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工程隔振设计标准GB50463-2019

1总 则

1 总 则

1.0.1 为使工程隔振设计依据振源及隔振对象的特性,合理地选择隔振方式、动力参数、支承结构形式和隔振器等,做到技术先进、经济合理,确保正常使用,满足生产和环境的要求,制订本标准。
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1.0.2 本标准适用于下列情况的隔振设计:
1 降低动力机器、交通工具等产生的振动对生产、工作、生活和周边环境不利影响的主动隔振和智能隔振;
2 降低外部振动对仪器仪表、机器设备不利影响的被动隔振和智能隔振。
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1.0.3 本标准不适用于隔离由地震、风、海浪等自然作用引起的振动。
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1.0.4 工程隔振设计除应执行本标准外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
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2术语和符号

2.1 术 语

2.1 术 语

2.1.1 主动隔振 active vibration isolation
对振动源采取的隔振措施。
2.1.2 被动隔振 passive vibration isolation
对受振动影响的仪器、仪表、机器等设备采取的隔振措施。
2.1.3 智能隔振 intelligent vibration isolation
有外界控制能源输入,控制参数可根据控制目标进行智能调节的隔振措施。
2.1.4 屏障隔振 barrier vibration isolation
在振动传递路径中设置屏障以减弱地面振动传递的影响。
2.1.5 隔振系统 vibration isolation system
由台座结构、隔振器和必要的阻尼器组成的系统。
2.1.6 隔振对象 vibration isolated object
需要采取隔振措施的仪器、仪表、机器等。
2.1.7 隔振体系 vibration isolation institution
由隔振对象和隔振系统组成的体系。
2.1.8 容许振动值 allowable vibration value
受振对象的最大振动限制值。
2.1.9 传递率 transmissibility
振动系统在受迫振动时,位移响应幅值与外加激励位移幅值的比值;对于主动隔振,为隔振体系输出位移与扰力幅值作用下系统静位移之比;对于被动隔振,为隔振体系输出位移与输入干扰位移之比。
2.1.10 隔振器 vibration isolator
隔离振动或冲击传递的装置,常与阻尼器组合应用。
2.1.11 阻尼器 damper
通过能量耗散的方法来减少冲击或振动的装置。

2.2 符 号

2.2 符 号

2.2.1 作用和作用效应:
Fx——作用在隔振体系质量中心处沿χ轴向的扰力值;
Fy——作用在隔振体系质量中心处沿y轴向的扰力值;
Fz——作用在隔振体系质量中心处沿z轴向的扰力值;
Mx——作用在隔振体系质量中心处绕χ轴的扰力矩值;
My——作用在隔振体系质量中心处绕y轴的扰力矩值;
Mz——作用在隔振体系质量中心处绕z轴的扰力矩值;
u——振动位移;
υ——振动速度;
a——振动加速度;
ux——隔振体系质量中心处沿χ轴向的振动位移;
uy——隔振体系质量中心处沿y轴向的振动位移;
uz——隔振体系质量中心处沿z轴向的振动位移;
uφx——隔振体系质量中心处绕χ轴旋转的振动角位移;
uφy——隔振体系质量中心处绕y轴旋转的振动角位移;
uφz——隔振体系质量中心处绕z轴旋转的振动角位移;
uox——支承结构或基础处产生的沿χ轴向的振动位移;
uoy——支承结构或基础处产生的沿y轴向的振动位移;
uoz——支承结构或基础处产生的沿z轴向的振动位移;
uoφx——支承结构或基础处产生的绕χ轴旋转的振动角位移;
uoφy——支承结构或基础处产生的绕y轴旋转的振动角位移;
uoφz——支承结构或基础处产生的绕z轴旋转的振动角位移。
2.2.2 计算指标:
Kx——隔振器沿χ轴向总刚度;
Ky——隔振器沿y轴向总刚度;
Kz——隔振器沿z轴向总刚度;
Kφx——隔振器绕χ轴抗扭总刚度;
Kφy——隔振器绕y轴抗扭总刚度;
Kφz——隔振器绕z轴抗扭总刚度;
ω——干扰圆频率;
ωnx——隔振体系沿χ轴向的无阻尼固有圆频率;
ωny——隔振体系沿y轴向的无阻尼固有圆频率;
ωnz——隔振体系沿z轴向的无阻尼固有圆频率;
ωnφx——隔振体系绕χ轴旋转的无阻尼固有圆频率;
ωnφy——隔振体系绕y轴旋转的无阻尼固有圆频率;
ωnφz——隔振体系绕z轴旋转的无阻尼固有圆频率;
ξ——阻尼比;
ξx——隔振器沿χ轴向振动的阻尼比;
ξy——隔振器沿y轴向振动的阻尼比;
ξz——隔振器沿z轴向振动的阻尼比;
ξφx——隔振器绕χ轴旋转振动的阻尼比;
ξφy——隔振器绕y轴旋转振动的阻尼比;
ξφz——隔振器绕z轴旋转振动的阻尼比;
Es——隔振材料的静弹性模量;
Ed——隔振材料的动弹性模量;
[u]——容许振动位移;
[υ]——容许振动速度;
[a]——容许振动加速度;
[τ]——容许剪应力;
m——隔振体系的总质量;
f——隔振体系的频率。
2.2.3 几何参数:
Jx——隔振体系绕χ轴的转动惯量;
Jy——隔振体系绕y轴的转动惯量;
Jz——隔振体系绕z轴的转动惯量。
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3基本规定

