本方法及使用导则GB/T 1 4 1 24 93 Mechanical vibration and shock-Measurement and evaluation 。fvibration effects 00 buildings-Guidelines ror the use of hasic standard methods 1 主题内容与适用范围木标准规定了评价振动对建筑物影响所进行的振动测量和数据处理的基本原则。牛L标准适用于对现有的或设计中的可能遭受各种振源引起的振动对建筑物影响的评价。该评价主要钊对建筑物的结构响应。牛

2、二标准适用于结构振动的测量，不适肘子空气传播的声压和其他压力波的测量。本标准也适用于确定振动的频率、持续时间和振幅的分析方法。牛;标准只能用于评价建筑物的相对烈度，而不能作为容许与否的振动量级。2 引用标准(;B/T 2298机械振动号冲击术语GB 10084 振动、冲击数据分析和表示方法(;B!T H412 机械振动与冲击加速度汁的机械安装3 与振源有关的因素3- 1 建筑物振动响应的特性振动的类型可分为下列两大类ga. 确岸的;h. 随机的。上述两大类还可按7.3中图I进一步划分。3- 2 持续时间激振力的持续时间是4个重要参数，它与激振力的类型有关，并将影响结构的响应型式。响应型式是连续

3、的还是瞬态的，由与结构共保响应有关的时间常数r，和激振力函数间的关系米确定，对本标准而j;3.a 连续的一一如果激振力对结构连续作用时间在加，以:，则认为响应是连续的。h. 瞬态的如果激振力的作用时间少于5r.，则认为日向成是瞬态的。结构共振响成的时间常数由公式(1)计算。，-过ru-. . . . . . .( 1 ) 国家技术监督局1993-02-03批准1993-10-01实施179 式中:一一结构;作振响应的时间常数.s ; 共振时的阻尼比sG/T 14 1 24 - 9 3 fc 毕木间有模态的井振频率，日ZQ3-3频率范围感兴趣的振动频率的范围取决卡激励频率范围内谱分量的分布扣建筑

4、物的结构啊忧1王光兮闲时ii昔分量为振动输入的最重要的参数。为f简单起见.处理的频率范围为口1 5001-lz。这就包j，r;(件类建筑物和建筑构件对从自然振源(风和地震)到人工振源(施工、爆破、交通运输)的响川、村宅l与村|慌叮能要求记录IJ!:高的频率。人丁丁振源引赳的大多数建筑物的破坏出现在1.O IS0Hz的频率范网内.自然振源古11.tl豆豆则油145在.1 30Hz的低频范围内。有影响的风振能量出现在O.12Hz的频率范固内c4 与建筑物有关的因素建筑物及其构件对动力激励的反贱不但取决于响应特征(tlp固有颇丰和阻)白，而且应取决j激励的i苔分量.特别是在高响应量级和长时|口l暴露

5、的情况卡，要45虑累积效应，此时叮能产生疲劳破坏。4. 1 建筑物的类型本标准中的建筑物是指人们经常居住的任何地面k的结构唱小包括工)中的某些构筑物，如l烟川、井架、容器等。为f恰当地描述振动对建筑物的影响和测量的结果.:It主划分典范畴，需耍给建筑物分壳，本标准诠筑物的分类见附录A(补光件)。4. 2 固有频率和阻尼建筑物的基本固有频率将影响其响应。它口J以通过对周围激励所引起的低最级响庶的谱分析，或通过使用激振器等方法求得。如果不选行全部晌限的分析.rl又需估算可能具有的振动烈度时，则可应用关建筑物高度与基牛J周期的经验公式求得。实验研究表明，312m高的低矮建筑物的基本剪切频率范围为31

6、5Hz 0振幅的大小涵串取决于建筑物的固有频率和阻厄特性。4. 3 建筑物的基底尺寸地面传播的振动具有几米至几百来的波长。波长较短的激励引起的响应较为复杂，.1.峡口J以岳王IJ滤波作用。除频率特别高的振源(例如1岩石爆破)以外，较小的民用建筑物的基底尺寸.通常要小子振源的特征波长。4.4 土壤与结构的相互作用在地震工程的研究中，应考虑土壤与结构的斗U-i.作用。这种相豆作用的评价要求宇先获得现场剪切波波速和动态模最。4.5 土壤密实度在软士相填充土上的基础可能由于遭受地面振动而沉陷或失去取载能力c这仲放j茧的危险程度随土壤颗粒大小、密实度、饱和度以及地面振动的多轴向峰值加速度和持续时间的不同

