CN109635327B - 轨道交通振动影响的建筑物减振方法及减振效果评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种轨道交通振动影响的建筑物减振方法及减振效果评价方法。其中，上述整体减振方法包括基于基底振动量与目标振动量，获得新建建筑物的目标减振率；基于目标减振率获得新建建筑物的目标固有频率；基于目标固有频率获得减振垫的刚度，并得到建筑物基底安装减振垫后具有目标减振功能的减振建筑物。本发明实施例提供的轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法及减振效果评价方法，是通过新建建筑物的基底振动量和目标振动量，获得目标减振率，进而获取目标固有频率，最终设计减振垫的刚度；获得减振垫，并用于获得具有减振功能的新建减振建筑物；并对该减振建筑物做减振效果评估，使得新建建筑物能够有效避免轨道交通的振动影响。

Description

轨道交通振动影响的建筑物减振方法及减振效果评价方法
技术领域
本发明实施例涉及建筑减振技术领域，尤其涉及一种轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法、减振垫以及减振建筑物减振效果的评价方法。
背景技术
轨道交通是城市发展的大动脉，不仅极大的提升城市出行效率，且能刺激城市经济和社会活力，提高城市综合承载力和城市品位，因此城市轨道交通网的建设意义重大。
在城市轨道交通运营里程成指数增长、线网的规模也持续加密和扩大的背景下，轨道交通线路和既有或新建的住宅、医院、学校、科研单位、音乐厅等振动敏感建筑用地范围不可避免的发生重叠，甚至下穿敏感建筑物。轮轨作用产生的振动经由隧道结构、岩土介质传播至建筑基础，引发建筑室内人居舒适度降低、振敏型设备失灵等，楼板、墙壁振动引起的二次辐射噪声影响进一步加剧振动污染的影响。大兴线青岛嘉园等多个线路区间，振动及二次辐射噪声影响引发多起居民投诉；M4号线北大东门段在采取特殊轨道减振措施后，低频振动波仍对实验室4亿元精密仪器造成干扰；捷克也曾出现轨道交通长期微振致使古教堂出现裂纹继而倒塌的案例。
在对建筑物进行隔震的处理上，虽然隔震体系在建筑结构防护地震造成的损伤方面已经应用多年，其基本原理是在房屋基础、底部或下部结构与上部结构间由橡胶隔震支座和阻尼装置等部件组成的具有整体复位功能的隔震层，以延长结构体系的自振周期，减少输入上部结构的水平地震作用，达到预期防震要求。且由于建筑结构抵御水平地震作用的能力较弱，所以地震工程振动的建筑隔震设计主要是针对大水平变形下的工况展开。然而轨道交通等诱发的环境振动引起的建筑振动的主要特点是小幅值竖向振动，其振动特点与地震下的建筑振动有着巨大的差异，其不会造成严重的结构损伤，但是对人员的使用舒适性造成了非常严重的影响。地震工程中的建筑隔震设计流程及理念，并不能满足消减轨道交通对建筑物振动影响的需求。因此如何通过新的方法消减轨道交通对建筑物的振动影响，是亟待解决的问题。
发明内容
针对背景技术中现有技术存在的缺陷，本发明实施例提供了一种轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法、减振垫以及减振建筑物减振效果的评价方法。
第一方面，本发明实施例提供的一种轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法，该方法包括：
基于新建建筑物的基底振动量与所述新建建筑物减振后需要得到的目标振动量，获得所述新建建筑物减振后需要得到的目标减振率；
基于所述目标减振率以及振动传递模型，获得所述新建建筑物减振后需要得到的目标固有频率；
基于所述目标固有频率获得用于对所述新建建筑物进行减振的减振垫的减振垫刚度，并基于所述减振垫刚度获取所述减振垫；
基于所述减振垫获取具有减振作用的复合减振垫层，用以新建减振建筑物，其中，所述减振建筑物为在所述复合减振垫层上新建获得的所述新建建筑物。
第二方面，本发明实施例提供的一种减振垫，该减振垫为通过本发明实施例第一方面提供的轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法获得。
第三方面，本发明实施例提供的一种减振建筑物减振效果的评价方法，该方法包括：
基于振动传递模型、所述减振建筑物的目标固有频率以及用于减振效果评价的多个中心频率点，获取与所述中心频率点对应的多个目标振动率；
基于所述目标振动率以及目标减振量模型，获取与所述目标振动率对应的多个目标减振量；
