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1、振动舒适度问题 评价方法和主要评价指标 以下内容取自宋志刚博士论文:基于烦恼率模型的工程结构振动舒适度 设计新理论,浙江大学 2003 评价指标 在实践中，加速度指标有很多种形式，常见的有峰值加速度、均方根 加速度r.m.s. (root mean square),振动剂量VDV (vibration dose value)等形式。 均方根加速度r.m.s.定义为: 振动剂量VD V的定义为: 其中，T是振动信号的持续时间，而aw是经过频率计权后(frequency weight)振动 信号的加速度。ISO标准和美国标准采用r.m. s.作为主要的评价指标，相应的频率 计权窗函数定义在IS08
2、041中，而英国BS标准则采用VDV作为评价指标，相应的 频率计权窗函数定义在BS6841中。除上述加速度指标外，实践中也采用其它加速 度指标，例如德国标准采用一fK值和KB值作为评价指标，而日本和中国标准则采 用分贝作为评价指标。 标准 2. 3. 1 Re i her和Meister的研究(1931) 这项工作的研究成果至今仍然被后来的研究人员广泛引用。在这项研究中 ，要求10个实验对象用“不能感觉”、“微微感觉到”、“容易感觉到”、“强烈感 觉到”、“不舒适、长时间振动可能会导致危险”、“很不舒适、短时一间内会 感到危险”，等6个主观判断来描述自己对振动的感受，能感觉到的振动的低 限“微
3、微感觉到”常常被用来作为区分建筑物中可以接受和不可接受的振动的 分界线。 2. 3. 2 D I N 4150 (1939) 1939年的德国标准DIN4150对Reihe:和Meister的研究成果进行了进一步深化，给出 了一组更为详细的振动舒适度等值线，并用PAL来定义不同的振动舒适度水平， 其中V是峰值速度，而Vo是参考振动速度的振幅，其值为0.445mms-1，PAL=0 是“不舒服”PAL=20是“强烈感觉到”、PAL=10是“能感觉到”，而PAL=5是“刚好能 感觉到”，PAL=0为振感阈限，PAL值现己废弃不用了。 2. 3. 3 D i eckmann的K值法和D I N 40
4、25 (1958) Dieckmann在心理物理学研究和主观方法研究的基础上给出了K值法: 对于竖向振动: 其中X是峰值位移(mm) f是频率(Hz)。该标准给出的振感阈限在K=0.1处， 而另一个极端“感觉振动无法忍受”即1分钟振动可耐限度为K=100。尽管这些结 果现在己经不常用了，但是这对后来德国标准有很大影响，K值方法被用在后 来的DIN402 5中，在DIN4025中，K = 0.1对应了振感阈限，K= 0.1一0.3之 间的值分别定义为“刚好感觉到”、“容易感觉到”、“略不舒服”几种不同的主观感 受。 2. 3. 4 VD I 2057(1963) 1963年德国工程师联合会发布了
5、一个人体振动舒适度标准，早期的 草案是建立在Dieckmann的研究基础上的，后来的VDI版本有了很大的 不同，最明显的是在K值的计算上: 2. 3. 5 D I N 4150 (1970草案) 1970年德国标准DIN4150给出了一个修正案，这个草案常常被用于评估建 筑振动舒适度。1970年草案采用了与VDI 2057同样的K值计算方法，然而 它更注重建筑物中容许的振动幅度，在这个标准中，针对不同的居住区给 出了容许的K值。 2. 36 D I N 4150 (1975) 2. 3. 7 VD i 2057 (1986) 1986年版的VDI 2057在保持原有K值的情况下，使用了IS02
6、631 1974)给出的频率计权曲线，把z轴的站姿或坐姿情况下的均方根加速度 a(ms2)转化为Kz值: 与KB值:DIN 4150相似，该标准也给出了一系列组合等值线，采用了均方根加速度计算 对于斜靠或者仰卧的人给出了一组在高频段对竖向振动很敏感的新的等振感曲线: 对于卧姿下的水平振动与X轴和Y轴振动的结果基本一样 这个标准的第一部分给出了有关术语，第二部分给出了评价方一 法，包括K值法，第三部分给出了对于K值的简单近似分类，即感 觉不到(K 0.1)，刚好感觉到（K=0.10.4 )，容易感觉到(K=0.4一 1.6)、强烈感觉到(K二1.6一6.3 )非常强烈的感觉到(K=6.3一100