7、而异u松散的、无粘性的饱和砂上特别容易受破坏。评价振动烈度和诊断有关振动的灾害时，要注意这种情mn5需测量的量对振动输入和响应两者的固有特性的描述可以通过各种传感器的NiJi且来完成。i主岭传!击;陈口I以11测J个质点的位移、速度或加速度的时IbJ历程。实际上测得的只是某种动态的t n速度或JlD.度r利用检测系统.每-种量都能涵过积分或微分转换为其他的量.对传感器和核个仪器系统的振阳相;i.响应，在较低频段进行积分时，要注意其结果有任失真(见第7草)。传感器tk满足数据的收集、处理和n表-J ; 480 GB!T 14124-93 的要:K(见第7草人根据约验建议在不同的场合:R!tj的参

8、45测试!在1f，1工夫v结构晌l心的简略特证l I1页占加j里I昔抗;源T陪明何二事范用H 振幅范阳jfj12j哇!墅范!W范月11时Ijjn飞n/川m只交i国运输irr蹈、铁路、地面传情IO I I -_ 200 0.2450 二Ilt.且挺过J1 -30() lOO-Z5口。地面传播O.2.11问历程;pnth-11面杠!III速度的时间历程。吗，I ，t阶给定的范围是极端情况，而给出的值I能是经骇的.也时能是测试的见itiJ)。位ft;幅度和频率的械端i在悻l不能用来推导顶点的速度和肌i亘度i所定自由频率也园是指导性的。1、庄约定范网内的振动值要予以重视F许多国家的法规将建筑物基础k几

9、个每米每秒的峰质点速度作为千.Illj 显放应的界限。峰质任速度为几百4米每秒时.产生损坏的可能性f旦大E低1人们感觉界限的振动址级.在精密的1业生产过程中叮能要予以E视。6测量方法6. 1 位置确定建筑物振动的|占11司特性需要一定数茧的测试部位电而这也音位取决于建筑物的大小轩llL尔科度。4日果是院1M强迫振功，较好的位Tt是在某础t., .J)l1哼1Q1点M-V生盯在底层平时主要收重外恪(1r，(部由l父jiJl运输、11耕和1爆破，特别是在远距离处所引起的振动洲也i表明.振动在建筑物|川口l能二、政大，并与建筑物的高度成正比.因此有必要在建筑物内几个I!lli，r.进行同J;:则1，

10、 F J;倒i帕平外购il! 的IJ步测试叶Jfl来l:l!il.传递的苦Ll只lGB/T 14124g3 r，: r凹U;(坦2m)的建筑物.rN每隔四层和在顶层设ilh四l点。l( I主大j三10m的建筑物院治水平方向J1寻隔lOrn设iyi则JFIU什材1式的选择、测点位罚的确定取决于所考虑的模态。大多数情况I，HJ二约济I.iIJI反cJ.h，j阪J二确定整体结构的基木模盔和最大响应的测世.判对A些构件，自1楼饭、墙和何等进行吨测。6 1 1 建筑物内的测l，r(H1!筑物11传感器的:，j取决fJr关注的响应。如I正6.1条中所述，来自地l丽传播的J1Rj)J;(jf输入tifj:L

11、物的振动J最H通过法础l或其附近的mlt止伯来i干泣。作主l斗在体才f肴，结构猛烈打ltdJPIiE筑物妈打jFii形(11硝jii二.要求直接白:具有结构.jl度的承唱构件ti刚过.这通常是才HTJ:为直角的分I，tIT i!1止，但也斗、f非除Jtj也(MffiU三(fll, .所关注的楼板或埔在跨中1.l-的;最幅最大，虽然何时振动得很强烈.Hi且常lJtf1构的位1丰n关U自建筑物内，Jj 1M源有关的研究Jili常包括试饲探索阶段。(i进行勺设侨有关的洲区中，如1监测对振功敏感的计11机、纳电器阳其他装盯I.J iiJ!lj -! f，斗反映输入的振动，i1点!、王设眈在1主础上或设