基于所述目标减振量以及获取的与所述多个中心频率点对应的多个振源振动量，获得与所述中心频率点对应的多个减振振动量，其中所述振源振动量为轨道交通振源的振动量，所述减振振动量为所述减振建筑物减振后的振动量；
基于所有所述振源振动量、所有所述减振振动量以及用于获取减振效果评价指标的振级模型，获取所述减振建筑物的减振振动加速度级。
本发明实施例提供的轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法、减振垫以及减振建筑物减振效果的评价方法。本发明实施例提供的轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法通过新建建筑物的基底振动量和满足国家标准振动限值的目标振动量，获得减振后的目标减振率，并通过目标减振率以及振动传递模型，获取满足国家标准振动限值而需要具有的目标固有频率，得到用于进行新建建筑物在进行建设时需要用到的减振垫的减振垫刚度，并获得具有该减振垫刚度的减振垫后，以该减振垫为基础进行建设新的减振建筑物，使得建成后的安装有上述减振垫的新建建筑物满足国家标准振动限值，其中，先基于该减振垫获得具有减振垫在内的多个层次的具有减振效果的减振垫层，然后以该减振垫层为基础进行建设新建减振建筑物，并对该减振建筑物做减振效果评估，方法简单、操作方便，针对性强、设置灵活，使得新建建筑物能够有效避免轨道交通的振动影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法流程示意图；
图2为本发明实施例提供的有阻尼单自由度体系强迫振动位移反应比随激振频率比变化曲线；
图3为本发明实施例提供的轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法中获得的新建建筑物结构示意图；
图4为本发明实施例提供的轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法中第一减振垫层与钢筋混凝土底板结合结构示意图；
图5为本发明实施例提供的轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法中第二减振垫层与钢筋混凝土侧壁板结合结构示意图；
图6为本发明实施例提供的轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法中减振垫层及建筑物相互结合示意图；
图7为本发明实施例提供的减振建筑物减振效果的评价方法流程示意图；
图8为本发明实施例提供的1/3倍频程采用的多个中心频率与目标减振量对应示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
城市轨道交通是解决人口集中型城市拥堵和高效出行的最有效方案，这得益于该交通运载方式高效、节能省地、污染小且安全的优点。但很多城市轨道交通都毗邻既有或新建的住宅、医院、学校、科研单位、音乐厅等振动敏感建筑用地，或在上述建筑用地下面直接穿行，而轮轨作用产生的振动经由隧道结构、岩土介质传播至建筑基础，引发建筑室内人居舒适度降低、振敏型设备失灵等，楼板、墙壁振动引起的二次辐射噪声进一步加剧振动污染的影响。而解决或消减轨道交通对建筑物的振动影响成为地铁运营公司或政府部门亟需解决的问题。
传统的对建筑物进行隔震的处理上，虽然隔震体系在建筑结构防护地震造成的损伤方面已经应用多年，其基本原理是在房屋基础、底部或下部结构与上部结构间由橡胶隔震支座和阻尼装置等部件组成的具有整体复位功能的隔震层，以延长结构体系的自振周期，减少输入上部结构的水平地震作用，达到预期防震要求。且由于建筑结构抵御水平地震作用的能力较弱，所以地震工程振动的建筑隔震设计主要是针对大水平变形下的工况展开。地震工程中建筑基底隔震技术主要用于点支撑的框架结构柱或基础底部，这样可以延长结构自振周期以减轻地震动输入，并可承担地震作用下建筑的大水平变位以消减地震下结构的振动。然而轨道交通等诱发的环境振动引起的建筑振动的主要特点是小幅值竖向振动，其振动特点与地震下的建筑振动有着巨大的差异，其不会造成严重的结构损伤，但是对人员的使用舒适性造成了非常严重的影响。因此地震工程中的建筑隔震设计流程及理念，并不能满足消减轨道交通对建筑物振动影响的需求。如何合理设置隔振层，使其能够以较小的成本产生隔振效果，并能够保证建筑结构使用期间的长期效果，从而发展一套适用于减轻建筑结构微竖向振动的隔振措施，意义重大。因此如何通过新的方法消减轨道交通对建筑物的振动影响，是亟待解决的问题。
