總則1.01為加強城市建設中對古建筑的保護，消除工業振源引起的振動對古建筑結構產生有害影響，制定本標準。1.02本標準適用于古建筑在工業振源作用下的振動測試、預測、評估及振害防治。1.03古建筑振動控制，除應符合本標準外，尚應符合國家現行有關標準的規定。

2術語和符號2.1術語2.1.1古建筑historicbuildings運用傳統材料、傳統技術修建的具有歷史、藝術、科學、社會和文化價值的建筑物和構筑物。2.1.2古建筑結構historicbuildingstructure古建筑的承重體系。2.1.3古建筑木結構historictimberstructure以木材作為承重體系的古建筑結構。2.1.4古建筑磚石結構historicbrickmasonrystructure以磚、石砌體為承重體系的古建筑結構。2.1.5安全性safety古建筑在正常使用條件下，承受可能出現的各種作用的能力，以及在偶然事件發生時和發生后仍然保持必要承載能力和整體穩定性的能力。2.1.6工業振動man-madevibration軌道交通車輛、公路交通車輛、動力設備、工程施工等工業振源產生的振動。2.1.7動力特性dynamiccharacteristic表示結構動態特性的基本物理量，如固有頻率、振型和阻尼等。2.1.8動力響應dynamicresponse結構受動力輸入作用下的輸出，如位移、速度、加速度以及動應變等。2.1.9速度時程velocitytimehistory結構質點振動速度在時域內的變化過程。2.1.10動力放大系數dynamicmagnificationcoefficient結構某點在振動作用下最大速度響應與地面同方向最大速度的比值。2.1.11振源減振vibrationabsorptionatsource通過采取措施以減小振源產生的振動。2.1.12防振距離vibration-proofdistance將引起地面振動的振源遠離古建筑結構，使之不受振動的有害影響所需的最小距離。2.2符號2.2.1作用及作用效應符號Cf—波峰因子；V—工業振源下結構振動速度響應值；V0—工業振源下r0處地面振動速度；Ve—工業振源下結構振動速度有效值；Vm—地脈動下振動速度測試值；Vp—工業振源下結構振動速度峰值；Vr—工業振源下r處地面振動速度；f0—地面振動頻率；2.2.2幾何參數和計算參數、系數符號A—樁的面積B—地鐵隧道寬；H—隧道底深度；L—牽引機車車身長；l—數值模型邊界距離振源的尺寸；Δl—數值模型單元尺寸；r—距振源中心的距離；r0—振源半徑；β—動力放大系數；γ—材料屬性影響系數；δr—隧道埋深影響系數；ζ0—幾何衰減系數；2.2.3材料性能及其他符號Cs—介質剪切波波速；[v]一容許振動速度；α0—土的能量吸收系數。

3工業振動對古建筑影響評估3.1一般規定3.1.1在下列情況下，應進行工業振動對古建筑振動影響評估：1在既有動力機器振動、交通振動、施工振動等工業振動影響范圍內的古建筑；2在計劃新增動力機器振動、交通振動、施工振動影響范圍內的古建筑。3.1.2評估工業振動對古建筑的影響，應根據工業振源和古建筑的安全性等級調查、古建筑結構的容許振動速度標準以及古建筑結構振動速度響應，通過分析論證，提出評估意見，形成評估報告。3.1.3當古建筑周邊已有工業振源時，宜采用測試法確定古建筑結構振動響應速度；當測試法無法獲取振動響應數值時，應采用計算法進行預測。3.1.4當古建筑附近存在多種振動源，應綜合考慮多種振源作用，宜采用振動疊加的方法，多種振源共同作用引起結構控制點振動響應速度可按下式計算：（3.1.4-1）（3.1.4-2）（3.1.4-3）式中Ve,i——振源i引起結構控制點振動速度的有效值（mm/s）；Vp,i——振源i引起結構控制點振動速度的峰值（mm/s）；n——振源數量；Ve——振動疊加速度有效值（mm/s）；Vp——振動疊加速度峰值（mm/s）；Cf——波峰因子，取所有振源單獨作用時結構控制點振動速度峰值Vp與有效值Ve比值中的最大值；當無法通過測試方法獲取某振源單獨作用時下的波峰因子時，簡諧振源的Cf取1.41，隨機振源的Cf取4或5（對振動敏感性較高的古建筑取5）。3.2評估步驟和方法3.2.1評估工業振動對古建筑結構的影響，可參照圖3.2.1的步驟進行：圖3.2.1工業振動對古建筑影響評估的基本步驟框圖3.2.2古建筑和工業振源的初步調查包含下列內容；1工業振源的各種類型、頻率范圍、分布狀況及工程概況；2古建筑的歷史、保護級別、結構類型、建筑材料、圖紙資料、歷次修繕資料以及現狀評估的安全性等級；3工業振源與古建筑的地理位置、兩者之間的平面、立面距離以及場地土類別等。3.2.3古建筑結構的容許振動標準，應根據所調查的結構類型以及結構現狀評估的安全性等級，按本標準第6章的規定確定。3.2.4古建筑結構振動速度響應的測試或計算，應分別按本標準第4章和第5章的規定進行。3.3評估報告3.3.1工業振動對古建筑結構影響的評估報告應包括下列主要內容：1按本標準第3.2.2條規定的工業振源以及古建筑的基本情況；2評估目的及工作內容；3評估所采用的方法、測點以及計算過程；4使用的儀器及儀器校驗或計算模型校驗；5數據處理的方法和結果；6對測試或計算結果與容許振動標準進行分析、對比，做出工業振動對古建筑是否造成有害影響的結論；7當可能造成潛在有害影響時，宜提出減振隔振的方案和建議；8對提出的減振隔振方案再次進行振動響應的計算，按照上述方法評估，作出結論。

