本标准规定了评价振动对建筑物影响所需进行的测量和数据处理的基本原则。这里关心的除振源的动态范围、频率或其他参数以外，并不关心振源本身。结构振动的影响的评价主要是针对结构的响应，并且包括适当的分析方法，用以确定频率、持续时间和幅值。本标准只适用于结构振动的测量，不考虑声压及其他形式的压力波，但是需要考虑这些激励的响应。这里定义的建筑物是地面上的且有人居住的，某些特定的厂房像柱、烟囱、井架、构筑物等不在考虑的范围内，虽然他们经常有工作人员进出。建筑物的结构响应与激励源有关，制定本标准的最终目的是检验建筑物受振源（即激励的频率、持续时间、幅值等）作用下的测量方法。我们关注的激励源主要有地震、爆炸、风压、声震、内部机器、交通、建筑施工等。 GB/T 14124-2009 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 标准下载解压密码：www.bzxz.net

ICS17.160;91.120.25
中华人民共和国国家标准
GB/T14124—2009/IS04866：1990代替GB/T14124--1993
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Mechanical vibration and shock--Vibration of buildings--Guidelines fothe measurement of vibrations and evaluation of their effects on buildings（ISO4866:1990,IDT）
2009-04-24发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、数码防伪
中国国家标准化管理委员会
2009-12-01实施
GB/T14124—2009/IS04866:1990前言
规范性引用文件
应考虑的与振源相关的因素
与建筑物有关的因察
需要测量的数据
测量仪器
传感器的位置和安装
数据的收集、处理和分析·
数据评价的方法
附录A（资料性附录）1
建筑物的等级划分
附录B（资料性附录）
附录C（资料性附录）
附录D（资料性附录）
附录E（资料性附录）
参考文献
根据质点速度峰值估计峰值应力随机数据
预测建筑物的固有频率和阻尼
结构的基础和土壤之间的振动相互作用10
GB/T14124-2009/IS04866：1990本标准等同采用ISO4866：1990《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》及补充件1：1994和补充件2：1996。本标准做了如下编辑性修改：
——用“本标准”代替“本国际标准”；一删去国际标准的前言。
本标准代替GB/T14124一1993《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》。
本标准与GB/T14124一1993比较主要技术变化如下：——上一版本为等效采用，本标准与ISO4866一致性程度为等同采用；一根据补充件1：1994和补充件2：1996进行了修订，即增加了附录D和附录E。本标准的附录A、附录B、附录C、附录D、附录E均是资料性附录本标准由全国机械振动、冲击与状态监测标准化技术委员会(SAC/TC53)提出并归口。本标准起草单位：清华大学、郑州机械研究所、交通部公路科学研究所、大连理工大学。本标准主要起草人：王宗纲、韩国明、何玉珊、刘文峰、朱彤。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：-GB/T14124—1993。
GB/T14124-2009/S04866：1990
人们逐渐认识到建筑物一定会受到振动。在设计时，必须要考虑到结构的完整性、建筑的服务功能以及与环境的适应性，同时还要考虑到对历史建筑的保护。建筑物的振动测量一般出于以下的目的：发现问题。
当建筑物的振动引起居住者表示担心的量级时，向居住者提供一份证实此振动量级是否会对结构完整性产生影响的报告就显得十分必要。有选择的测量。
当某个使用工况已设定好最大振动量级后，必须测量那些振动数据并提供相应的报告。记录，
设计中已考虑了动态载荷，为了检验预期响应进行测试，并且提供新的设计参数。可以使用环境激励或者其他强迫振动的加载方式。例如对结构施加强烈的振动就可以知道结构的地震响应对结构的使用是否有影响。
诊断。