3.1 一般规定

3.1 一般规定

3.1.1 工程隔振设计应具备下列资料:

1 隔振对象的型号、规格及轮廓尺寸;

2 隔振对象的质量中心位置、质量及转动惯量;

3 隔振对象底座尺寸、附属设备、管道位置、灌浆层厚度、地脚螺栓和预埋件的位置;

4 与隔振对象和基础相连接的管线资料;

5 当隔振器支承在楼板或支架上时,提供支承结构的设计资料;当隔振器支承在基础上时,提供工程地质勘察资料、地基动力参数和相邻基础的有关资料;

6 当振动作用为周期扰力时,提供频率、扰力值、扰力矩值、作用点的位置和作用方向;当振动作用为随机扰力时,提供频谱资料、作用点的位置和作用方向;当振动作用为冲击扰力时,提供冲击质量、冲击速度及两次冲击的间隔时间等资料;

7 隔振对象支承处干扰振动的幅值和频率特性等资料;

8 隔振对象的环境温度及腐蚀性介质影响的资料;

9 隔振对象的容许振动标准。
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3.1.2 隔振设计方案的选用应经多种方案优化比较后确定。
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3.1.3 隔振方式的选用宜符合下列规定:

1 当采用支承式隔振时,如图3.1.3(a)、图3.1.3(b)所示,隔振器宜设置在隔振对象的底座或台座结构下,可用于隔离竖向和水平振动。

2 当采用悬挂式隔振时,如图3.1.3(c)、图3.1.3(d)所示,隔振对象宜安置在两端铰接刚性吊杆悬挂的台座上或将隔振对象底座悬挂在两端铰接刚性吊杆上,可用于隔离水平振动;当在悬挂吊杆上端或下端设置隔振器时,可用于隔离竖向和水平振动,如图3.1.3(e)、图3.1.3(f)所示。

图3.1.3 隔振方式

1-隔振对象;2-隔振器;3-刚性吊杆

3 当采用屏障隔振时,可采用沟式屏障、排桩式屏障、波阻板屏障及组合式屏障等隔振方式,可用于隔离近地表层场地振动的传播。
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3.1.4 隔振对象经隔振后的振动响应不应大于现行国家标准《建筑工程容许振动标准》GB 50868及设备厂家要求的容许振动值,主动隔振时尚应满足环境振动的要求。
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3.1.5 隔振器应进行承载力验算,振动荷载及内力组合应符合现行国家标准《建筑振动荷载标准》GB/T 51228和《建筑结构荷载规范》GB 50009的有关规定。

3.1.6 当隔振系统的使用寿命低于隔振对象的使用寿命时,隔振系统应具备可更换的条件。

3.2 隔振体系及参数

3.2 隔振体系及参数

3.2.1 隔振体系宜包括隔振器、阻尼器、台座结构和隔振对象,智能隔振体系还应包括控制系统和监测系统。

3.2.2 隔振器和阻尼器应经隔振计算后确定,其布置应符合下列规定:

1 隔振器的刚度中心与隔振体系的质量中心宜在同一铅垂线上;

2 隔振体系的质量中心与扰力作用线之间的距离宜减小;

3 隔振器宜布置在同一水平面内;