4古建筑結構動力特性和振動響應測試4.1一般規定4.1.1本章適用于古建筑結構的動力特性（振型、固有頻率和阻尼）和振動響應的測試。4.1.2古建筑結構動力特性和動力響應的測試，當結構對稱時，可按任一主軸方向測試；當結構不對稱時，應按各個主軸方向分別測試。4.2測試方法4.2.1古建筑結構動力特性和振動響應的測試應符合下列要求：1測試儀器應滿足低頻、微幅的要求，其低頻起始頻率不應高于0.5Hz，測振系統的分辨率不應低于10-3mm/s；2測試儀器應在有效的檢定或校準期內，測試前應對儀器設備檢測調試；3動力特性應在脈動環境下測試，結構振動響應應在工業振源作用下測試；測試時應避免外界干擾振源；4每一個測點的傳感器應按照測試的方向擺放一致，傳感器應牢固固定在被測主體結構構件上，測線電纜應與結構構件固定在一起，不得懸空；5振動測試時傳感器宜采用豎向和水平向的速度型傳感器，其通頻帶寬為1Hz~80Hz，并應嚴格密封防水；6采樣頻率宜為100~120Hz，動力特性測試記錄時間不應少于30min，振動響應測試記錄時間每次不應少于15min，記錄次數不宜少于5次；7測試時應詳細記錄測試日期、周邊環境、風向風速、測試次數、記錄時間、測試方向、測點設置、各測點對應的通道號、傳感器編號以及標定值、各通道的記錄情況等。4.2.2古建筑結構動力特性測試宜按以下要求布置測點：1磚石結構測點宜布置在各層平面剛度中心或其附近；2木結構測點宜布置在中跨的各層柱頂和柱底；3測點布置數量較多時，可進行優化布置；需要多次測試時，每次測試應至少保留一個共同的參考點。4.2.3古建筑結構振動響應測試應按以下要求布置測點：1測點宜布置在古建筑的基礎及結構頂層，其余樓層可逐層或隔層布置測點，每個古建筑的振動測點不少于3個。2各測點宜在豎向和兩個水平向布置振動測試傳感器。4.3數據處理與分析4.3.1數據分析前，應對實測原始記錄信號去掉零點漂移和干擾，并對電信號干擾進行帶阻濾波，處理波形的失真。4.3.2古建筑的動力特性測試應獲得結構固有頻率、振型以及阻尼比等。4.3.3古建筑結構動力特性應按下列方法確定：1對處理后的記錄進行自功率譜、互功率譜和相干函數分析，同時宜加指數窗，平均次數宜為100次左右；2結構固有頻率和振型應根據自功率譜峰值、各層測點間的互功率譜相位確定，測點間相干函數不得小于0.8；3模態阻尼比可由半功率帶寬法確定。4.3.4古建筑振動響應測試數據應按下列方法確定：1穩態周期振動宜采用時域分析法，并將測試信號中所有幅值在測試區間內進行平均，測試結果亦可采用幅值譜分析的數據。每個樣本數據不應少于1024個，并應進行加窗函數處理，頻域上的總體平均次數不應少于20次。2隨機信號分析時，應對隨機信號的平穩性進行評估；對于平穩隨機過程宜采用總體平滑的方法提高測試精度；當采用快速傅里葉變換分析或頻譜分析時,每個樣本數據不應少于1024個，并應進行加窗函數處理，頻域上的總體平均次數不應少于32次。3振動響應幅值應分別按同一高度、同一方向各測點速度時程最大峰峰值的一半確定，并取5次有效記錄的平均值。