为了消减轨道交通对建筑物的振动影响，本发明实施例提供了一种轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法，图1为本发明实施例提供的轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法流程示意图，如图1所示，该方法包括：
步骤10、基于新建建筑物的基底振动量与所述新建建筑物减振后需要得到的目标振动量，获得所述新建建筑物减振后需要得到的目标减振率；
步骤11、基于所述目标减振率以及振动传递模型，获得所述新建建筑物减振后需要得到的目标固有频率；
步骤12、基于所述目标固有频率获得用于对所述新建建筑物进行减振的减振垫的减振垫刚度，并基于所述减振垫刚度获取所述减振垫；
步骤13、基于所述减振垫获取具有减振作用的复合减振垫层，用以新建减振建筑物，其中，所述减振建筑物为在所述复合减振垫层上新建获得的所述新建建筑物。
具体地，上述本发明实施例提供的轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法具体为通过新建建筑物的基底振动量和该建筑物为了满足国家标准振动限值，减振后需要得到的目标振动量，获得该新建建筑物减振后需要得到的目标减振率，并通过目标减振率以及振动传递模型，获取该新建建筑物减振后，为满足国家标准振动限值而需要具有的目标固有频率，通过该新建建筑减振后需要具有的目标固有频率得到用于进行新建建筑物在进行建设时需要用到的减振垫的减振垫刚度，并获得具有该减振垫刚度的减振垫，后以该减振垫为基础进行建设新的建筑物，使得建成后的安装有上述减振垫的新建建筑物满足国家标准振动限值，其中，先基于该减振垫获得具有减振垫在内的多个层次的具有减振效果的减振垫层，然后以该减振垫层为基础进行建设新建建筑物。
本发明实施例提供的轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法通过新建建筑物的基底振动量和满足国家标准振动限值的目标振动量，获得减振后的目标减振率，并通过目标减振率以及振动传递模型，获取满足国家标准振动限值而需要具有的目标固有频率，得到用于进行新建建筑物在进行建设时需要用到的减振垫的减振垫刚度，并获得具有该减振垫刚度的减振垫后，以该减振垫为基础进行建设新的建筑物，使得建成后的安装有上述减振垫的新建建筑物满足国家标准振动限值，其中，先基于该减振垫获得具有减振垫在内的多个层次的具有减振效果的减振垫层，然后以该减振垫层为基础进行建设新建建筑物，方法简单、操作方便，针对性强、设置灵活，使得新建建筑物能够有效避免轨道交通的振动影响。
在上述各实施例的基础上，本发明实施例提供的轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法中的所述基于新建建筑物的基底振动量与所述新建建筑物减振后需要得到的目标振动量，获得所述新建建筑物减振后需要得到的目标减振率包括：
基于所述新建建筑物的所述基底振动量与所述新建建筑物减振后需要得到的所述目标振动量，获得所述目标振动量与所述基底振动量的振动量比值；
基于所述振动量比值，获得所述目标减振率。具体为通过所述新建建筑物的所述基底振动量与所述新建建筑物减振后需要得到的所述目标振动量，获得目标振动量与基底振动量的振动量比值，该振动量比值的大小即为目标减振率。
在上述各实施例的基础上，本发明实施例提供的轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法中的所述基于所述目标减振率以及振动传递模型，获得所述新建建筑物减振后需要得到的目标固有频率包括：
基于所述目标减振率以及所述振动传递模型，获得所述新建建筑物减振后需要得到的目标频率比；
基于所述目标频率比，获得所述减振建筑物需要得到的目标固有频率；其中，所述振动传递模型具体为：
Figure GDA0001967839860000071
其中，TR为所述目标减振率，ω/ωn为所述目标频率比，ξ为减振建筑物的阻尼比，ω为振动源卓越频率，ωn为所述减振建筑物需要得到的目标固有频率。具体为根据获得的目标减振率以及振动传递模型，获得新建建筑物减振后需要得到的目标频率比，基于目标频率比，获得新建建筑物减振后需要得到的目标固有频率，其中，目标固有频率为建筑物安装减振垫后的整体减振建筑物的目标固有频率。通过该振动传递模型以及目标减振率获得目标频率比，其中，振动源频率是已知量，阻尼比ξ也是已知的，其具体取值可根据需要进行选择，从而获得新建建筑物减振后需要得到的目标固有频率，图2为本发明实施例提供的有阻尼单自由度体系强迫振动位移反应比随激振频率比变化曲线，如图2所示，横轴β为激振频率比，其中，激振频率比为振动源频率与建筑物目标固有频率的比值简称“频率比”，即上述求得的ω/ωn目标频率比为激振频率比的具体取值；其中，纵轴TR为目标减振率，即为所述目标减振率，即相同力幅值作用下动力位移与静力位移的比值，简称“反应比”，其中，当激振频率比为0时，该比值即目标减振率为1，表示无减振效果。