12、备的构架t，在进j丁勺地面传播的振动有关的视H过巾.如所冗地国际源，通常把振源和14fd格之间的连线扪l卜作为传感器径向的定位tn句，当研究结构对地面振动的响应时，根据结构的主辅相训辅定位较为实际。在地面上或地面F进行振动测量可能受到具有过深度的表面波扼动幅度的影响、这样.建筑物基础可能处于-种与地面k所观测到的不同的运动，这取决于波长基础深度刷地质构造等条件f关于风所L)I起的振动，垂直分ft常被略去。测量仪器应按转动和平移模态布tttu6. 2 传感器的安装6. 2. 1 与结构构件的连接掀动传感器在振动私J件)-，的安装应满足GB/T14412巾对加速度计的要求，J1; 11的A主要忠实

13、地再划生:收层的运动而不致引人与传感器支承层系统有关的同ijJIlIJ J;要注意，在二HI安装中必币2免传!这器的摇摆和转向。安装在建筑物构件仁的传感器和监测部分的质进应不一人二该建筑物构11质坠的lowu安装、县尽口JflE做到既!皂剧又夺去巧。眼避免采用托架。最好将三个市袖向的传感器用螺栓戎快干的!自1分r树脂牢i苟地灰安市-个时;iH的金属、工方体的三个固立。采用膨胀虫草性能将传感器的底座问定在建筑:阔的框架仁，(1:轩顷以:饪r.f!J 仲|工测进时，宜采用.fj仔接台。在特殊的川、检中，用胶粘接或磁性股阵I传感器是口f以接受的，在室内水平表i上测监，付、.t加圳j)边虫j度豆低r

14、o. 981m/s (O. 11()的情况，I可可能采月用l双面胶带将传专感器固定在完全t呕E硬的J灰飞面七，j但丘最白好fj避蹬免采!用自1这主和利忡1，一方jf缸i巨:)儿土f钉柔性榄盖E层:的楼丽i仁测E监量会得出失真的吉结占果，J应豆予以避免。如果这种情况无极i盛免.即jh l才)ltl唯块体进行不同的质桂和连接条件的对比测试，以评价柔性层的影响c6. 2. 2 与地丽的连接若Ui条件容讯，叮将传感器固定在恨穿透地表松散层的同，性钢格上(自仨毫不小-rlOmm)铜棒1r11 L-ll地表lli不超过几个运米。必须注怠确保钢棒与I二的紧密接触n在f，UI加速度大I-I-UUrnlh (0

15、. 2.记注持续时间可用式(2Ji1-?式中，7川记录持续时间，的s 模态的阻厄比;181 7、200=一.n sf G/T 1 41 24 - 93 人所考虑的n阶模态的固有频率.H 0 例如，如果S等rj % . j = 1Hz，因rJ需用2X 10，的记，4持续时间来坪仙以f.JiJr应用的偏差;仰马界的误差，这种持续时间属于高层建筑在风载作用F振动研究的魄型情况c如iCS为2lll.以改人与10Hz.回IJ舌1X 10s iJ记录持续时间。容许i是Xt较大8, iiJ减少所币的记录J;f续时间非平稳随机数据所出现的特殊问题，)豆参照合i垦的参考文献来处理。随机数据的分析可以在频域也围内

16、进行，也可以有:时城范罔件、I进付。7.4.2.2 频域在般的振动分析中，最常采用的坠是功率讲密度crSJ月，在结构振动的分析!11 . I可能给JUtJ1肉牛身的幅值i昔密度。伍频域内，j1;他分析的内容包括传递函数、互功，草i告密度、相I的部和1.:GB/T 14124 - 93 9. 2. 1 1和7!J;j!甲运通常在现场测革前，可能;需要单凭室内Nf冗对振动问题的州评定。若干Jjfc，源的卷敬和建筑抑的响1，特性，诸如基本频率和l且厄等数据.就能用ff扮!1;估计响内们9. 2. 2探测在-*草建筑物或4个地区内，只要进行少过的振动测量，就能指出需费进-)1二研于己的扣j也j. jJ