5古建筑結構振動響應預測5.1一般規定5.1.1古建筑結構振動響應的預測，包括振動荷載計算、地面振動速度預測以及結構振動控制點響應預測。5.1.2古建筑結構振動響應的快速預測，可采用經驗法；當需要較準確的獲取振動響應數值時，宜采用數值計算的方法。5.1.3當結構對稱時，可按任一主軸水平方向計算；當結構不對稱時，應按各個主軸水平方向分別計算。5.2經驗法5.2.1工業振源引起的不同距離處的地面振動速度，可根據振源類型和場地土類別，按表5.2.1選用。表5.2.1地面振動速度Vr（mm/s）振源類型場地土類型Vs（m/s）距離r（m）10501002004005007008001000火車黏土140~220—0.6550.3850.2250.1250.1000.0600.0400.025粉細砂150~200—0.8250.4350.2200.1100.0850.0500.0350.020淤泥質粉質黏土110~140—0.7550.4700.3400.1750.1250.0750.0450.035汽車粉細砂150~200—0.2300.1100.0500.025————地鐵黏土140~2200.4180.1660.0720.0560.044————城鐵黏土140~220—0.2060.1130.0300.020————打樁砂礫石200~280—1.1000.6400.3700.2200.1800.1400.1200.100強夯回填土110~130—11.8703.1301.0000.4330.1500.070——注：1汽車的Vr值，當汽車載質量大于7t時，應乘1.3；小于4t時，應乘0.5；2地鐵Vr值，當距離r等于1~3倍地鐵隧道埋深h時，應乘1.2；當采用鋼彈簧浮置板道床時，應乘0.5；3打樁的Vr為樁尖入土深度22m時之值；4強夯的Vr為夯錘質量20t、落距15m時之值。5.2.2對表5.2.1中未做規定的振源和場地土，其不同距離處的地面振動速度，應按《地基動力特性測試規范》GB/T50269的規定進行現場測試。無條件時，可按本標準附錄A進行計算。5.2.3通過地面振動速度計算古建筑結構振動速度響應值，可采取以下方法：1當古建筑現場具備測試條件時，古建筑在工業振源作用下的各結構層水平速度響應值可按下式計算：（5.2.3-1）（5.2.3-2）式中Vi——工業振源下古建筑第i層結構速度響應值（mm/s）；Vr——工業振源下古建筑基礎處水平向地面振動速度（mm/s），按表5.2.1或5.2.2條結果選用；β——古建筑第i層結構動力放大系數；Vm,i——地脈動下古建筑第i層結構速度響應測試值（mm/s）；Vm,r——地脈動下古建筑基礎處水平向地面振動速度測試值（mm/s）。2當不具備測試條件，可按照《古建筑防工業振動技術規范》（GB/T50452）中的規定計算。5.3數值計算法5.3.1采用數值計算方法預測古建筑結構控制點的振動響應，可優先考慮建立“地層-古建筑基礎-古建筑結構”的整體模型。當古建筑為木結構等復雜結構時，宜采取兩步建模方法：1建立“地層-古建筑基礎”模型，基礎頂面應附加上部結構的自重荷載，計算得出古建筑結構基礎頂面的動力響應。2當古建筑現場具備測試條件時，宜按5.2.3條的規定，采用實測結構動力放大系數代替古建筑結構有限元模型。當不具備測試條件，可單獨建立古建筑有限元模型，將基礎頂面計算結果作為荷載條件輸入模型，計算古建筑結構的振動響應。5.3.2工業振源的振動荷載，當現場具備測試條件時，宜通過測試分析的方法獲得；當不具備測試條件時可根據《建筑振動荷載標準》GB/T51228進行取值。5.3.3工業振源引起的不同距離處地面振動強度預測，可利用“地層-古建筑基礎”有限元模型分析地層動力問題，可參照圖5.3.3的步驟進行。圖5.3.3土層動力問題有限元建模分析一般流程1建模時宜將實際土層簡化為水平成層的土層，當不同土層的動力參數和土性相近時，可以將相鄰土層合并為一層土進行建模分析。2模型邊界距離振源最小尺寸l應大于介質的最大半波長，可按下式計算：（5.3.2-1）式中CS——土層剪切波速（m/s）；fmin——分析最小頻率（Hz）。3振源附近以及所關心的控制點范圍內的網格尺寸按照下式計算的要求劃分，遠離振源的單元逐漸放寬單元尺寸要求；劃分單元宜選用高次單元。（5.3.2-2）式中fmax——分析最大頻率（Hz）。

6古建筑結構的容許振動標準6.1一般規定6.1.1古建筑結構的容許振動應以結構的最大動應變為控制標準，以振動速度表示。6.1.2古建筑結構的容許振動標準，應根據結構類型、結構安全性等級選用。6.1.3確定古建筑結構的容許振動標準之前，宜先對古建筑的整體結構現狀進行安全性評估或鑒定。1當磚石結構的整體結構安全性等級為四級（重損）以及木結構的結構體系安全性等級為D級（重損），應分別按照《古建筑磚石結構維修與加固技術規范》GB/T39056和《古建筑木結構維修與加固技術標準》GB/T50165的規定立即進行加固處理。2當不具備對古建筑的整體結構現狀進行安全性性評估或鑒定的條件，古建筑結構的容許振動標準宜按表6.2.1和表6.2.2中結構安全等級的中損標準執行。6.2容許振動標準6.2.1古建筑磚石結構的容許振動速度應按表6.2.1的規定采用，整體結構的安全性等級應按國家標準《古建筑磚石結構維修與加固技術規范》GB/T39056執行。表6.2.1古建筑磚石結構的容許振動速度[υ]（mm/s）保護級別控制點位置控制點方向安全性等級一（健康）二（輕損）三（中損）全國重點文物保護單位各層承重結構最高處水平0.300.200.15省級文物保護單位0.500.350.25市、縣級文物保護單位0.750.550.40未列入文物保護單位1.000.800.656.2.2古建筑木結構的容許振動速度應按表6.2.2的規定采用，結構體系的安全性等級應按國家標準《古建筑木結構維修與加固技術標準》GB/T50165執行。表6.2.2古建筑木結構的容許振動速度[υ]（mm/s）保護級別控制點位置控制點方向安全性等級A（健康）B（輕損）C（中損）全國重點文物保護單位各層承重結構最高處水平0.300.220.18省級文物保護單位0.400.300.25市、縣級文物保護單位0.550.400.30未列入文物保護單位0.750.550.406.2.3磚木混合結構的容許振動速度，主要以磚砌體為承重體系的，可按表6.2.1采用；“磚表土芯”的城墻古建筑的容許振動速度，可按表6.2.1采用；主要以木材為承重體系的，可按表6.2.2采用。