目标减振率TR可以直接求取以分贝为单位的目标减振量Areduce，具体的：
Figure GDA0001967839860000081
Areduce＝VAL1-VAL2＝20lg(a2/a0)-20lg(a1/a0)＝20lg(a2/a1)＝20lg(TR)
其中VAL1和VAL2为减振前和减振后任意单频点对应的振动加速度级(单位分贝)，a1和a2为减振前和减振后任意单频点振动对应的加速度值幅值，a0为基准加速度，一般取值为a0＝10-6m/s2，其中，TR为目标减振率，ω/ωn为目标频率比，ξ为减振建筑物的阻尼比，ω为振动源卓越频率，ωn为减振建筑物需要得到的目标固有频率。因此只需对目标减振率取对数并乘以20即可得到以分贝为单位的目标减振量。
从图2中可以看出，对于小阻尼结构，例如阻尼比小于0.2，随着激振频率比从零逐渐增大，动力位移反应先急剧增大，然后逐渐减小，当频率比为1时，动力位移最大(即共振)，频率比增大到3以后，动力位移逐渐趋于常数，约为静力位移的20％(即进入隔振段)，即目标减振率为0.2。故在进行减振设计时，在已知源强的输入荷载卓越频率时，期望加入减振垫后的组合结构体系(即减振建筑物)的目标固有频率应小于输入荷载卓越频率的1/2，此时激振频率比可大于2，组合结构体系可进入隔振段，振动将大幅消减，其中，输入荷载卓越频率为输入荷载振动信号进行傅立叶变换后，能量最多的那个频率。因此，在采用减振垫进行减振设计时的原则是附加减振垫后的组合结构体系固有频率应小于输入荷载卓越频率的一半以下。
因此设计时首先应了解输入荷载的强度和频谱特性，然后通过经验估计或有限元模拟，按照以上原则，设计减振垫参数和厚度。而减振垫的材料动力学性能如压缩模量，和减振垫厚度设计取决于建筑物减振量需求(即目标减振率)和建筑物本身的自振特性。减振垫的材料动力学性能主要包含动压缩模量和动阻尼系数，其直接决定了施加减振垫后的建筑物减振效果。减振垫供货厂商除了提供材料的动力学参数外，往往还会提供不同基底压力下对不同频率振动的减振效果。结合新建建筑物的物理特性(如质量等)和动力学性能(自振特性)，可设计不同厚度、不同材料动力学性能的聚氨酯减振垫，以获取“减振垫+建筑结构”体系的目标固有设计频率；设计的体系固有频率应远离振源振动的卓越频段，一般应小于其1/2以防止共振，并达到目标减振效果。按照结构动力学相关理论，结构的动力反应取决于输入荷载的幅值和频谱特性、以及结构体系的动力特性如周期和阻尼等。这里的结构体系指由建筑结构和基底减振层所组成的组合结构体系。
例如选用阻尼比
Figure GDA0001967839860000091
的曲线来看，如果输入振动荷载卓越频率不变，随着结构固有频率的降低，频率比逐渐增加，反应比先增大再减小，反应比幅值出现在频率比为1的附近且达到静力反应的2.5倍左右(共振区)，当频率比大于1.5后，反应比开始小于1(隔振区)，当频率比达到3以上是，反应比已经低于20％。随着阻尼比的降低，共振区的反应比大大增加，且减振区反应比也逐渐减小。因此，如果已知输入荷载的幅值和卓越频率，若要降低结构的振动反应，需要降低整个结构体系的自振频率(或延长结构体系的自振周期)，并选择结构体系的合适阻尼比。
在上述各实施例的基础上，本发明实施例提供的轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法中的所述基于所述目标固有频率获得用于对所述新建建筑物进行减振的减振垫的减振垫刚度包括：
基于所述目标固有频率以及结构自振模型，获得所述减振建筑物需要得到的目标结构刚度；
基于所述目标结构刚度获得所述减振垫刚度；
其中，所述结构自振模型，具体为：
Figure GDA0001967839860000101
