GB/T 14124-1993 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

中华人民共和国国家标准

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/T1412493

Mechanicalvibrationandshock-Measurementandevaluation

ofvibrationeffectsonbuildings-Guidelines

fortheuseofbasicstandardmethods

1主题内容与适用范围

本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

本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

要针对建筑物的结构响应。

本标准适用于结构振动的测量，不适用于空气传播的声压和其他压力波的测量

木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。

本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

GB/T2298机械振动与冲击术语

GB10084振动、冲击数据分析和表示方法

GB/T14412机械振动与冲击加速度计的机械安装

3与振源有关的因素

3门建筑物振动响应的特性

振动的类型可分为下列两大类:

a，确定的;

n.随机的

上述两大类还可按7.3中图1进一步划分。

3.2持续时间

激振力的持续时间是一个重要参数，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

是连续的还是瞬态的，由与结构共振响应有关的时间常数:和激振力函数间的关系来确定，对本标准

价〕言

连续的—如果激振力对结构连续作用时间在s=，以上，则认为响应是连续的

b.瞬态的—如果激振力的作用时间少于s=，则认为响应是瞬态的。

结构共振响应的时间常数由公式((1)计算。

r侧一r2n1.f,

国家技术监督局1993一02一03批准1993一10一01实施

Gu;T14124一93

式中:Z,一一结构共振响应的时间常数,5;

攀—共振时的阻尼比:

人—基本周有模态的共振频率,Hz

3.3频率范围

感兴趣的振动频率的范围取决于激励频率范围内谱分量的分布和建筑物的结构啊应这允分说明

谱分量为振动输入的最重要的参数为了简单起见处理的频率范围为。.t-5oOHz这就(叫占f务类建

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nrq1S对于室内YL械.可

能要求记录史高的频率

人工振源引起的大多数建筑物的破坏出现在1.0-15011:的频率范围内.自然振源如地震.则通常

在0{.1^-30Hz的低频范围内。有影响的风振能量出现在0.1^2Hz的频率范围内

4与建筑物有关的因素

建筑物及其构件对动力激励的反应不但取决于响应特征(kp固有频率和阻尼)，而且还取决于激励

的谱分量，特别是在高响应量级和长时问暴露的情况卜，要考虑累积效应，此时可能产生疲劳破坏〔

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巨的结构.不包括工厂中的某些构筑物，如烟I'll,

井架、容器等

为了恰当地描述振动对建筑物的影响和测量的结果并划分其范畴，需要给建筑物分类，本标准建

筑物的分类见附录A(补充件)

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可以通过对周围激励所引起的低量级响应的谱分析，或通

过使用激振器等方法求得

如果不进行全部响应的分析.但又需估算可能具有的振动烈度时，则可应用关于建筑物高度与基本

周期的经验公式求得。

实验研究表明,3-12m高的低矮建筑物的基本剪切频率范围为3-15Hzo振幅的大小通常取决于

建筑物的固有频率和阻尼特性。

4.3建筑物的基底尺寸

地面传播的振动具右几米至几百米的波长波长较短的激励引起的响应较为复杂，卜壤叫以起到滤

波作用。除频率特别高的振源(例如岩石爆破)以外，较小的民用建筑物的基底尺寸，通常要小于振源的

特征波长

4.4土攘与结构的相互作用

在地震工程的研究中，应考虑土壤与结构的相互作用。

这种相互作用的评价要求事先获得现场剪切波波速和动态模量。

4.5土坡密实度

在软土和填充土上的基础可能由于遭受地面振动而沉陷或失去承载能力。这种效应的危险程度敝

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而异松散的、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，要注意这种情况

5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测星来完成。这此传感器i,I以检

测一个质点的位移、速度或加速度的时间历程实际上测得的只是某一种动态的FA.如速度或加速度利

用检测系统.每一种量都能通过积分或微分转换为其他的量，对传感器和铭个仪器系统的振幅相位啊

应，在较低频段进行积分时，要注意其结果有否失真(见第7章)传感器应满足数据的收集、处理和表示

GB;T14124一93

的要求(见第了章)。根据经验建议在不同的场合采用的参考测试Ijv伙见下表

结构响应的简略特征

版速度一质汽加速度

振源龙型频率范围振幅范围范时I,V特Y:I1i'l9址爪t-;'.