当确定振动量级的影响需要进一步调查时，可通过测量所得的振动数据进行诊断。另一个诊断方法是通过结构对环境或者其他强追振动荷载的响应，来得出结构的运行状态。例如像地震那样的强迫振动。
如此多样的目的促使对许多从简单到复杂的测量系统，展开了各种形式的研究（见9.2）。许多对此感兴趣的单位需要关于最适合的测量方法、描述和评估那些振动对建筑物影响的适用的技术指导。这些既可应用于已经存在的建筑，它们可能会受到某些新的或者改变了激励条件的影响，也可应用于那些意义重大的建于可能受到强烈激励的环境中的建筑物的设计。通过计算也可以将振动的影响效果写进报告里去（见9.1）。尽管可以使用本标推的内容来评价结构的相对振动烈度，但是没有对任何量级的振动提出是否可以接受。本标准也未考虑经济与社会这些受国家体制影响的因索。I
1范围
GB/T14124—2009/ISO4866:1990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本标准规定了评价振动对建筑物影响所需进行的测量和数据处理的基本原则。这里关心的除振源的动态范围、频率或其他参数以外，并不关心振源本身。结构振动的影响的评价主要是针对结构的响应，并且包括适当的分析方法，用以确定频率、持续时间和幅值。本标准只适用于结构振动的测量，不考虑声压及其他形式的压力波，但是需要考虑这些激励的响应。这里定义的建筑物是地面上的且有人居住的，某些特定的厂房像柱、烟窗、井架、构筑物等不在考虑的范围内，虽然他们经常有工作人员进出。建筑物的结构响应与激励源有关，制定本标准的最终目的是检验建筑物受振源（即激励的频率、持续时间、幅值等）作用下的测量方法。我们关注的激励源主要有地震、爆炸、风压、声震、内部机器、交通、建筑施工等。
注：人工激励与地震是很不一样的，地震更剧烈且持续时间很长，而且比人工振源深得多。地震能在很长的距离内产生破坏，而且地震有大得多的能盘释放，还会产生一些不同形式的波。因此，同样的参数值（如质点峰值速度)对建筑物的影响是不相同的。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T2423.5—1995电工电子产品环境试验第二部分：试验方法试验Ea和导则：冲击(IEC60068-2-27:1987,IDT）
GB/T13441.2一2008机械振动与冲击人体暴露于全身振动的评价第2部分：建筑物内的振动(1Hz～80Hz)(ISO2631-2:2003,IDT)GB/T14412一2005机械振动与冲击加速度计的机械安装（ISO5348：1998，IDT）ISO2041:1990振动与冲击术语
ISO4356：1977结构设计基础在适用性极限状态的建筑物的变形3应考虑的与振源相关的因素
3.1建筑物振动响应的特性
振动的类型可以分为以下两类：a）确定的；
b）随机的。
进一步分类见8.2。
对于每种形式的振动，都必须给出必不可少的信息，以便给此种振动下定义，见ISO2041：1990。3.2持续时间
动态激励力的持续时间是一个很重要的参数。在本标准中响应可以认为是连续的或瞬态的，它主要取决于微励的类型。响应的类型由与结构响应有关的时间常数和激励力函数形式之间的关系来确定。
GB/T14124-2009/1S04866：1990式中：
Tt = 2元.f.
S——表示阻尼的影响，取决于激励的种类(线性或非线性）；f.共振频率。
这样两种情况（不管激励是确定的还是随机的）可以被定义为：一一连续的：如果施加在结构上的力持续时间超过5t，，那么就认为是连续的；—一瞬态的：如果施加在结构上的力持续时间少于5t，，那么就认为是瞬态的。（1）
因为自然发生的力函数不经常表现，其响应不易归人哪一类。例如，即使有若干间隔的爆破也认为是瞬态的。
3.3频率和振动强度的范围
我们关注的振动频率范围取决于激励频率范围内频谱成分的分布和建筑物的响应，这充分说明频谱成分的分布被视为振动输入的重要特征。简而言之，本标推涉及的频率范围为0.1Hz～500Hz。这就包括了各类建筑物和建筑结构对自然振源（风和地震）以及人工振源（施工、爆破和交通）的响应。室内设备要求能够记录更高的频率。人为的振源引起建筑物破坏的濒率范围大多在1.0Hz～150Hz以内，而如同地之类的自然振源，通常在0.1Hz～30Hz范围内。风激振产生的影响，频率范围大多在0.1Hz～2Hz。我们关心的振动量级从很小的到每秒几百毫米的范围内，其量级主要取决于频率。4与建筑物有关的因察
建筑物及其构件对动态激励的响应取决于其自身固有的特征（如固有频率、模态振型和模态阻尼）和激励的频谱曲线。尤其遇到高响应量级和长时间暴露时，需要考虑累积效应，此时有可能产生疲劳损伤。