7古建筑減振隔振措施7.1一般規定7.1.1工業振動對古建筑結構的影響超過了本標準規定的容許振動速度值時，應采取減振隔振措施；減振隔振實施完成后，應進行古建筑振動響應測試，評價是否滿足容許振動的要求。7.1.2振源減振、防振距離和傳播路徑隔振、本體加固的各種措施，可單獨采用或綜合采用。7.1.3采用減振隔振措施，應根據數值計算效果、技術可靠程度、施工難易等進行技術經濟比較。7.1.4選用傳播路徑隔振和古建筑本體加固等減振措施，在施工過程中應采取有效措施避免損壞古建筑。7.2振源減振7.2.1軌道交通減振可采用以下措施：1軌道減振，包括鋼彈簧浮置板道床、彈性墊層、高彈性扣件、道砟墊、無縫線路或重型鋼軌；2路基減振，減少路基不平順。3限制行車速度，在古建筑保護區內降低行車速度。7.2.2公路減振可采用以下措施：1加強養護維修，提高路面平整度，保持道路良好的技術狀況；2采用瀝青混凝土路面；3限制行車速度，并在一定范圍內限行重型車輛；4采用減振型橋梁伸縮縫和橋梁支座。7.2.3大型動力設備減振，可按國家現行標準《工程隔振設計標準》GB50463的有關規定執行。7.2.4古建筑保護區內不得實施強夯、錘擊打樁等振動影響大的施工；保護區外的采石工程作業，應控制裝藥量和酌情采取微差爆破技術。7.3防振距離7.3.1采用測試法時，可按第4章的規定測得古建筑結構的最大速度響應，當Vmax≤[v]時，則工業振源與古建筑結構之間的距離滿足防振要求；當Vmax>[v]時，則應采取防振措施。7.3.2采用預測法時，防振距離可按下列步驟確定：1按第5章的規定求出古建筑結構的最大速度響應；2當Vmax≤[v]時，則該距離滿足防振要求；當Vmax>[v]時，則應調整距離，繼續按以上步驟進行計算，直至Vmax≤[v]。7.4傳播路徑隔振7.4.1在工業振源傳播路徑中設置隔振屏障進行隔振，可采用以下措施：1空溝隔振，主動隔振時，隔振溝應環繞振源設置；被動隔振時，應首先評估空溝開挖對古建筑的安全影響。隔振溝的深度不宜小于場地瑞利波波長的1/2，溝的開挖截面宜為梯形，開挖形成邊坡應符合現行國家標準《建筑邊坡工程技術規范》GB50330、行業標準《建筑基坑支護技術規程》JGJ120的規定。2排樁隔振，主動隔振時，排樁應環繞振源設置；被動隔振時，排樁寬度應大于古建筑的寬度。排樁的深度不宜小于場地瑞利波波長的2倍，且排樁底部應深于地下振源3m以上。排樁可采用單排，雙排或多排，樁距宜為樁直徑的1.5倍；當排樁為雙排和多排時，兩排之間的距離可取樁直徑的2.5倍。排樁的樁徑宜為0.4m~1.0m，可采用強度等級不低于C20的混凝土，排樁的設計和施工應符合現行行業標準《建筑樁基技術規范》JGJ94的相關規定。7.5古建筑本體加固7.5.1古建筑結構的加固，應符合下列規定：1在對古建筑結構殘損現狀全面勘察測繪及安全性評估基礎上制訂加固方案；2古建筑結構的加固設計，應在不改變文物原狀的原則下提高其結構的承振能力；3古建筑的加固設計，應經專項論證后確定。

附錄A地面振動傳播和衰減的計算A.0.1距火車、汽車、地鐵、打樁等工業振源中心r處地面的豎向或水平向振動速度，可按下式計算：（A.0.1）式中——距振源中心r處地面振動速度（mm/s），當其計算值等于或小于場地地面脈動值時，其結果無效；——r0處地面振動速度（mm/s）；r0——振源半徑（m），按A.0.2條的規定；r——距振源中心的距離（m）；——與振源半徑等有關的幾何衰減系數，按A.0.3條規定選用；——土的能量吸收系數（s/m），按A.0.4條規定選用。——地面振動頻率（Hz），應按《古建筑防工業振動技術規范》GB/T50452的規定進行取值。A.0.2振源半徑r0可按下列規定取值：1火車r0=3.00m2汽車柔性路面，r0=3.25m剛性路面，r0=3.00m3地鐵r≤H，r0=rmr＞H，r0=δrrm（A.0.2-1）（A.0.2-2）式中B——地鐵隧道寬（m）；L——牽引機車車身長（m）；H——隧道底深度（m）；——隧道埋深影響系數。≤2.5，=1.30=2.7，=1.40≥3.0，=1.504打樁（A.0.2-3）（A.0.2-4）式中γ——材料屬性影響系數，淤泥質黏土、新近沉積的黏土、非飽和松散砂，γ=4.0；軟塑的黏土，γ=5.0；軟塑的粉質黏土、飽和細粉砂，γ=6.0；A——樁的面積（m2）。A.0.3幾何衰減系數與振源類型、土的性質和振源半徑r0有關，其值可按表A.0.3-1~A.0.3-4采用。表A.0.3-1火車振源幾何衰減系數土類硬塑粉質黏土230~2800.800~0.850粉細砂層下卵石層220~2500.985~0.995黏土及可塑粉質黏土200~2500.850~0.900飽和淤泥質粉質黏土80~1100.845~0.880松散的粉土、粉質黏土150~2000.840~0.885松散的礫石土2500.910~0.980表A.0.3-2汽車振源幾何衰減系數土類硬塑粉質黏土230~2800.300~0.400黏土及可塑粉質黏土200~250淤泥質粉質黏土90~110表A.0.3-3地鐵振源幾何衰減系數土類r與H的關系r0（m）飽和淤泥質粉質黏土80~280r≤H5.000.800黏土及可塑粉質黏土6.000.800硬塑粉質黏土≥7.000.750硬塑粉質黏土黏土及可塑粉質黏土150~280r＞H5.000.4006.000.350≥7.000.150~0.250飽和淤泥質粉質黏土80~110r＞H5.000.300~0.3506.000.250~0.300≥7.000.100~0.200表A.0.3-4打樁振源幾何衰減系數土類r0（m）軟塑的黏土軟塑粉質黏土、飽和粉細砂100~220≤0.500.720~0.9551.000.5502.000.4503.000.400淤泥質黏土新近沉積的黏土非飽和松散砂80~220≤0.500.700~0.9501.000.500~0.5502.000.4003.000.350~0.400A.0.4能量吸收系數可根據振源類型和土的性質按表A.0.4采用。表A.0.4土的能量吸收系數振源土類火車硬塑粉質黏土230~280（1.15~1.20）×10-4粉細砂層下卵石層220~250（1.23~1.27）×10-4黏土及可塑粉質黏土200~250（1.85~2.50）×10-4飽和淤泥質粉質黏土80~110（1.30~1.40）×10-4松散的粉土、粉質黏土150~200（3.10~3.50）×10-4松散的礫石土250（2.10~3.00）×10-4汽車硬塑粉質黏土230~280（1.15~1.20）×10-4黏土及可塑粉質黏土200~250（1.20~1.45）×10-4淤泥質粉質黏土90~110（1.50~2.00）×10-4地鐵硬塑粉質黏土230~280（2.00~3.50）×10-4黏土及可塑粉質黏土200~250（2.15~2.20）×10-4飽和淤泥質粉質黏土80~110（2.25~2.45）×10-4打樁軟塑的黏土150~220（12.50~14.50）×10-4軟塑粉質黏土、飽和細粉砂100~120（12.00~13.00）×10-4淤泥質黏土90~110（12.00~13.00）×10-4新近沉積的黏土110~140（18.00~20.50）×10-4非飽和松散砂150~220A.0.5動力設備引起的地面振動衰減，可按《動力機器基礎設計規范》GB50040計算。

