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GB 50463-2019 工程隔振设计标准(完整正版、清晰无水印).pdf

表1土的类型划分和剪切波速范围

经济性等选取波阻板主动隔振的设计参数。 根据工程经验，波阻板被动隔振尺寸设计，置于土面上进行被 动隔振的波阻板厚度越大，被动隔振效果越好。波阻板的厚度要 求大于0.125倍剪切波波长，厚度过小，隔振效率差，也不宜大于 0.33倍剪切波波长，若大于此值，投资增加很多，而隔振效率增加 甚微。

GB／T 51365-2019 网络工程验收标准6.4.3本条对波阻板设计过程中需考虑的问题进行了规定

传递率，波阻板的平面设计尺寸和厚度设计尺寸可能较大，为保证 地基稳定性，故需要按照现行国家标准《建筑地基基础设计规范》 GB50007进行地基承载力和沉降验算。 为避免由于波阻板的设置导致产生不均匀沉降，影响动力机 器的正常生产，当波阻板下方为软弱土层时，先进行地基处理，使 其能承受波阻板和动力机器的基础静力及动力荷载要求。

7.1.3本标准中规定的主动隔振、被动隔振不考虑外界能源的输 人，不依赖其他自动控制体系，也称为无控隔振。该体系设计完成 后，其结构参数固定，阻尼和刚度等不可调，不能完全适应较宽的 工作频带，存在一定的局限性，如不利于低频激励下的隔振设计 不具备对外界干扰变化（如振幅变化、频率变化或者激励形式的变 化等）进行自适应调节的能力等，此时需要考虑控制能源输入的智 能隔振设计。智能隔振设计的隔振器、阻尼器可以根据隔振对象 的动力反应或干扰激励进行参数调节。 智能隔振主要包括主动控制、半主动控制。主动控制策略 中，致动器出力较大，控制效果好，但也存在一些弊端，如传感 器/致动器体系设计复杂，振动数据采集和处理过程麻烦，需要 消耗较大的控制能源；此外，主动控制体系往往不可避免地存在 时滞现象，当时滞很大时可能会降低振动控制效果，甚至造成体 系响应发散等。半主动控制是一种介于无控隔振和主动控制之 间的一类方法，该方法仅需少量的能源来维持有关电子和电器 元件的正常工作，不需要外部能源直接提供控制力，从而省去了 施加控制力的装置和支持主动控制工作的能源装置，主要有半 主动变刚度控制和半主动变阻尼控制。半主动变刚度控制即是 根据事先设定的控制律进行计算，输出控制指令，并发送给机械 装置从而最终实现对被控对象的控制。半主动变阻尼控制一般 是在液压阻尼器或者粘流体阻尼器的基础上，设置可控伺服阀 以构成具有控制流体流量、连续改变阻尼力、控制宽频带多种激 励振动能力的阻尼器

7.1.4主动控制的核心模块是主动控制装置，依据传感响】

统对外界摄动的恢复能力，鲁棒性是控制系统在异常和危险情况 下生存的关键，如果不进行控制系统的鲁棒性检验，在异常状态下 会发生控制系统不正常工作、作动器无法正常出力甚至造成因控 制系统破坏造成被控对象破坏，因此，智能控制系统要进行稳定性 和鲁棒性检验。

7.1.6时滞会导致控制系统性能降低，甚至导致响应发散。因 此，需要根据实际控制情况，设置时滞补偿。 7.1.7对于高于20Hz的高频或者卓越频带较宽的振源，可通过 设计主动或者被动隔振装置，先对该高频段进行有效滤除，并在此 基础上设计智能隔振，效果更佳，

7.2智能隔振系统计算

7.2.3动力设备进行智能隔振设计时，其刚度单元一般可考虑刚 质弹簧隔振器或空气弹簧、橡胶等，阻尼单元可根据需要设置粘流 体阻尼器等，制动器可考虑压电陶瓷产品、空气压伺服型或线性电 机制动器等。 动力设备智能隔振体系的动力学方程可表示为

式中：g，g—地面振动输入位移和速度； m一一精密设备及台座质量。 在动力设备隔振系统中，当设备与连接基础共同振动时，可按 两级隔振体系进行计算，次级体系的振动参数可取地基的等效刚 度和阻尼。在精密设备隔振系统中，当单级体系的减振频带等性

能无法满足要求时，可采用两级或多级隔振体系。面向动力设备 振敏设备的两级智能隔振体系如图13、图14所示

图13两级隔振主动控制体系

图14两级隔振半主动控制体系

全部状态变量不能反馈时，可采用Kalman滤波器进行状态估计 的线性二次型Gauss最优控制算法，实现多输人入多输出；智能控 制算法是采用模糊控制、神经网络控制和遗传算法等智能计算方 法的控制算法，