17、j;时Jjj差通常足大的(见9232丧)。9.2. 3 见场勘测现场勘测应具有有限数量的振动测点(见6.1条)。JT作过振动烈度.市与规范过条例，I 所规定的值作对比。在行充分的时问能使振功冉现现!的情青t况兄tT札.位于4靠在近振乱拟I的基础平由门-i保呆H网1-骂参毕号y点!4奇王.口I采用同一个传感器。关于探测(9.2.2条)和现场勘测.其测最精度应与所采用的振动指标和经验关系式的小确定)主J;不多。单一的参数指标，诸如峰质点速度或峰质点加速度幅值和均厅根值，在n占/i)-) 68刊的忻况i、其i且应在士10%之内。9.2.4 工程分析当极为主在耍的复杂结构，如核电站电遭受振动激励的等级

18、达到需要考虑其严重后果时，或类似lj.tJ挂A巾所列的建筑物口f能遭受破坏时，需JH更为详细的方法来评定结构的性能u应在一定数垦的测点七设置监测时间历程的仪器设备，以确保振动不超过结构的划定值、如果需要获得地面对基础的传道函数，则应在基础仁和l基础外边的地坪tlt行Ij步巳求。J，l;础:的记录位?设i吁在主墙或地下室墙的底崖平面处。测点的数量及其位忧要恨据建筑物的特性、监测期间须tll:点圳察的il1位来俯定相调篮并1、安尽可能地确定建筑物的固有频率c对极其重要的结构.不但须进行响应分析，还附对结构的街载i韭行f占t或测定元1型的L但分析雯求所估算的频率达到士1%和阻尼i左到了10%的正确度

19、。9. 3 监控工作的报告报告的格式应与研究的型式(11，9. 2条)-致.但至少用包括9.3. 1 9. 3. 3条中所列的内容u9. 3- 1 危害分析a 振源的描述:b 按照附录A说明建筑物的理式和状况，C. 测tt的日的;d 所采用的标准和研究类理。9.3.2 测垃. 传感器的布宣布l连接力式$b 传感器、信号i革i周装注和记录设备的类!和组成qC. 仪器设备系统的校推系数，d. 频率范围和非线4阱度.e. 误差米源的评估，f 对于监测t勘测的研究(见9.2. 2、9.2. 3条)，进行峰质点速度值的连续)L!. i全足够。1、lfi丘A步忻究(见9.2. ，1条)，应采用持久的时间历

20、程记录。9. 3- 3 建筑物的检查a. 在振动出现之前对建筑物进行检查，并用图表报告裂搅和其他损宵zb. 在振动出现之后对建筑物进行检查; 对所观察到的损害进行评价E4h6 CB/T 14124- 93 9. 4 对现有建筑物振动研究的评价对现存建筑物振动状况的评价，可旧不1于9.2条中所述那样复杂程度的步骤j些1-r -!1(公开!J;j i1r ,l: I吁力或运动结来表达，在某些情况F.直接观察裂缝的开展或延仲，口J怪供有关响).v:rfJ J 价的的盯料Ji口l指出进一步恶化的情况9. 5 在结构中作为振动烈度指标的运动量在构件t进行测量，拥峰质点速度那样-种运动哇，能换w成应力*去

21、达(.怀L1:IH卡i、光il).I月13结构的容许院)J有关。当运动坠涉及在某盹选定位院所测得的中在体结构UIJJi亏、纠构的u户JJ:!: )ry!斗1r:1L 厄，以拉影响振动烈度的输入持续时间时.运动ft口J作为J经验指标供该类建筑均每号(. ). :荼l峰)提点加速度或峰质点速度可作为低矮(一军三层楼高)和整体建筑物响院的-种破坏指h烈度的等级与建筑物的响两频率和激振频率分量有关u振动咕级范闸的概括吨指南ijljr 1. N 9.6概率有关振动村建筑物的可察觉的影响(装饰性的、较小的相较大的破坏)的判托iill2131月慨干、的hiL处理。考虑建筑物的年代和状况两者可能出现作种的组合