本標準用詞說明1為了便于在執行本標準條文時區別對待，對要求嚴格程度不同的用詞說明如下：1）表示很嚴格，非這樣做不可的用詞：正面詞采用“必須”；反面詞采用“嚴禁”；2）表示嚴格，在正常情況下均應這樣做的用詞：正面詞采用“應”；反面詞采用“不應”或“不得”；3）表示允許稍有選擇，在條件許可時首先這樣做的用詞：正面詞采用“宜”；反面詞采用“不宜”；4）表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的，采用“可”。2條文中指明應按其他有關標準執行的寫法為：“應符合……的規定”或“應按……執行”。

古建筑振動控制技術標準（條文說明）

目次TOC\o"1-3"\h\u256261總則 26243663工業振動對古建筑影響的評估 2880923.1一般規定 28289963.2評估步驟和方法 2929753.3評估報告 30302144古建筑結構動力特性和響應的測試 3151504.1一般規定 31176334.2測試方法 31267884.3數據處理與分析 3255435古建筑結構振動響應預測 34221195.1一般規定 34191275.2經驗法 34246485.3數值計算法 35177976古建筑結構的容許振動標準 37275726.1一般規定 37246797古建筑減振隔振措施 39209277.1一般規定 39163387.2振源減振 40240527.3防振距離 41323637.4傳播路徑隔振 41206457.5古建筑本體加固 41

1總則1.0.1古建筑是社會歷史發展的見證，人類寶貴的文化遺產，屬于不可再生的人文資源，具有極高的歷史、文化、藝術和科學價值。古建筑建造年代久遠，并長期遭受自然災害的影響，存在地基沉降、結構裂縫、材料風化及腐蝕等病害，現狀不容樂觀，安全性面臨著許多因素的威脅。其中，隨著工業化和城市化的迅速發展，軌道交通、公路交通、動力設備、工程施工等工業振源迅速增加，其振動對周邊的古建筑的影響和危害是一個無法回避的問題。交通振動對鄰近古建筑的研究始于20世紀中葉。從1964年起，捷克科技大學Bata教授帶領的研究團隊較早地開始著手研究公共交通引起的振動對鄰近建筑，尤其是石砌建筑和歷史建筑的影響，并提出為避免建筑受到疲勞破壞，應該發展古建保護與現代交通相協調的前瞻性理念。在意大利，Colonnetti等對法爾內西納山莊受周邊路面交通影響進行了試驗；隨后1971年，山莊鄰近公路設置由1000塊橡膠軸支撐的混凝土格柵，這是“歐洲乃至世界上首次為了保護歷史遺址不受交通振動影響而進行的路面維修”。不過Clemente等進行現場測試結果顯示，無論在時域還是頻域，抗振路面并沒有起到很好的作用。20世紀80年代末，在我國焦枝鐵路修建復線要通過龍門石窟的保護區，這是我國較早關注交通荷載對文物保護產生環境影響問題的一個實例。有研究認為，在過去30年內龍門石窟受到的振動影響已經超過了歷史上1000~1500年振動影響的總和。到1995年為了保護石窟，鐵路線路東移700m。近年來，各大城市城市軌道交通建設如火如荼。尤其在北京、西安、南京、洛陽等歷史文化名城，如何準確評估城市軌道交通與已有路面交通的振動疊加對臨近古建筑的影響，如何做到城市建設和古建筑保護的協調發展，是一個亟需解決的難題，這就需要制定一個科學、可靠，并符合國情的標準。在此背景下，國內的專家學者和科研團隊開展了一系列的研究和實踐，五洲工程設計研究院主編了《古建筑防工業振動技術規范》（GB/T50425）在2008年9月正式發布。在此基礎上，本標準編制單位進行了廣泛調研、現場勘查及測試、試驗、數值分析、理論研究和工程實踐等方法，對古建筑振動傳播及響應、容許振動標準、振動控制措施等進行了系統的研究和實踐，總結出更加科學、系統的技術內容，從而制定出本標準。1.0.2本標準制定的古建筑結構動力特性和響應測試、振動響應預測、容許振動標準、工業振動對古建筑影響的評估、減振隔振措施等，可解決經濟建設中現有和擬建工業振源引起的振動對古建筑結構影響的評估和防治。