法的控制算法。 7.2.5对e(t)进行比例P、积分I和微分D运算，并将三类运算 结果相加，得到主动控制力F。（t）。PID控制器中各环节的作用 如下： 比例环节P：成比例的调节控制过程中的偏差e（t），只要偏差 产生，就会立即产生控制作用，以减小误差。 积分环节I：主要的用途即是消除静差，以提高控制体系的无 差度；积分作用的大小取决于T：，T：越小，积分作用越强，反之则 越弱。 微分环节D：反映偏差的变化速率，用于调节误差的微分输 出，当误差突变时，可以及时进行控制，并且能够在偏差信号变得 很大之前，在控制系统中引人一个早期的修正信号，从而加快控制 系统的动作，减少调节的时间。 以上三者，在PID控制过程中，通过组合各自优势，可以得到 良好的控制性能，具体如图15所示，其中，r（t)在振动控制体系中 指外界干扰力，位移、速度或者加速度等输入，y（t)指经过PID控 制后的控制系统输出响应，可以是力，也可以是位移、速度或者加 速度。

7.2.5对e(t)进行比例P、积分1和微分D运算，并将三类

7.2.5对e(t)进行比例P、积分1和微分D运算，并将三类运算 结果相加，得到主动控制力F。（t）。PID控制器中各环节的作用 如下：

图15PID主动控制 数字控制系统多是采样控制，一般依据采样时刻的偏差来计

图15PID主动控制 数字控制系统多是采样控制，一般依据采样时刻的偏差来计

t~kT(k=0,1,2...) e(t)dt ～ Te(jT) = Te(j) i=0 j=o de(t) dt

简便起见，将e（kT)简化表示成e（k），则可得离散的PID表 达式如下：

u(k) = Kp{e(k) + T T

7.3.3工程实际中，当隔振对象质量小于1t时，采用压电型智能 隔振或线性电机型智能隔振；隔振对象质量大于2t时，采用气动 式智能隔振技术。

图16气浮隔振系统示意 AS一空气弹簧隔振器；AC一主动控制器

鉴于目前工程隔振设计多是选用定型产品，或提出参数要求 由生产厂家制作。本章修订时，取消了《隔振设计规范》GB 50463一2008中对圆柱螺旋弹簧隔振器、碟形弹簧与迭板弹簧隔 振器、橡胶隔振器、空气弹簧隔振器、粘流体阻尼器产品设计的 规定。

8.1.1本条规定了隔振器和阻尼器的基本性能要求。 8.1.2本条规定了隔振器和阻尼器选用时所需要考虑的特性 参数。 8.1.3本条规定了隔振器和阻尼器选用时，需要优先选择定型产 品。一般定型产品经济性能相对较好，生产周期短

8.1.1本条规定了隔振器和阻尼器的基本性能要求。

8.2圆柱螺旋弹簧隔振器

8.2.1圆柱螺旋弹簧隔振器是由圆柱螺旋弹簧组成的隔振器，常配 有阻尼装置。本条为圆柱螺旋弹簧隔振器的适用范围及隔振方式。 8.2.2圆柱螺旋弹簧隔振器是一种性能稳定、使用最广泛的隔振 器。由于它自身的阻尼很小，为了保证其隔振性能，需要根据隔振 方向的不同配置阻尼，可以是材料阻尼，也可以是介质阻尼器。材 料阻尼或介质阻尼器适宜配置于隔振器内，这样能节约空间、便于 布置和安装。配置于隔振器外的阻尼器，只有与隔振器组合，且上 部和下部都分别与台座结构和支承结构固定牢靠，才能发挥作用。 为了保证阻尼特性与弹簧的性能相匹配，除符合本标准第8.1节 的要求外，对阻尼器的构造提 相应要求，以免因阻尼器的运动

体与固定体之间的间隙过小影响使用性能；对阻尼器材料使用寿 命提出要求，以免因材料易老化、性能欠稳定等缺陷，影响隔振器 的整体性能和使用寿命

8.2.3根据不同用途和使用环境选用弹簧材料，有利于充分发

材料性能、保证产品质量。弹簧的表面防腐处理可采用静电喷塑、 喷环氧漆等，防腐要求较高时，可采取不锈钢丝或圆钢材料

8.2.4弹簧线材的机械性能相关标准

动隔振时，可按静负荷容许剪应力（即许用切应力）取值，以避免超 过产生塑性变形的应力极限；除冲击式机器以外的主动隔振时，由 于容许振动值的控制，弹簧的最大应力与最小应力之比也接近 1.0，基本仍为静荷载起控制作用，但毕竟长期处于振动环境中，可 按有限疲劳寿命动负荷容许剪应力取值；用于冲击式机器隔振的 弹簧，剪应力为疲劳控制，容许剪应力值要适当降低，降低的幅度 与变负荷的循环特征等因素有关，因此，可按无限疲劳寿命动负荷 容许剪应力取值或进行疲劳强度验算取值，对于重要的工程，还需 进行试验验证，以解决疲劳强度影响因素过多，验算不精确的问 题。以上剪应力的相关规定在现行国家标准《圆柱螺旋弹簧设计 计算》GB/T23935做了规定。为保证弹簧的弹性、韧性和可靠 性，规定弹簧在试验负荷下压缩或压并3次后，产生的永久变形不 得大于其自由高度的3%0