4.1建筑物的类型和边界条件
对于建筑物的定义，在第1章中已经说明。为了恰当地表述振动对建筑物的影响和测结果，并划分范围，需要给建筑物分类。本标准的分类详见录A。
4.2固有频率和阻尼
建筑物或其部件的固有频率会影响其对激励的响应。固有频率可以由环境激励的低量级的响应谱分析或者使用激振器等方法求得。当估算可能具有的振动烈度时，如果不进行应有的分析，则可以应用关于建筑物高度与基本周期的经验公式求得374151。
通过实验表明，3m12m的低层建筑物的基本剪切频率范围为4Hz～15Hz。阻尼特性通常与振动幅值有关。固定结构的固有频率和阻尼特性，将在本标准的附录D中说明。4.3建筑物的基底尺寸
地面波动产生的振动其波长从几米至几百米。较短波长激励引起的响应比较复杂，同时，地基也起到滤波的作用。除了频率特别高的振源（如岩石爆破）以外，一般民用建筑的基底尺寸都小于振源的特征波长。Www.bzxZ.net
4.4土壤的影响
自前的地震工程研究中，需要考虑土壤的影响3]这样的动力相互作用的评价有时候被认为靠人为振动来证实是要求测定地面材料的剪切波波速或动态刚度模量。经验的、数值的或分析的方法可以由一些资料得到们。在软土和填充土上的地基可能由于遭受地面振动而沉陷或者失去了承载能力。这种效应的危险程度随着土壤颗粒大小、密实度、饱和度、内应力状态及地面振动的峰值加速度和持续时间的不同而产生2
GB/T14124—2009/ISO4866:1990不同的效果。松散、无黏性的饱和沙土特别容易受到破坏。在评价振动烈度及诊断有关震害时，这是必须要注意的[89)（见附录A)。
5需要测量的数据
真实的振动输入和响应的特性可能受到不同的位移、速度或加速度传感器的影响，传感器拾取速度或加速度运动，并能够提供振动的时程曲线记录。在掌握传感系统准确的传递函数后，每一种量都能通过积分或者微分的方法转换为其他的量。对传感器和整个仪器系统的振幅-相位响应，在较低的频率段进行积分时要更加细心（见第6章）。只要传感器满足物理量转换、数据处理和表示的要求（见第6章），就可以用所选择的量表述。根据经验建议在不同情况下优先的测量参量见下面的表1。表1在各种振源条件下结构响应的典型范围振源类型
交通运输：
公路、铁路、地
面传播
爆破振动
地面传播
地面传播
室外机械
地面传播
交通运输、
室外机械
外界气压
室内机械
人的活动：
a）冲击
b）直接的
室内声响
频率范围
1~1000
连续的，见3.1和3.2；
瞬态的，见3.1和3.2；
pvth——质点的速度时间历程；ath——质点的加速度时间历程。幅值范围
100~2500
10~1000
1~1100
100~500
100~5000
10~105
10~105
质点速度范围
质点加速度范围
时间特征
pvth/ath
pvth/ath
pvth/ath
pvth/ath
pvth/ath
注1：以上所给的范围是极端情况，而给出的值可能是经验的也可能是测试的。位移幅值和频率的极端范围不能用来推导质点的速度和加速度。注2：给出的频率范围参照建筑物和建筑构件对具体激励形式的响应，仅是指导性的。注3：在给定的范围内的振动值要予以重视。目前尚无某个标准能涵盖所有建筑物、及其状态和暴露持续时间的所有种类，但许多国家的法规将建筑物的基础上每秒几毫米的峰值点速度作为有明显效应的界限。质点速度峰值为每秒几百旁米时，产生损伤的可能性很大。对低于人们所能感觉的振动量级（见GB/T13441.2一2008)，在精密的生产工业过程中可能要予以重视。3
GB/T14124—2009/IS04866:19906测量仪器
6.1一般要求
通过测量得到的振动数据用于进行分析评价或诊断，或者是为了监测是不是达到了预先估计的某个界限值。为了评估的需要，必须满足第3章和第7章的规定，以及第9章中描述的评价方法。单一的测量系统不可能满足本标准所指各类结构以及对结构输入的频率和动态范围的各项要求。测量系统包括以下设备：
—传感器（见6.2)；
信号调理设备；
.数据记录系统。
当它们连在一起使用时，需要对整个测量系统规定其频响特性（幅值和相位）。所测量的运动是否接近真实运动的程度取决于检测系统的特性和使用的评价方法。对9.2.2和9.2.3中的最低要求，是通过多次重复测量质点峰值速度来确定振动的特性。对9.2.4中的最低要求，是记录足够长时间的振动时间历程，并且保证足够的精度建立其谱特性。振动时间历程采用模拟或数字的方法均合乎本章要求。6.2传感器的选择