3工業振動對古建筑影響的評估3.1一般規定3.1.1工業振動對古建筑物產生的是一個長期的、每天均持續很長時間的過程，即使不會像地震產生瞬間巨大破壞力，不足以在短時間內對建筑物產生明顯的影響；但是，振動長期作用會導致古建筑裂縫擴張、基礎沉降、材料疲勞等問題，疲勞效應最終會降低建筑結構的強度，影響建筑物的正常使用甚至危害結構安全。針對古建筑周邊已有工業振源的情況，宜對實際的振動進行測試評估，準確掌握古建筑振動響應的實際情況。在古建筑影響范圍內，如果有擬建交通基礎設施、或者擬建項目有工業振源等，在工程可行性分析階段宜進行古建筑振動影響專項預測與評估，提供合理的減振隔振建議，為這類項目布局以及解決文物保護與生產建設之間的矛盾提供科學依據。3.1.2評估工業振動對古建筑結構的影響，首先要確定古建筑結構現狀及安全性等級，結合古建筑安全性等級得出容許振動標準，與測試或者預測的在工業振源作用下的速度響應進行比較。3.1.3條文中規定了兩種確定速度響應的方法，即測試法和預測法。這兩種方法，對古建筑周邊已有工業振源來說，均可采用；對于工業交通基礎設施等的布局和擬建項目有工業振源的情況來說，只能測得古建筑結構的動力特性，但不能測得結構響應，因此只能采用預測法。3.1.4在實際的古建筑振動影響評估中，經常會碰到存在多種振動源的情況，為有效地預測多種振源共同作用下古建筑的振動響應數值，可采用振動疊加的方法。具體步驟及方法如下：（1）通過數值計算或者實測，得到不同振源引起結構控制點振動速度峰值和有效值。（2）根據振動能量疊加原理，計算該控制點不同振動疊加情況下的速度有效值，計算公式為：（式1）（3）利用波峰因數Cf，聯系峰值與有效值，計算得到測點在不同振源疊加情況下的速度峰值.（式2）根據文獻的研究結果，對于隨機振動響應可以看做均值趨近于0、方差為σ2的平穩窄帶高斯過程（即近似服從瑞利分布），其信號樣本序列的均方根值為：（式3）即均方根值與其信號樣本序列的標準差相等。對于高斯分布，以均值為中心，nσ為半徑涵蓋樣本出現的幾率為：（式4）即波峰因數Cf取3、4和5時分別可以滿足99.9700%、99.9937%和99.9999%的保證概率。對于重要古建筑，計算時波峰因數水平向振動取5。3.2評估步驟和方法3.2.1條文規定了評估工業振動對古建筑結構影響的步驟和方法。其中：初步調查是評估的基礎；計算或測試以及分析是評估的方法；容許振動速度值是評估的標準；工業振動對古建筑結構是否造成有害影響是評估的目的。因此，評估工業振源對古建筑結構的影響時，應按圖3.2.1規定程序進行，以做到資料翔實，數據可靠，論證充分，結論正確。3.2.2初步調查是評估工業振動對古建筑結構影響的前提，只有依據可靠的基礎資料作為依據，才能科學而有效的工作。因此，在實際工作中，要盡量全面的獲得這些資料。3.2.3古建筑的營造材料和方式決定著結構安全性與耐久性，所以不同類型的古建筑承振能力有所區別。即使同一古建筑承振能力也不是一成不變的，在自然環境因素和人為因素影響下，構件的損傷、疲勞極限降低等都會引起承振能力的下降。因此，在按照國家現行標準《古建筑木結構維修與加固技術標準》（GB/T50165）和《古建筑磚石結構維修與加固技術規范》（GB/T39056）確定結構安全等級，再此基礎上確定制訂不同類型古建筑的振動容許標準是科學、合理的。3.3評估報告3.3.1本條規定了工業振動對古建筑結構影響的評估意見應包括的內容。其中，評估結論，即工業振源引起的振動對古建筑結構是否造成有害影響，是為協調生產建設與古建筑保護之間的矛盾提供依據；處理意見和建議，則是提出可供選用的處理方案。評估報告的格式可根據具體需要自行設計，但應包括本條規定的全部內容，以保證評估報告的質量。