弹簧位置稳定、受力均匀，便于安装调平，能适应使用环境的要

弹簧位置稳定、受力均匀，便于安装调平，能适应使用环境的要求， 保证其正常使用寿命，做出了这些规定。

8.2.6本条是强制性条文，必须严格执行。本条是为了保证拉伸 弹簧制作的隔振器，不要出现因弹簧破坏而使被隔振设备跌落，造 成损失和安全事故

8.3碟形弹与迭板弹簧隔振器

本条简述碟形弹簧特点及其适用范围，作为隔振元件一般选用现 行国家标准《碟形弹簧》GB/T1972中规定的定型产品，只在有特 殊要求时才自行设计。因为国家标准中规定的碟簧定型产品覆盖 面比较宽，且定型产品质量稳定、性能可靠；而自行设计的专用碟 簧，不仅计算复杂，而且要经历新产品研发的各种工艺问题，尽量 避免。

8.3.2本条对迭板弹簧特性、结构型式和使用范围做了简要

度的0.25倍。因为必要的预压变形量可防止碟形弹簧断面中点1 见本标准图8.3.1）附近产生径向裂纹，以提高碟形弹簧的疲劳 寿命；而且也可防止在冲击激励或较大变荷载激励下，碟簧上部隔 振对象等跳离碟形弹簧。

8.3.4通过碟形弹簧的不同组合，可以提高碟形弹簧组的承载郁 力、刚度或弹性。

8.3.4通过碟形弹簧的不同组合，可以提高碟形弹簧组的承载郁

8.3.6本条是隔振器的构造要求。为了保证隔振器的质量，保证

弹簧位置稳定、受力均匀，便于安装调平，能适应使用环境的要求 保证其正常使用寿命，做出了这些规定

8.4.1橡胶隔振器是由橡胶材料为主制成的隔振器。橡胶隔振 器选型的规定，是在长期使用和试验经验总结基础上提出来的，隔 振器选型主要考虑了动力荷载、机器转速和安装空间等因素 8.4.2橡胶的容许应力的确定是根据大量试验结果得出极限应 力，考虑一定的安全系数后得出的。容许应变为容许应力除以弹 性模

8.5.1调谐质量减振器（TunedMassabsorber）通过在原系统上

8.5.1调谐质量减振器（TunedMassabsorber）通过在原系统上

附加由质量和弹性元件及阻尼组成的子系统，从而减小原系统振 动幅值的装置。调谐质量减振器既可以是有阻尼的，也可以为无 阻尼的；既可以利用质量块平移运动的惯性力减振，也可以利用质 量块旋转运动的惯性力矩减振。本标准只涉及质量块平移运动的 有阻尼调谐质量减振器。

8.5.2弹簧质量振子型式的调谐质量减振器既可以垂向工作，也

8.5.5主结构在简谐激励力作用下，评价指标为主结构的振动位

8.5.5主结构在简谐激励力作用下，评价指标为主结构

移时，调谐质量减振器的调谐频率和阻尼比，可按下列公

fTMD = f/(1+μ 3μ Sopt 8(1+μ) mD/mH

（103） (104)

主结构在简谐激励力作用下 评价指标为主结构的振动加速 度时，调谐质量减振器的调谐频 率和阻尼比可按下列公式计算：

fTMD = f/ /1+μ 3μ V8(1+μ/2)

式中：fTMD 最佳调谐频率（Hz）； 子 主结构所控制振型的频率（Hz）； Sopt 最佳阻尼比； A 调谐质量减振器的质量比； mD 调谐质量（kg）；

mH一 一主结构所控制振型的等效质量（kg）。 下面根据ChristianPetersen，DynamikderBaukonstruk tionen.ViewegVerlagsgesellschaft，2ooo，以高算结构为例来说 明主结构等效质量的计算方法：