其中，ωn为所述目标固有频率，k为所述减振建筑物需要得到的目标结构刚度，m为所述减振建筑物的整体质量。其中，上述减振建筑物的整体质量为已知量，约等于新建建筑物的质量，因为减振垫质量远小于新建建筑物的质量，因此，减振建筑物的质量约等于新建建筑物的质量；且上述整体结构竖向刚度近似等于上述减振垫压缩刚度，因为，上述新建建筑物原结构刚度与减振垫刚度的乘积，除以新建建筑物原结构刚度与减振垫刚度的和，得到的商即为上述减振建筑物的整体结构刚度，由于建筑物原结构刚度远远大于减振垫的刚度，因此，采用减振后的建筑物的结构刚度近似等于减振垫刚度。同时从结构自振模型中可以看出，如果结构体系的质量m一定，随着结构体系整体刚度k的降低，结构体系的自振频率即目标固有频率也随之降低，从而导致频率比增加，当频率比逐渐增加时，结构体系的反应比将会逐渐降低。从而通过在建筑基底设置柔性垫层可以有效的降低结构体系的整体竖向刚度，从而达到对建筑结构隔振的效果，且减振垫厚度及参数选择应经过详细设计，设计依据来源于振动源强特征和结构自振特性，设计目标以“减振垫+建筑结构”组合结构体系自振特性远离输入荷载频域特性，从而使组合体系进入减振区为宜。
在上述各实施例的基础上，本发明实施例提供的轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法中的所述基于所述减振垫刚度获得具有所述减振垫刚度的所述减振垫，具体为：
通过调整减振垫的厚度和压缩模量，获得具有所述减振垫刚度的所述减振垫。具体为通过上述本发明实施例获得减振垫刚度后，依据该减振垫刚度，调整减振垫的厚度和压缩模量，来获取具有上述减振垫刚度的减振垫。
在上述各实施例的基础上，本发明实施例提供的轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法中的基于所述减振垫获取具有减振作用的减振垫层具体包括：
通过顺做法获取依次具有C15混凝土垫层、防水层、C20细石混凝土防水保护层、减振垫和C20细石混凝土保护层的第一减振垫层以及依次具有厚砂砖保护墙或墙模、防水层和减振垫的第二减振垫层。
即基于上述本发明实施例提供的轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法中得到的减振垫获取第一减振垫层和第二减振垫层，其中，第一减振垫层共5层，依次分别为C15混凝土垫层、防水层、C20细石混凝土防水保护层、减振垫和C20细石混凝土保护层，C15混凝土垫层与地面的素土夯实层相接触，第二减振垫层共3层依次分别为厚砂砖保护墙或墙模、防水层和减振垫，厚砂砖保护墙或墙模与地面的灰土夯实层相接触。
在上述各实施例的基础上，本发明实施例提供的轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法中的新建所述新建建筑物具体包括：
通过顺做法以所述第一减振垫层作基底层，在所述基底层上施工钢筋混凝土底板以及以所述第二减振垫层作侧壁层，在所述侧壁层内施工钢筋混凝土侧壁板，并基于所述钢筋混凝土底板和所述钢筋混凝土侧壁板施工所述新建建筑物主体，获得所述新建减振建筑物。即通过顺做法在第一减振垫层上施工钢筋混凝土底板并把所述第二减振垫层作侧壁层，在第二减振垫层内侧施工钢筋混凝土侧壁板，然后在钢筋混凝土底板和钢筋混凝土侧壁板围成的空间内施工新建建筑物主体，获得所述新建建筑物其中，图3为本发明实施例提供的轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法中获得的新建建筑物结构示意图，如图3所示，该新建建筑物包括新建建筑物地上建筑主体31、地下建筑32、第一减振垫层33以及第二减振垫层34，其中，第一减振垫层33安装在地下建筑32的底部，在第一减振垫层33和地下建筑32之间还有一层钢筋混凝土底板，图中没有标示出来，该钢筋混凝土底板与基底一起构成新建建筑物的一部分，第二减振垫层34与地下建筑32侧壁之间也有一层钢筋混凝土侧壁板，图中没有标示出来，其中，基底的四个侧壁均安装有钢筋混凝土侧壁板，该钢筋混凝土侧壁板与基底一起构成新建建筑物的一部分。图4为本发明实施例提供的轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法中第一减振垫层与钢筋混凝土底板结合结构示意图，如图4所示，该第一减振垫层包括C15混凝土垫层42、防水层43、C20细石混凝土防水保护层44、减振垫45和C20细石混凝土保护层46，其中，20细石混凝土保护层40，不配钢筋，一般取50-100mm厚度；减振垫层45，一般可采用弹性模量比较低、阻尼比比较大的复合材料如聚氨酯橡胶等，厚度依据设计来定，为了防止混凝土保护层穿透减振垫层形成新的传力途径，需要对拼装减振垫层所有接缝进行胶条严密密封，并在表面敷设PE膜；C20细石混凝土防水保护层44，不配筋，一般取50mm厚；C15混凝土垫层42，一般取100mm厚，并且采用20mm厚砂浆找平层刷基层处理剂一遍，其中钢筋混凝土底板47与第一减振垫层的C20细石混凝土保护层46相接触，第一减振垫层的C15混凝土垫层42与素土夯实层41相接触。