4古建筑結構動力特性和響應的測試4.1一般規定4.1.1在研究古建筑結構抵御動荷載的性能和能力時，都應進行結構動力特性測試，以了解結構的動力特性，分析結構的振動現象，避免振動作用下產生共振，尋找減小振動的途徑。4.2測試方法4.2.1本條主要規定了對測試儀器、測試環境以及測試操作的基本要求。測試時，傳感器測試方向如果擺放不一致，其感應振動分量就會有差異，影響分析結果。測試時，傳感器不能隨意移動，以免影響傳感器的正常工作。地脈動引起的結構振動響應一般很小，且頻率較低，結構和工業振源的頻帶范圍約為0.5~30HIz。按照采樣定理，采樣頻率為所需頻率上限的2.56倍即可，但實際工作中，最低采樣頻率通常取分析上限頻率的3~5倍；考慮到頻域分析中頻率分辨率的要求條文中提出采樣頻率宜為100~120Hz。為了減小干擾的后期處理，提高采集、分析數據的準確性，對測試環境和測試記錄做了規定。4.2.2測磚石結構水平振動時，為避免扭轉振動的影響，將傳感器布置在各層平面剛度中心。古建筑木結構平面一般為正方形或矩形，兩端有山墻、前后有檻墻和縱墻，為了獲得較好的動力特性測試結果，測試時將傳感器布置在中間跨的各層柱頂和柱底。當傳感器數量不夠時，可以分若干次進行測量，先若干個樓層作為基準樓層，其他樓層的測試結果可以與其進行比較，一般把頂層作為基準層，另外也可在適當部位選取1~2個樓層作為基準層。這幾個基準層的測點一直固定，中間分次測量時不變動，其他樓層可以分幾次測量，與這些基準層分析比較。4.2.3響應測試的測點位置是依據反映整體承重結構最大響應的原則確定的。一般來說，振動在建筑物隨著高度會放大，古建筑最高處的響應往往是結構的最大響應。實測表明，由于古建筑形制的特殊性，古建筑的最大振幅并不一定發生在結構頂部,中間“反彎點”處的振動反而更大。所以振動響應測點建議逐層布置，條件不允許時可隔層布置，以免漏測。4.3數據處理與分析4.3.1現場實測時應盡量避開機、電和人為干擾，調整零點漂移，但實際情況仍會或多或少的有一些干擾。因而數據分析前，應檢查記錄信號，通過去直流、刪除干擾區段、對電信號進行帶阻濾波等方法處理波形的失真。4.3.2結構的自振頻率、阻尼比和振型是反映結構本身動力性能重要的參數，對這些動力特性參數的量測是結構動力測試的基本內容。4.3.3對動力特性實測記錄進行自功率譜、互功率譜分析時，為了減少頻普的泄漏，需要加窗函數。同時為了減小干擾，提高分析精度，平均次數不宜太少：平均次數太多又導致實測記錄時間太長，綜合上述的影響，平均次數宜為100次左右。確定結構的頻率和振型時，除了自功率譜的峰值和互功率譜的相位符合要求外,還要求測點間的相干函數不小于0.8。相干函數小于0.8時，干抗太大，不能確定該頻率為結構振動頻率。4.3.4每個樣本的記錄長度是根據數據分析的要求定的。對于采用快速傅里葉變換（FFT)分析的數據，每個數應為2n個。最常用的數據量為512、1024和2048等。為了確保分析精度，本標準建議取不少于1024個點。測試誤差通常是難免的。測試誤差包括系統誤差，隨機誤和過失誤差。系統誤差主要依靠系統標定和測試儀器的內在質量來保證，同時也要驗證振動測試方法的準確性和精確度。在測試過程中測試人員對測試參數檔位的設置要正確。對于過失誤差，則需要加強測試人員的責任心和進行必要的校核檢査工作。而這兩條要求在頻譜分析中的總體平均次數是為了減少信號的隨機誤差。在一些現行標準中規定了不同的隨機數據樣本總體平滑數重的要求，常用的平滑段數有20、32、40、100。對于隨機數據而言，不論取多少段平均，隨機誤差總是存在的，即使取了100段數據平均，也存在10%的隨機誤差可能性。隨機誤差與總體平滑數量的關系見表1。表1隨機數據的統計誤差平滑段數10203240100統計誤差0.3160.2240.1770.1580.100隨著總體平滑數量的增加,測試和分析工作量也急增加。考慮到測試的現實條件以及信號本身的特點，制訂相應的數據平段數要求；同時，提出了進一步測試要求，以確保數據精度。對于穩態周期振動，如果數據中的隨機信號或噪聲干擾部分的振動能量不超過總能量的10%，采用20段數據平滑，其統計精可達95%以上。對于周期或隨機振動，在振動信號分析之前，應當先對數據進行周期性或穩態性檢驗，只有符合周期性或穩態性條件，才能運用相應的數據分析方法分析數據。此外，對于周期或隨機振動，本標準絕大多數指標適用于波峰因數小于或等于9的情形。當波峰因數大于9時，應當照特定的評價指標分析評估，或進行專項研究。本標準規定了每個測點記錄有效振動數據的次數不得少于5次，是為了確保振動測試數據的可靠和精確。