7、或 者更高)，和早期的德国标准一样，这个标准还可以用于评价建筑 振动以外的其它情况的振动舒适度。 2. 3. 8国际标准化组织IS02631 (1974), IS02631 (1978) IS02631/1 (1985) IS02631(全身振动暴露度评价指南)用于评价 交通工具和机器附近的振动。这个标准同时建 议建筑物可接受的振动限值在振感阈限附近， 而给出的振感闽限为0.01 (rmsms-2，与标准中 给出的“暴露限”，“疲劳工效降低限”，“舒适度 降低限”一样随振动频率而变化。对于站姿和坐 姿，0.01 (rmsms-2)分别适用于竖向振动(频率 范围48Hz)和水平振动(12Hz )
8、，在该频率范 围以外，需要使用更高的阈限。显然，与后来 的IS O 2631-21989年版本给出的组合曲线相比 ，这几个标准给出的振感闽限高了近3倍。 2. 3. 9日本标准(1976) 该标准采用了IS02631 (1974)的频率计权， 并表达为如下形式: 其中a是测量到的加速度(rms)，而a0是参考加速度(rms ) f=14Hz : a0=2x10-5f-1/2。f=48Hz:。a0=10-5 ; f =890Hz : ao=0.125x10- sf;振动测量时也需要进行频率带宽滤波和频率计权。 日本标准给出的振动限值按照振源来说可划分为3类，即工厂、施工设 备和交通。工厂给安静的
9、住宅区造成的振动，其限值为6065分贝，对 于工业与商业区为6570分贝。这些限值在夜间还要低，一般要减少5分 贝。对于施工引起的振动限值为70或75分贝。对于道路交通，在住宅 区的限值是65分贝，工业与商业区是70分贝，夜间要减少5分贝。偶尔 超过这些限值的振动水平也是允许的，但是持续时间不能很长。 2. 3. 10 USA标准(Von Gierke, 1977) Von Gierke建议加速度要在三个方向进行测量，然后用一个角点频 率为5.6Hz的低通滤窗进行频率计权，频率计权的表达式为: t为振动时间(s)取值不超过100s, t大于100s时，用t =100s N为持续时间小于1秒的离
10、散冲击次数，冲击次数大于100时，取N=100 2. 3. 11国际标准化组织I S02631 PART2 (1989) 为了评价在频率为1-80Hz振动作用下建 筑物的舒适度，ISO做了多次努力，并发 布了许多标准，这些标准包括设计草案附 则 ISO DAD1:1980)，ISO 2631- 2(1985)，IS0263 I-2(1989)。所有这些标 准都对X,Y. Z轴使用了ISO 2631定义的频 率计权。另外和DIN4150. VDI 2057一样 使用了角点频率为5.6Hz的滤窗进行组合 频率计权。在建筑物中住户的方位发生变 化或者方位未知的情况一下，建议使用组 合曲线，组合曲线见
11、图2.3 2.3.15 中国标准 中国标准(GB10070一88)仅仅给出了z轴振动 的振动舒适度标准，这个标准基本上融汇了几 个国家振动舒适度标准的特点，该标准采用了 1502631给出的频率计权，类似于日本标准， 该标准采用分贝作为评价指标，即 其中，a0为参考加速度，取值为110-6ms-2， 而在适用区域上，又具有德国振动舒适度标准 的特点。 频率低于1Hz的振动评价标准 ISO频率计权 烦恼率模型 振动结构中人的烦恼率 等距尺度的隶属度 隶属度和振动加速度之间的关系 烦恼率的计算 对于连续分布的情况，根据前面的分析可以知道，感受性的 差异可以用对数正态分布来描述，即 其中v(u)=aln(u)+b，a,b为依据实验数据得到的待定系数。 从式（3.6）可以看出，烦恼率的物理意义是:在某一振动作 用下，产生烦恼反应或者是觉得振动不可接受的人占统计人 数的比例。 楼盖振动加速度限制