图5为本发明实施例提供的轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法中第二减振垫层与钢筋混凝土侧壁板结合结构示意图，如图5所示，该第二减振垫层包括厚砂砖保护墙或墙模52、防水层53和减振垫54，其中，减振垫层54，一般可采用弹性模量比较低、阻尼比比较大的复合材料如聚氨酯橡胶等，厚度依据设计来定，为了防止混凝土保护层穿透减振垫层形成新的传力途径，需要对拼装减振垫层所有接缝进行胶条严密密封，采用合适的胶黏剂将减振垫连接在侧壁上，并进行适当的临时支撑，临时支撑采用隔振铆钉或临时衬条；120mm厚砂砖保护墙或墙模52，主要是设置一层既能起到支撑减振垫层又能起到缓冲作用的保护墙，并可作为模板使用；其中，钢筋混凝土侧壁板55与第二减振垫层的减振垫层54相接触、第二减振垫层的厚砂砖保护墙或墙模52与灰土夯实层51相接触，灰土配比2：8。图6为本发明实施例提供的轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法中减振垫层及建筑物相互结合示意图，如图6所示，第一减振垫层61与第二减振垫层62接合在一起，与基底相接触，起到建筑物减振作用。
本发明实施例还提供了一种减振垫，该减振垫通过上述本发明实施例提供的轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法获得。即用于建设新建建筑物的减振垫为通过上述轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法中的减振垫获得方法得到的。
本发明实施例还提供了一种减振建筑物减振效果的评价方法，图7为本发明实施例提供的减振建筑物减振效果的评价方法流程示意图，如图7所示，该方法包括：
步骤70、基于振动传递模型、所述减振建筑物的目标固有频率以及用于减振效果评价的多个中心频率点，获取与所述中心频率点对应的多个目标振动率；
步骤71、基于所述多个目标振动率以及目标减振量模型，获取与所述多个目标振动率对应的多个目标减振量；
步骤72、基于所述目标减振量以及获取的与所述多个中心频率点对应的多个振源振动量，获得与所述中心频率点对应的多个减振振动量，其中所述振源振动量为轨道交通振源的振动量，所述减振振动量为所述减振建筑物减振后的振动量；
步骤73、基于所有所述振源振动量、所有所述减振振动量以及用于获取减振效果评价指标的振级模型，获取所述减振建筑物的减振振动加速度级。
即通过振动传递模型、目标固有频率以及多个中心频率点，获得多个目标减振率，其中，为求统一，采用最大Z振级VLzmax来评价“目标减振效果”，由于源强输入振动的频谱并不单一，而是在不同的频点有不同的值，所以，可考察1/3倍频程对应的20个中心频率点作为评价目标，将这20个频点取为ωn，假设一个阻尼比，如ξ＝0.05，并假设若干目标固有频率ω0取为(8、10、13、15、20、25Hz)；每个目标固有频率ω0，根据人体的感受，采用1-80Hz内有规则排布的若干个频点进行Z振级加权，其中常用的标志性频点为20个1/3倍频程的中心频率点，分别为1、1.25、1.6、2.0、2.5、3.15、4.0、5.0、6.3、8.0、10.0、12.5、16.0、20.0、25.0、31.5、40.0、50.0、63.0、80.0Hz；
其中，振动传递模型为
Figure GDA0001967839860000141
其中，TR为目标减振率，ξ为减振建筑物的阻尼比，ω为中心频率点频率，ωn为减振建筑物的目标固有频率，在阻尼比和目标固有频率取值一定时，通过上述中心频率点可获得20个目标减振率，其中：
目标减振量模型为：Areduce＝VAL1-VAL2＝20lg(a2/a0)-20lg(a1/a0)＝20lg(a2/a1)＝20lg(TR)；其中，VAL1和VAL2为新建建筑物减振前和新建建筑物减振后任意单频点对应的振动加速度级(单位分贝)，a1和a2为减振前和减振后任意单频点振动对应的加速度值幅值，a0为基准加速度，一般取值为a0＝10-6m/s2，Areduce为目标减振量，通过20个目标减振率以及上述目标减振量模型，获得20个目标减振量；