目zrvUIII}范

比Inlr从

一__2。。0.0才一i一(·

一

爆破振动一

1严一300002~5一丁-一pv,h

地面传播1--30)一土。)一一‘一“”)’一

打桩

1一30010」一too02--50002-2「巴山

地面传播

{

1

写至外机械

1-3以)10--10000.2^s00.02-IC一p,d,%na,l,

地面传播

断响

10-2,501^-11000.2一300.02--1t、pv,h!pt、卜

交通运输、室外机械

空气1-:101P,上1

室内机械1^10001^-1000.2^300.2-1C渺山切川几

一

一

人的活动

。)冲击0.1-100100^5000.2-200.(2卜一5Tpvrh

h?直接的0.I-12100~一5000.2~50.02一0-2peth

地震().1--3010-10,0.2'-4(川0.02-20pvrh/parh

风0.1-101010':path

室内声响5-500

注:帕C连续的，见3.113.2条;T瞬态的，见3.1,3.2条;pvth质点速度6ku$le历程;posh质点加

速度的时间历程。

12?以上所给定的范围是极端情况，而给出的值可能足经验的也可能是测试的(见注川)。位移幅度和频率的极

端范围不能用来推导质点的速度和加速度

s.听给定的频率范围是指导性的

川在给定范围内的振动值要予以重视许多国家的法规将建筑物撰础卜几个毫米每秒的峰Ifi点速度作为有明

显效应的界限。峰质点速度为几百毫米每秒时.产生损坏的可能性很大低于人们感觉界限的振动觉级.(5

精密的工业生产过程中可能要予以重视巴

6测量方法

6.1位置

确定建筑物振动的固有特性需要一定数量的测试部位，而这些部位取决于建筑物的人小和交杂程

度

如果是监测强迫振动，较好的位kL是在基础巨，典}'i测点是设,s在底层平面主要承重外墙的底部

由厂交通运输、打桩和爆破，特别是在远距离处所引起的振动测址表明.振动在建筑物内of一能会放

大，并与建筑物的高度成正比.因此有必要在建筑物内几个测点卜进行同J匕测址仁在基础和室外帅di)}

的同步测试nlJN来建"-传递函数

cs/T14124一93

商f四层C}121n)的建筑物，应每隔四层和在顶层设Vi`测点

长度大十lom的建筑物.应沿水平方向侮隔no,I设}川则点

分析1W式的选择、测点位段的确定取决于所考虑的模态大多数情况「由f经济卜的I;r囚.局I;f;f

确定整体结构的从木模态和最人响应的测里，并对一些构件，如楼板、墙和窗等进行观测(，

6一11建筑物内的测址

在建筑物内，传感器的布段取决f所关注的响应。如在6.1条中所述来自地而传播的振源?t输八

建筑物的振动最好通过毕础[或其附近的测址值来评定作为整体来看，结构猛烈振动或建筑物剪切

变形的确定，要求直接在具有结构刚度的承秉构件仁测址，这通常是指互为直角的几分啦的测址，但也

不排除it他的布N}方法

有时.所关注的楼板或端在跨中位}Iy7的振幅最大，虽然有时振动得很强烈，但通常与结构的整1本r1

龙关

在建筑物内，’万振源有关的研究通常包括试异探索阶段

在J#行与没f}l有关的测A!中如‘监测对振动敏感的计算机、继电器和其他装IYI.El仁测f"r应反映输入

的振动Nil点应设置在<'t础上或设备的构架卜

在进行与地面传播的振动有关的测晕中.如研究地面振源，通常把振源和传感器之间的连线方问

作为传感器径向的定位方向，当研究结构对地面振动的响应时，根据结构的主轴和副轴定位较为实际

在地面上或地面卜进行振动测量可能受到具有一定深度的表面波振动幅度的形响，这样，建筑物基

础可能处于一种与地面卜所观测到的不同的运动，这取决于波长、基础深度和地质构造等条件

关于风所引起的振动，垂直分量常被略去。测量仪器应按转动和平移模态布VI.

6.2传感器的安装

6.2门与结构构件的连接

振动传感器在振动构件上的安装应满足GB/T14412中对加速度计的要求其日的是要忠实地再

现支承层的运动而不致引入