4 隔振器和阻尼器布置时,应预留安装、维修和更换空间。
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3.2.3 当隔振器或阻尼器的计算水平位移超过限值时,应设置水平限位装置,并应与隔振对象和台座结构脱离。
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3.2.4 当隔振对象底座刚度无法满足要求时,应设置台座结构。
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3.2.5 管道与隔振对象宜采用柔性连接或设置弹性支承。
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3.2.6 主动隔振体系阻尼比的确定应符合下列规定:

1 隔振体系阻尼比应按下列公式计算:

式中:ξ——隔振体系沿χ、y、z轴向振动时的阻尼比;

ξφ——隔振体系绕χ、y、z轴旋转振动时的阻尼比;

Fv——在工作转速时,作用在隔振体系质量中心处沿χ、y、z轴向的扰力(N);

Mv——作用在隔振体系质量中心处、绕χ、y、z轴的扰力矩(N·m);

[u]——机器容许振动位移(m);

[uφ]——机器容许振动角位移(rad);

K——隔振器沿χ、y、z轴向总刚度(N/m);

Kφ——隔振器绕χ、y、z轴抗扭总刚度(N·m/rad);

ωnv——隔振体系沿χ、y、z轴向振动的固有圆频率(rad/s);

ωφnv——隔振体系绕χ、y、z轴旋转振动的固有圆频率(rad/s);

ω——干扰圆频率(rad/s)。

2 当为脉冲振动时,阻尼比应按下列公式计算:

式中:ωn——隔振体系沿χ、y、z轴向振动的无阻尼固有圆频率(rad/s);

ω——隔振体系绕χ、y、z轴旋转振动的无阻尼固有圆频率(rad/s);

up——受脉冲扰力作用下产生的最大振动位移(m);

u——受脉冲扰力作用下产生的最大振动角位移(rad);

ua——受脉冲扰力作用产生的经时间t衰减后的位移(m);

u——受脉冲扰力作用产生的经时间t衰减后的角位移(rad);

t——振动衰减时间(s)。
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3.2.7 主动隔振时,台座结构的质量宜符合下式规定:

式中:m1——隔振对象的质量(kg);

m2——台座结构的质量(kg);

Fz——作用在隔振体系质量中心处沿z轴向的扰力(N)。

3.2.8 隔振体系固有圆频率宜小于干扰圆频率的0.4倍,并宜符合下式规定:

式中:η——隔振体系的传递率,可按本标准第3.2.9条的规定计算。
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3.2.9 隔振体系的传递率宜符合下列规定:

1 被动隔振的传递率宜符合下列规定:

式中:η——隔振体系的传递率;

u——干扰振动位移(m)。

2 主动隔振的传递率不宜大于0.2。

3.2.10 隔振体系的固有圆频率可按下列规定计算:

1 单自由度体系的固有圆频率,可按下列公式计算:

式中:ωnx——隔振体系沿χ轴向的无阻尼固有圆频率(rad/s);

ωny——隔振体系沿y轴向的无阻尼固有圆频率(rad/s);

ωnz——隔振体系沿z轴向的无阻尼固有圆频率(rad/s);

ωnφx——隔振体系绕χ轴旋转的无阻尼固有圆频率(rad/s);

ωnφy——隔振体系绕y轴旋转的无阻尼固有圆频率(rad/s);

ωnφz——隔振体系绕z轴旋转的无阻尼固有圆频率(rad/s);

Kx——隔振器沿χ轴向总刚度(N/m);

Ky——隔振器沿y轴向总刚度(N/m);

Kz——隔振器沿z轴向总刚度(N/m);

Kφx——隔振器绕χ轴抗扭总刚度(N·m/rad);

Kφy——隔振器绕y轴抗扭总刚度(N·m/rad);

Kφz——隔振器绕z轴抗扭总刚度(N·m/rad);

Jx——隔振体系绕χ轴的转动惯量(kg·m2);

Jy——隔振体系绕y轴的转动惯量(kg·m2);

Jz——隔振体系绕z轴的转动惯量(kg·m2);

m——隔振对象与台座结构的总质量(kg)。

2 双自由度耦合振动时的固有圆频率,可按下列公式计算:

式中:ωn1——双自由度耦合振动时的无阻尼第一振型固有圆频率(rad/s);

ωn2——双自由度耦合振动时的无阻尼第二振型固有圆频率(rad/s);