通过上述20个目标减振量以及获取的20个振源振动量，获取所述减振建筑物的所述目标固有频率对应的20个减振振动量，其中减振振动量为目标减振量与振源振动量的求和；通过上述20个振源振动量、20个减振振动量以及用于获取减振效果评价指标的振级模型，获取所述减振建筑物的减振振动加速度级，其中，减振效果评价指标即为减振建筑物的减振振动加速度级。从而得到以dB(分贝)为单位的竖向(Z向)减振振动加速度级VAL评价指标。其中，为了给振动测量、运算及表达带来方便，国家标准《城市区域环境振动标准》和行业标准《环境影响评价技术导则：城市轨道交通》中关于振动量的定义、超标量的界定、减振效果评价都采用了以dB(分贝)为单位的竖向(Z向)振动加速度级VAL评价指标来代替以m/s2为单位的振动加速度。
在上述各实施例的基础上，本发明实施例提供的减振建筑物减振效果的评价方法中的所述基于所有所述振源振动量、所有所述减振振动量以及用于获取减振效果评价指标的振级模型，获取所述减振建筑物的减振振动加速度级包括：
基于所有所述振源振动量、与所述多个中心频率点对应的多个加权因子以及所述振级模型，获得所述减振建筑物减振前的第一振动加速度级；
基于所有所述减振振动量、与所述多个中心频率点对应的多个加权因子以及所述振级模型，获得所述减振建筑物减振后的第二振动加速度级；
基于所述第一振动加速度级以及所述第二振动加速度级，获得所述减振振动加速度级。即获得减振建筑物减振前的第一振动加速度级和减振建筑物减振后的第二振动加速度级后，通过第一振动加速度级和第二振动加速度级获得用于评价减振建筑物减振效果的减振振动加速度级，其中，加权因子数组中的加权因子为因子ai分别为：-6、-5、-4、-3、-2、-1、0、0、0、0、-2、-4、-6、-8、-10、-12、-14、-16、-18、-2，每个因子与上述实施例中的每一个中心频率点ω0依次对应，其中：振级模型具体为：
Figure GDA0001967839860000161
其中VLz为Z向振动加权加速度级，单位dB，简称振动级或振级，n＝20；Li为每个频带的振动加速度级，单位dB；ai为1-80Hz内20个频点对应的加权因子，即各个频带的加权因子，单位dB。当获取减振建筑物减振前的第一振动加速度级时，使用上述实施例中的振源振动量中的振源振动量取代Li，将20个中心频率点对应的振源振动量和20个中心频率点对应的加权因子分别对应带入振级模型中，得到的VLz即为减振建筑物减振前的第一振动加速度级；当获取减振建筑物减振后的第二振动加速度级时，使用上述实施例中的减振振动量中的减振振动量取代Li，将20个中心频率点对应的减振振动量和20个中心频率点对应的加权因子分别对应带入振级模型中，得到的VLz取值即为减振建筑物减振后的第二振动加速度级，第一振动加速度级与第二振动加速度级的差即为本发明实施例提供的减振建筑物减振效果的评价方法中用于评价减振效果的减振振动加速度级。
在上述各实施例的基础上，本发明实施例提供的减振建筑物减振效果的评价方法，还包括基于所述多个中心频率点，通过振源频率特征谱线，获得所述振源振动量，即获取振源振动的频率特征谱线后，通过对应的中心频率点频率，找到各个频率点对应的振源振动量，从而得到振源振动量。
在上述各实施例的基础上，本发明实施例提供的减振建筑物减振效果的评价方法，还包括根据所述振动加速度级以及与所述振动加速度级相对应的减振效果评级标准，获得所述减振建筑物的减振效果评级。即通过本发明实施例提供的减振建筑物减振效果的评价方法获得振动加速度级具体分贝取值后，可通过减振效果评级标准找到与减振振动加速度级具体分贝取值对应的减振效果评价等级，即振动加速度级取值为3-7分贝时，对应减振效果等级为初级；减振振动加速度级取值为7-11分贝时，对应减振效果等级为中级；减振振动加速度级取值为11-16分贝时，对应减振效果等级为高级；减振振动加速度级取值大于16分贝时，对应减振效果等级为特殊级。
且上述各个实施例得到的振动加速度级均为单一目标固有频率取值时的减振效果评价，在对减振建筑物进行减振效果评价时，可通过选取不同的目标固有频率，来获得各个不同目标固有频率对应的减振建筑物减振效果评价，图8为本发明实施例提供的1/3倍频程采用的多个中心频率与目标减振量对应示意图，如图8所示，不同目标固有频率ω0下，不同中心频率点对应的减振效果，横轴为1/3倍频程中心频率点，纵轴为减振建筑物的目标减振量，图8中的曲线从左到右依次为目标固有频率ωn取值为8Hz、10Hz、13Hz、15Hz对应的中心频率-目标减振量曲线。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法，其特征在于，包括：
基于新建建筑物的基底振动量与所述新建建筑物减振后需要得到的目标振动量，获得所述新建建筑物减振后需要得到的目标减振率；
基于所述目标减振率以及振动传递模型，获得所述新建建筑物减振后需要得到的目标固有频率；