传感器的选择对于正确评价振动是很重要的。通常，传感器按其线性输出的信号可以分为两类，即高于或低于传感器自身敏感元件的固有频率。广泛用于结构振动测量中的“速度传感器”或“地慰检波器”是一种典型的工作频率高于自身固有频率的电磁式传感器。而压电式加速度传感器的工作频率，通常低于自身固有频率。有些电磁式传感器在低于自身的固有频率况下工作，如广泛采用的强震仪。在实践中，使用来自低频段工作的“速度”型传感器的相位信息时，应该谨慎对待。如果振幅和相位两者的响应是临界的，则应该确保整个测试系统的线性性能，最佳选择是仪器下限截止频率与所需测适的最低频率相差10倍。测量信号一般高出背录噪声5dB。速度传感器能够输出较强的信号，可以简化整个测量装暨。如果需要质点速度的话，在选择压电式加速度传感器时，就要对其输出信号进行积分。对于瞬态振动来说，还需要检验整个测量装置的响应。6.3信噪比
信噪比通常不应低于5dB。如果信噪比在5dB～10dB之间，应该修正（即减小）测试值，并且提出修正方法的报告。背录噪音是指所有不屑于所研究现象的信号的总和。7传感器的位置和安装
7.1位置
7.1.1总则
确定建筑物振动的固有特性需要一定数量的测点，这些测点的位置和建筑物的大小及复杂程度有密切的关系。
如果是监测强迫振动，较好的位置是在建筑物的基础上，当无法在基础上测量时，典型测点可以设置在基础底板主要承重外墙的底部。由交通运输、打桩、爆破，特别是在远距离激振所引起的振动测量表明，振动在建筑物内可能会放大，并且与建筑物的高度成正比，因此有必要在建筑物内的几个测点进行同步测量。在基础和室外地面上的同步测试可以用来建立传递函数。高于四层(～12m)的建筑物，应每隔四层和在顶层设置测点。长度大于10m的建筑物，应沿水平方向约每隔10m设置一个测点。由于用户和进一步观测的需要，可以增加测点。分析方式的选择、测点位置的确定取决于所关注的模态。在大多数情况下，出于经济上的考虑，仅识别整体结构的基本模态和最大响应，并对如楼板、墙和窗等构件进行观测。4
7.1.2建筑物内的测量
GB/T141242009/IS04866：1990
在建筑物内，传感器的布置取决于所关注的响应。如在7.1.1所述，来自地面的振源作为建筑物的输入振动，最好通过基础上或其附近的测量值来评定。从整体来说，结构剧烈振动或者建筑物剪切变形的确定，需要直接在具有结构刚度的承重构件上测量，这通常是指互为直角的三个分量的测量，但也不排除其他的布置方法。
有时，所关注的楼板或者墙在跨中的振幅最大，虽然有时振动强烈，但通常与结构的整体性无关[]。
在建筑物内，与振源有关的研究通常需要经历多次重复的探索试验。在从事与设备有关的测量中，如监测对振动敏感的计算机、继电器和其他装置时，测量应反映输入的振动。测点应设置在基础或者设备的构架上。在此种情况下，如果可能，为了测量更准确，应关闭设备。
在进行与地面传播的振动有关的测量中，如研究地面振源，通常把振源和传感器之间的连线方向，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比较实际。在地面上或者地下所进行的振动测量可能受到变化的表面波振动幅度沿一定深度的影响，因此，建筑物基础可能处于一种与地面上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，垂直分量通常被忽略。测量仪器应按转动和平动模态布置。7.2传感器的安装
7.2.1与结构构件的连接
振动传感器在振动结构构件或基础上的安装应该满足GB/T14412一2C05中对加速度传感器的要求。其目标是不引人附加响应，真实地再现结构构件或基础的运动。在三轴向传感器的安装中要小心谨慎，以避免传感器的摇摆或弯曲。安装在建筑物构件上的传感器和监测单元的质量应不大于该建筑物或所测构件质量的10%，而且安装要尽可能做到坚固、轻巧。应避免采用托架，最好将三个单轴向的传感器用螺栓或者高分子树脂牢固地安装在一个固定的金属立方体的三个面上。用膨胀螺栓将传感器的底座固定在建筑物的构件上，在轻质混凝土构件上应该选用右膏接合。
在特殊的环境下，可以用胶粘结或者磁座吸附传感器。对于室内水平表面上的测量，尽管机械式固定更好，但是在加速度低于1m/s的情况下，也可以采用双面胶将传感器固定在坚硬表面的方法。在具有柔性覆盖层的楼面上测量结果会失真，应该避免采用。如果必须采用这种方法，则需要对传感器安装件进行不同质量和连接条件的对比测试，以此来评价柔性毅盖层的影响。7.2.2与地面的连接