λ1、λ2、γ——计算系数,可按本标准第3.2.12条的规定计算。
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3.2.11 隔振器的总刚度可按下列规定计算:

1 对于支承式隔振,可按下列公式计算:

式中:Kxi——第i个隔振器沿χ轴向的刚度(N/m);

Kyi——第i个隔振器沿y轴向的刚度(N/m);

Kzi——第i个隔振器沿z轴向的刚度(N/m);

χi——第i个隔振器的χ轴坐标值(m);

yi——第i个隔振器的y轴坐标值(m);

zi——第i个隔振器的z轴坐标值(m)。

2 对于悬挂式隔振,可按下列公式计算:

式中:L——刚性吊杆的长度(m);

R——刚性吊杆按圆形排列时,可取圆的半径(m)。
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3.2.12 计算系数可按下列规定计算:

1 支承式隔振的计算系数λ1、λ1,可按下列规定计算:

1)当χ-φy耦合振动时,可按下列公式计算:

2)当y-φx耦合振动时,可按下列公式计算:

2 悬挂式的计算系数λ1、λ2,可按下列公式计算:

1)λ1可按下式计算:

2)当χ-φy耦合振动时,λ2可按下式计算:

式中:z——隔振器刚度中心或吊杆下端至隔振体系质量中心的竖向距离(m)。

3)当y-φx耦合振动时,λ2可按下式计算:

3 计算系数γ可按下列规定计算:

1)当χ-φy耦合振动时,可按下式计算:

2)当y-φx耦合振动时,可按下式计算:

3.2.13 弹簧隔振器支承结构的变形不应大于弹簧压缩量的1/10,当不能满足要求时,应计入支承结构与隔振系统的耦合作用。
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4主动隔振

4.1 计算规定

4.1 计算规定

4.1.1 当隔振体系为单自由度时,质量中心处的振动位移可按下列公式计算:

式中:ux——隔振体系质量中心处沿χ轴向的振动位移(m);

uy——隔振体系质量中心处沿y轴向的振动位移(m);

uz——隔振体系质量中心处沿z轴向的振动位移(m);

uφx——隔振体系质量中心处绕χ轴旋转的振动角位移(rad);

uφy——隔振体系质量中心处绕y轴旋转的振动角位移(rad);

uφz——隔振体系质量中心处绕z轴旋转的振动角位移(rad);

Fx——作用在隔振体系质量中心处沿χ轴向的扰力(N);

Fy——作用在隔振体系质量中心处沿y轴向的扰力(N);

Fz——作用在隔振体系质量中心处沿z轴向的扰力(N);

Mx——作用在隔振体系质量中心处绕χ轴的扰力矩(N·m);

My——作用在隔振体系质量中心处绕y轴的扰力矩(N·m);

Mz——作用在隔振体系质量中心处绕z轴的扰力矩(N·m);

ηx——单自由度隔振体系沿χ轴向的传递率;

ηy——单自由度隔振体系沿y轴向的传递率;

ηz——单自由度隔振体系沿z轴向的传递率;

ηφx——单自由度隔振体系绕χ轴旋转的传递率;

ηφy——单自由度隔振体系绕y轴旋转的传递率;

ηφz——单自由度隔振体系绕z轴旋转的传递率。
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4.1.2 当隔振体系为双自由度耦合振动时,质量中心处的振动位移宜按下列规定计算:

1 当χ-φy耦合振动时,宜按下列公式计算:

2 当y-φx耦合振动时,宜按下列公式计算:

式中:uφ1——隔振体系耦合振动第一振型的当量角位移(rad);

uφ2——隔振体系耦合振动第二振型的当量角位移(rad);

ρ1——隔振体系耦合振动第一振型中的水平位移与转角的比值(m/rad);

ρ2——隔振体系耦合振动第二振型中的水平位移与转角的比值(m/rad);

η1——双自由度隔振体系第一振型的传递率;

η2——双自由度隔振体系第二振型的传递率。
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4.1.3 隔振体系的传递率宜符合下列规定:

1当扰力、扰力矩为简谐作用时,传递率宜按下列公式计算:

式中:ξx——隔振系统沿χ轴向振动的阻尼比;

ξy——隔振系统沿y轴向振动的阻尼比;

ξz——隔振系统沿z轴向震动的阻尼比;

ξφx——隔振系统绕χ轴旋转振动的阻尼比;