基于所述目标固有频率获得用于对所述新建建筑物进行减振的减振垫的减振垫刚度，并基于所述减振垫刚度获取所述减振垫；
基于所述减振垫获取具有减振作用的复合减振垫层，用以新建减振建筑物，其中，所述减振建筑物为在所述复合减振垫层上新建获得的所述新建建筑物；
其中，所述振动传递模型具体为：
Figure FDA0003878408750000011
其中，TR为所述目标减振率，ω/ωn为目标频率比，ξ为所述减振建筑物的阻尼比，ω为振动源卓越频率，ωn为所述减振建筑物需要得到的目标固有频率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于新建建筑物的基底振动量与所述新建建筑物减振后需要得到的目标振动量，获得所述新建建筑物减振后需要得到的目标减振率包括：
基于所述新建建筑物的所述基底振动量与所述新建建筑物减振后需要得到的所述目标振动量，获得所述目标振动量与所述基底振动量的振动量比值；
基于所述振动量比值，获得所述目标减振率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标减振率以及振动传递模型，获得所述新建建筑物减振后需要得到的目标固有频率包括：
基于所述目标减振率以及所述振动传递模型，获得所述新建建筑物减振后需要得到的目标频率比；
基于所述目标频率比，获得所述新建建筑物减振后需要得到的目标固有频率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述减振垫获取具有减振作用的复合减振垫层具体包括：
通过顺做法获取依次具有C15混凝土垫层、防水层、C20细石混凝土防水保护层、减振垫和C20细石混凝土保护层的第一减振垫层以及依次具有厚砂砖保护墙或墙模、防水层和减振垫的第二减振垫层。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，新建所述新建建筑物具体包括：
通过顺做法以所述第一减振垫层作基底层，在所述基底层上施工钢筋混凝土底板以及以所述第二减振垫层作侧壁层，在所述侧壁层内施工钢筋混凝土侧壁板，并基于所述钢筋混凝土底板和所述钢筋混凝土侧壁板施工所述新建建筑物主体，获得所述新建减振建筑物。
6.一种减振垫，其特征在于，所述减振垫为通过权利要求1-5中任一项所述轨道交通振动影响的建筑物整体减振方法获得。
7.一种减振建筑物减振效果的评价方法，其特征在于，包括：
基于振动传递模型、所述减振建筑物的目标固有频率以及用于减振效果评价的多个中心频率点，获取与所述中心频率点对应的多个目标减振率；
基于多个所述目标减振率以及目标减振量模型，获取与多个所述目标减振率对应的多个目标减振量；
基于所述目标减振量以及获取的与多个所述中心频率点对应的多个振源振动量，获得与所述中心频率点对应的多个减振振动量，其中所述振源振动量为轨道交通振源的振动量，所述减振振动量为所述减振建筑物减振后的振动量；
基于所有所述振源振动量、所有所述减振振动量以及用于获取减振效果评价指标的振级模型，获取所述减振建筑物的减振振动加速度级；
其中，所述振动传递模型具体为：
Figure FDA0003878408750000031
其中，TR为所述目标减振率，ω/ωn为目标频率比，ξ为所述减振建筑物的阻尼比，ω为振动源卓越频率，ωn为所述减振建筑物需要得到的目标固有频率。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所有所述振源振动量、所有所述减振振动量以及用于获取减振效果评价指标的振级模型，获取所述减振建筑物的振动加速度级包括：
基于所有所述振源振动量、与多个所述中心频率点对应的多个加权因子以及所述振级模型，获得所述减振建筑物减振前的第一振动加速度级；
基于所有所述减振振动量、与多个所述中心频率点对应的多个加权因子以及所述振级模型，获得所述减振建筑物减振后的第二振动加速度级；
基于所述第一振动加速度级以及所述第二振动加速度级，获得所述减振振动加速度级。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：
基于所述多个中心频率点，通过振源频率特征谱线，获得所述振源振动量。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：
根据所述减振振动加速度级以及与所述振动加速度级相对应的减振效果评级标准，获得所述减振建筑物的减振效果评级。
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