如果土壤的条件允许的话，可以将传感器固定在一根穿透地表松散层的刚性钢棒上（直径不小于10mm）。钢棒伸出地表面不超过几个毫米。必须注意确保钢棒与土的紧密接触。在预计加速度大于2m/s2的情况下，需要与地面稳固安装，以防滑移。传感器必须安装在地面以下时，为了把结合的失真减小到最小，埋人深度至少为传感器的（包括安装装置）主要尺寸的三倍。也可以选择将它们固定在质量比（m/pr3，其中β为土壤密度，m为传感器和平板的质量，r是平板的等效半径)不大于2的具有刚性表面的平板上，例如可以是一块砌筑的平稳的铺路板，对大多数的土壤而言，p的范围是从1500kg/m2到2600kg/m。8数据的收集、处理和分析
8.1总则
测试的目的是要获得充分的信息使按所选用的评价方法进行评价时具有足够的置信度（见第9章)。
GB/T14124—2009/1S04866：1990确定振动特性所需的信息数量，随振动复杂程度的增加（如由简单周期性的至非平稳随机的和瞬态的运动）而适当增加。
适用于确定某一特定频率范围内的周期性运动的数据收集系统，可能不适用于更为复杂的运动，甚至连单一参数的指标(例如质点速度峰值)也不能建立。8.2数据的描述
通过物理过程的观察得出的任何数据能被广泛地描述为确定的或者随机的数据。确定性数据是指那些能用明确的数学函数来描述的数据。图1给出了可能遏到的数据种类，每一种类的描述在ISo 2041：1990中给出。
确定性的数据
周期性的
正弦的
平稳的
复合的
各态历经的
自平稳的
准周期性的
a）确定性数据
随机的数据
b）随机数据
爵态的
图1数据的分类
8.3数据分析方法
非周期性的
冲击的
非平稳的
非各态历经的
根据图1确定数据的种类后，分析的类型就可以确定。如果数据是确定性的，通常简单的分析在非周期的确定性数据的特定情况下，确定峰值不需要经过预处理（虽然直流分量可以通过分析已捕捉到的记录信号前的数据加以补偿)，详见参考文献[10]和[12]。通常，40dB的动态范围就够了，50dB则更好。
GB/T14124—2009/ISO4866:1990随机数据需进行平稳性检验（见参考文献[13]。如果认为数据是平稳的，则在附录C中所概述的方法是适用的，详见参考文献[10]、[12]、[13]和[14]。9数据评价的方法
9.1总则
测量数据的评价既要反应测量的目的，又要反应研究的类型。为了预估全部响应分析的结果，需有结构的详图和相关状态的信息，但通常不易全面获得。因此，研究人员要有适当的方法对与结构或构件有关的损伤概率的振动烈度进行评定。在评定中需要考虑以下的因素：
基本结构和构件(墙、楼板、窗)的共振频率；a）
基本结构和构件的阻尼特性；
建筑物的类型及其状态和材料性能；c）
频谱结构特性；
激励特性；
变形形式；
g）幅值响应的非线性度。
本标准虽然主要涉及到响应的评价和测量，但是进行评价时，要注意到振源、整个测试系统的通路和传递函数。
9.2研究类型
列于9.1的a)～g)中关注的许多重要参数，能很快确定测量设备的选用、建筑物内测点的定位、记录装置类型、数据通道或所需测点的数量，对现象监测的持续时间和数据的收集速度等。在第6章和附录C中关于设备要求的概述中，已对仪器按不同情况提出的要求进行安排以便于选用。此外，指明研究中所采用的复杂程度也很重要。用单一的量描述振动环境的仪器，如那些用于人体反应和机器状态的仪器，只要考虑到有限的频率响应，即可用于初步测量。对本标准而言，已考虑到初步评定、检测程序、现场勘测和详细的工程分析。9.2.1初步评定
通常在现场测量前，可能需要单凭室内研究对振动问题做出评价。若有振源的参数和建筑物的响应特性，诸如基频和阻尼等数据，就能用经验方法估计响应。9.2.2初步探测
在一幢大楼或者一个区域内，只要进行有限的振动测量，就能指出需要进一步研究的问题。此时，误差通常是很大的（见9.2.3）。9.2.3现场测量
现场测量由有限数量的振动测点组成（见7.1）。为了评定振动烈度，常与规范或者条例中规定的值作对比。
在有充分的时间能使振动再现的情况下，位于靠近振源的基础平面上保留一个参考点，其他不同的测点可以采用同一个传感器。
关于初步探测（见9.2.2)和现场测量，其测量精度应与所采用的振动指标和经验关系式的不确定度接近。单一的参数指标，诸如质点速度峰值或质点加速度峰值及均方根值，在置信度为68%的情况下其误差一般在士10%以内。
9.2.4工程分析
当极为重要的复杂结构，遭受振动激励的量级达到了需要认真考虑其后果时，需要更为详细的方法来评定结构的性能。
应在一定数量的测点上安装监测时间历程的仪器，以确保振动不超过结构规定的限值。7
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