ξφy——隔振系统绕y轴旋转振动的阻尼比;

ξφz——隔振系统绕z轴旋转振动的阻尼比;

ξ1——两自由度隔振体系第一振型的阻尼比;

ξ2——两自由度隔振体系第二振型的阻尼比;

ξxi——第i个隔振器沿χ轴向振动的阻尼比;

ξyi——第i个隔振器沿y轴向振动的阻尼比;

ξzi——第i个隔振器沿z轴向振动的阻尼比;

ωnx——隔振体系沿χ轴向的无阻尼固有圆频率;

ωny——隔振体系沿y轴向的无阻尼固有圆频率;

ωnz——隔振体系沿z轴向的无阻尼固有圆频率;

ωnφx——隔振体系绕χ轴旋转的无阻尼固有圆频率;

ωnφy——隔振体系绕y轴旋转的无阻尼固有圆频率;

ωnφz——隔振体系绕z轴旋转的无阻尼固有圆频率。

2当为后峰齿形脉冲、对称三角形脉冲、矩形脉冲、正弦半波脉冲和正矢脉冲等冲击作用时,传递率宜按本标准附录A确定。
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4.1.4 双自由度隔振体系第一、第二振型的阻尼比宜符合下列规定:

1 当χ-φy耦合振动时,宜按下列规定确定:

1) 第一振型的阻尼比,可取隔振器沿χ轴向振动的阻尼比与隔振器绕y轴旋转振动的阻尼比二者较小值;

2) 第二振型的阻尼比,可取隔振器沿χ轴向振动的阻尼比与隔振器绕y轴旋转振动的阻尼比二者较大值。

2 当y-φx耦合振动时,宜按下列规定确定:

1) 第一振型的阻尼比,可取隔振器沿y轴向振动的阻尼比与隔振器绕χ轴旋转振动的阻尼比二者较小值;

2) 第二振型的阻尼比,可取隔振器沿y轴向振动的阻尼比与隔振器绕χ轴旋转振动的阻尼比二者较大值。

4.1.5 任意点的振动位移的计算应符合下列规定:

1 当作用在隔振体系质量中心处沿各轴向的简谐扰力和绕各轴的简谐扰力矩的工作频率均相同且在作用时间上没有相位差时,任意点的振动位移,可按下列公式计算:

式中:uxL——隔振体系任意点沿χ轴向的振动位移(m);

uyL——隔振体系任意点沿y轴向的振动位移(m);

uzL——隔振体系任意点沿z轴向的振动位移(m);

χL——任意点的χ轴坐标值(m);

yL——任意点的y轴坐标值(m);

zL——任意点的z轴坐标值(m)。

2 当作用在隔振体系质量中心处沿各轴向的简谐扰力和绕各轴的简谐扰力矩的工作频率均相同且在作用时间上有相位差时,任意点的振动位移,应计入相位差的影响。

3 当作用在隔振体系质量中心处沿各轴向的简谐扰力和绕各轴的简谐扰力矩的工作频率均不相同时,任意点各轴向的最大振动位移,可按下列公式计算:

式中:uxL,max——隔振体系任意点沿χ轴向的最大振动位移(m);

uyL,max——隔振体系任意点沿y轴向的最大振动位移(m);

uzL,max——隔振体系任意点沿z轴向的最大振动位移(m)。

4当扰力、扰力矩为脉冲作用时,任意点处的振动位移可按本条式(4.1.5-1)~式(4.1.5-3)进行计算。
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'>《工程隔振设计标准》GB 50463-2019

 引用标准名录

引用标准名录

《建筑地基基础设计规范》GB 50007

《建筑结构荷载规范》GB 50009

《动力机器基础设计规范》GB 50040

《地铁设计规范》GB 50157

《地基动力特性测试规范》GB/T 50269

《建筑边坡工程技术规范》GB 50330

《建筑工程容许振动标准》GB 50868

《建筑振动荷载标准》GB/T 51228

《碳素结构钢》GB/T 700

《振动与冲击隔离器静、动态性能测试方法》GB/T 15168

《城市区域环境振动标准》GB 10070

《城市区域环境振动测量方法》GB 10071

《浮置板轨道技术规范》CJJ/T 191

《建筑地基处理技术规范》JGJ 79

《建筑桩基技术规范》JGJ 94

《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120

《环境影响评价技术导则  城市轨道交通》HJ 453


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