22、.II能难以制订出一个约济的绝对卡限特别是对一个在规定频带内地面运动的峰运动值通常是股点应度)或峰质JJij生!主响成悄悄叫.则需换算成加速度或位移来作为灾害隐患的指标。通常以95yo无;OIJ的概率作为有影响的最小危古l通过对局部所变或相对位移的测量(如裂缝监测).有助F对建筑物或部件l币l阳的评价。虽然这不同I振动状态的测量.但时所产生的动应力与设计标准比较来自接J1t行评价是允ifi的。9. 7 疲劳因数交变循环过多的重复应力会增加疲劳破坏的危阶电对于钢构件的参考资料.f! J以作只l设if规1; jfl 不适!+l于混凝t、砖t玉和其他建筑材料，对这些材料的参考资料要进行研究。对特殊结

23、构、纪念碑咋i甘l号虑总计达1011次反复#I载的长期、低量级的振动。9.8 损坏的描述对中4标准而言.损坏分为下列几类:a. 装饰性的在清点墙表面上产生的发丝裂缝，在粉刷或清水墙表面U!HJ裂缝的发展，此外.在码或混凝土砌块结构的灰缝巾出现的发丝裂缝;b 较小的-粉刷或清水墙表面产生较大的裂缝、松散和剥落.贯通砖成混凝!:仰1J主(i辛312: 较大的建筑物结构构件的损坏，术革柱的汗裂.节点酥松.的副裂缝的扩展等L注.对损坏的描述在地蔑工作者所用的烈度等级中有相应的描述。，.白的一艘规定G8/T14124-93 附录A建筑物的等级划分(补元件)术附录根据建筑物对脸面传播的机械振功的反!丘，为

24、建筑物等级的划分担供简费的可则。J木等级划分而言，个动力系统是由J-_壤和FJi芸、1在础，连同建筑物?占构丰身起月fZI11此。辰AZ考虑、fr列因素而给出十四个简化的等级za. 构造的形式(如表Al所确定的hb. 基础(见八5章); c土在(见A6啻); d. 政治l二的重要因素(见去Al)。频率范围1&1150日z(见3.3条)，它包括了在王业生产、爆破，fj脏和|交通压输巾所遇到的大多数)f仲，不包拈!I王业机械直接输入到结构巾的冲占振动.也不包掐打桩和爆破对严密控制的?应用以外的纳中JJ所产叶飞的冲Jj-，牛;附JA涉及到l的建筑物不包括十层以上的结构。,2 所包括的建筑物.2. 1

25、 在等级划分中包拍下列结构:a 用r!i 1 1 Ib 1 Ah 1 Ab 1 A, B, 1 ItJIAb I 4 I I Ac I Bh I A , I Ac. 且Bdl I I Ilbl 1 c日7八f1 Ae 1 Bc 1 Bd 1 Bb 生股CIJ Ca 81111111klBd 月IJI I I I I . I I Cc I Ch 卜一9 1 1 1 1 1 1 Cd : Hd 降f1 1 1 I I I A 低III日fI I 1 C才Bc气b11 T- I I (;- I - (-f -r - I -Cc 1阳12 1 I 1 1 1 1 cr I 1 Jk C, 13 I I

26、 I I I I I cf I Bd，(、bt飞仁Cd啕Cc14 I I I I I I I I CI 附录B根据峰质点速度估算峰应力(析、光牛)1 如果在最大振动位移的点上进行测试，同i梁或根内振动接近共振时的应力，能涵过速度旦x:ff移的协!IIhl: 得。2 对具有j心矩形截固和等刚度、等载荷的梁，可用式仙)衷耳之.它与梁的长度、高度和宽度元关lffII予最大弯曲同力rna和最大振动速度Vma有关。1 91 G/T 14124 93 斗。v，j，蒂式中.叽m叫1l 叫x沿梁长度l仁-某测点邮的F白最大振动速度的幅值.口m酌，/怡s，1V忆2y7气T川二A儿旧叫(这可甲!Am川川吁咔x为i洲甘州可1点气鼓k扒扣、帽，j强迫频率，近似等于梁的固有频率n) ; Ed 动弹性懊量，kN/m气 质量密度.t/nl, b 梁自重，kN/m;68 梁自琶及所承受其他均布街较之和，kN/m:k, 模态系数(无量纲)，取决于边界条件和模态等级(但影响很小)，民值j1 1记附加说明2本标准由中华人民共和国机械电子五业部提出。本标准由全l罔叶机械振动与冲1本标准由帆械电于工业商部l设计研究院负责起草0木标准主要起草人刘纯康、叶鹤秀、刘世友。192