5古建筑結構振動響應預測5.1一般規定5.1.1工業振源產生振動后，經由土體傳至建筑物內。通常沿著這個傳播路徑，可以把振動的預測分為三個部分，即振動荷載、地面振動值以及振動接收建筑的振動響應。用于預測古建筑結構的振動響應可以從這三個部分出發，分別建立每一個對象的預測模型以及各對象之間的相互耦合關系，也可以建立包含所有對象的整體模型。5.1.2通常的預測模型振動方法有經驗法和數值法。從便捷上考慮，經驗法是獲取定量結果的最簡單的手段。然而由于工業振動問題的復雜性，在處理工程問題時進行了大量的簡化，簡化后的計算方法有些能夠滿足工程計算的要求，有些則無法準確分析和計算，但經驗法仍然是進行定性分析和影響評估的重要手段。隨著計算機技術的發展，在電腦上進行數值計算已經成為快速、準確的解決工程計算和實驗的重要工具。這些數值分析工具也同樣廣泛運用于振動控制領域。5.1.3當結構對稱時，結構兩個主軸水平方向的動力特性相同，對于同一振源產生振動的響應也相同，因此可以只計算任一主軸水平方向的振動響應值。5.2經驗法5.2.1、5.2.2工業振源引起的振動，通過土層以波動形式向外傳播。在傳播過程中，其幅值隨距離增加而逐漸減小，并與振源類型、場地土類別有關。本標準采用了《古建筑防工業振動技術規范》（GB/T50452）中火車、汽車、地鐵等工業振動在所列不同距離處振動速度值，這些值是在未采取減振措施時不同場地土中傳播的實測資料分析后得出的。同時，根據本標準編制單位近些年在北京、西安一些地鐵線路的實測資料分析，補充了地鐵線路采用鋼彈簧浮置板減振道床時地面振動速度的經驗值。由于地鐵振源在地下一定深度（h）處，振動傳播過程與火車等地表振源不同，在地面距離r為（1~3）h時，會出現振波疊加，故在這一范圍內振動幅值相應増大。為此，規定當r=（1~3）h時，按表5.2.1中數值乘1.2。5.2.3動荷載作用下結構的動力放大系數與頻率比（自振頻率、荷載頻率）、阻尼比有關。工業振源引起結構的振動一般是微振動，短時間內不會對結構造成損傷，因此結構的自振頻率和阻尼比一般也不會發生改變。當振源荷載以及結構類型確定時，結構的動力放大系數一般不會發生改變，結合地面的振動響應值計算結構振動響應值所得的結果相對比較準確，更有利于實際工程的應用。5.3數值計算法5.3.1數值計算的方法的優勢在于可以根據不同的實際工程情況建立分析模型，得到一定工程精度的數值解答。計算模型和參數選取的不確定性將直接影響結果的準確性。為了提高結構振動響應的預測精度，結合振動測試，提出了動力放大系數替代的方法。實際工程中，可以根據研究對象模型的復雜程度選用其中一種方法，也可以兩種方法皆采用，然后比選兩種方案，確定最優結果。5.3.3利用有限元建模分析地層-古建筑基礎動力問題，包括參數選取、建模、計算分析、結果分析、實測校核等幾個關鍵步驟。實際地層往往是近似成層分布的，建模時可以將實際土層簡化為水平成層的土層。根據地質勘探提供的土層資料和實驗參數，仔細分析比較不同類型土層的分布及各自的動力參數（動彈性模量或波速），當不同上層的動力參數和土性相近時，可以進行將相鄰層合并為一層土進行建模分析，合并后的上層參數可取合并前相鄰層參數的加權平均值。一般土層層數以3-8層為宜，層數過少難以反映出土層參數漸變遞增的性質；層數過多在計算時會出現較多的波動反射與折射，人為制造了許多不確定性因素。進行幾何建模時，由于有限元模型必然存在人工截斷邊界，因此確定模型三個方向的幾何尺至關重要。幾何模型確定后，進行網格劃分。網格劃分有許多技巧，需要在練習和實踐中摸索，該部分內容可以詳細參見不同有限元計算軟件的指導手冊。網格劃分好后，同其他有限元分析類似，需要施加荷載和邊界。由于人工截斷邊界的存在，彈性波在邊界處會產生反射，這會造成土層中的波場失真。動力問題的邊界條件，主要是盡可能消除截斷邊界的反射效應。當計算完成后，需要綜合分析拾振點的振動響應。為了使模型能夠進行定量預測及相關問題的分析研究，需要將拾振點計算得到的（計算值與現場能夠獲得的實測結果）振動響應相比較。當計算結果與實測結果差異較大時需要返回檢查建模方法和建模參數。當某一變量受到若干因素控制時，可以采用正交實驗的方法，找出控制性變量。為了獲得與實測相吻合的數值結果，應重點關注有效值、頻譜中的主要貢獻頻帶、三分之一倍頻程中最大有效值及其對應的頻率。用于校準的振動指標應根據預測要求選取。如需在時域內預測，則只需進行內振動量校準；如需進行與頻率相關的預測，則需在頻域或三分之一倍程內進行振動量校準。輸入、輸出的校核誤差應控制在最終振動響應預測容許誤范圍內。

6古建筑結構的容許振動標準6.1一般規定6.1.1本標準以疲勞極限作為古建筑結構防工業振動的控制指標。疲勞是材料或結構在往復荷載作用下由變形累積到一定程度后所導致的破壞。引起材料或結構疲勞破壞的下限值就是疲勞極限，當最大往復應力小于疲勞極限時，此應力的變化對材料或結構疲勞不起作用，也就是說當最大往復應力小于疲勞極限時，無論往復多少次，材料或結構的變形達到一定值后就不再繼續增長，也不會產生疲勞破壞。根據這一特性，將古建筑結構承受的最大容許動應力（或動應變[ε]）控制在疲勞極限以下，這樣即使經過無限多次往復運動，古建筑結構也不會產生新的裂縫，已有的裂縫也不會擴展。標準編制組開展了針對古建材料（古木、古磚）的疲勞試驗，通過大量的試驗獲得了古建材料的典型的疲勞曲線，得到材料的最大容許動應力。通過建立古建筑結構的整體模型，輸入不同的振動荷載，得到古建筑發生疲勞破壞的最大容許動應力（或動應變[ε]），從而對應的輸入振動速度極為古建筑結構的容許振動閾值。鑒于古建筑結構既有病害現狀及承振能力退化，在對振動速度閾值進行一定的修正得到容許振動標準。工業振源產生的振動，通過土層以波動的形式傳至古建筑結構，從而引起結構的動力反應。根據有限彈性介質中波動方程的解得知：古建筑結構上任一點的動應變（ε）與該處質點速度（v）成正比。在工業振動作用下，當古建筑結構的動應變ε小于容許動應變[ε]時則認為工業振源產生的振動對古建筑結構無有害影響。為便于使用，容許振動標準以質點振動速度[v]表示。6.1.2鑒于我國古建筑眾多，其