式中：h一一结构高度（m）； o(r）一一结构沿高度的质量分布（kg/m）； n(r)——所控制振型的振型向量，需按调谐质量减振器安装点 的振幅为1进行标准化

图17主结构等效质量的计算

对于等截面悬臂梁，各阶模态的等效质量均为总质量的1/4。 对等截面简支梁，第一阶弯曲模态的等效质量为总质量的1/2。

8.6.1空气弹簧隔振装置是由空气弹簧隔振器、高度控制阀、 控制柜及气路等组成的装置。气浮式隔振系统由台座、空气弹 簧隔振装置及控制系统组成。与其他隔振材料或隔振器相比： 空气弹簧的三种隔振方式具有刚度低、能随着质心变动追踪的 特点，隔振效果良好，已成为精密仪器及设备隔振的主要隔振 元件。

8.6.2本条提出空气弹簧隔振器制造商需要提供的资料。空气 弹簧气密性参数为当充气气压达0.5MPa后保压（即不充、不排）， 经24h后气压下降值不大于0.02MPa时,认为气密性是良好的。

8.6.3在容积不变的条件下,空气弹簧的刚度因胶囊结构形式

同而变化，常用的胶囊结构有4种，即自由膜式、约束膜式、囊式及 滑膜式。其中自由膜式及约束膜式最为常用；多曲囊式大于3曲 时，不要使用，会因横向刚度过小而产生横向不稳定现象；滑膜式 不常使用。

8.6.4由于空气弹簧隔振器的高度控制阀在调整台座高度时需

将空气弹簧内的部分压缩空气（或惰性气体）排出，排入室内，当位 于厂房的洁净室内时，要求从高度控制阀排出的压缩气体的洁净 度不低于洁净室内空气的洁净度，如低于该等级，则排出压缩气体 将对洁净室产生污染。洁净厂房空气洁净等级的规定在现行国家 标准《洁净厂房设计规范》GB50073中做了规定。

提供的资料。高度控制阀的灵敏度由2个指标衡量，即被隔振体 由倾斜到调平的时间，一般不大于10s；被隔振体调平的精度一般 不大于0.1mm/m。控制柜是具有对空气弹簧隔振装置的运行实 施人机界面的自动控制功能的一种控制系统，其主要功能包括： ①对空气弹簧隔振装置实施基本操作，如气压设定、稳压快速充 气、自动转换、排气、故障紧急处理等；②自动监测，如对空气弹 簧内压、台座高度、台座面水平度、倾斜度等自动监测；③实时监 测隔振系统的微振动状态（振动位移、振动速度、振动加速度 等），并作数据分析；④所有上述数据均可用可视化界面表示； 5实施数据远程传送。控制柜的安装要求包括进出口管道位 置、供电要求等。

振装置可使用瓶装惰性气体，如氮气、氮气等，大中型空

振装置可使用瓶装惰性气体，如氮气、氮气等，大中型空气弹簧隔 振装置要由专用气源供气，一般采用空压设备。不使用氢气、氧气

等可燃、易燃气体作为气源。 8.6.7本条提出气浮式隔振系统制造商需要提供的资料。 8.6.8气源配置需要根据使用状况不同来选择，小型气浮式隔折

等可燃、易燃气体作为气源

8.6.7本条提出气浮式隔振系统制造商需要提供的资料。 8.6.8气源配置需要根据使用状况不同来选择，小型气浮式隔振 系统可使用瓶装惰性气体，如氮气、氮气等，大中型气浮式隔振系 统需要由专用气源供气，一般采用空压设备。不使用氢气、氧气等 可燃、易燃气体作为气源

8.7.1钢丝绳隔振器是由钢丝绳穿绕在上下夹板之间组成，利用

3.7.1钢丝绳隔振器是由钢丝绳穿绕在上下夹板之间组成，利用 钢丝绳弯曲以及股与股、丝与丝之间的摩擦、滑移实现耗能的隔振 装置，

钢丝绳隔振器结构索，安装便，具有耐油、耐海水、耐臭氧 及耐溶剂侵蚀的特性，能在一100℃～370℃温度范围内正常工作。 与其他隔振器相比，钢丝绳隔振器的固有频率低、阻尼大、动变形 量大，因此对瞬态冲击引起的振动能够迅速抑制。钢丝绳隔振器 的渐软刚度特性，使得设备在正常工作时隔振器变形小，而遇突发 冲击时可以产生大变形，保证设备的正常工作。

沟形式根据钢丝绳的穿绕方式、装夹方式和外形的不同而不同。 自前已有多种形式，但是技术相对成熟、产品规格丰富的钢丝绳隔 振器结构形式主要有螺旋形、拱形和灯笼形（图18）。同时，即使 对于同一种结构形式，外形也会稍有差异，对于灯笼形钢丝绳隔振 器，根据夹板形状和穿绕方式的不同，也可分为方灯笼形和圆灯 笼形。

8.7.3即使对于同一种钢

绳隔振器的力学性能相近，但是其尺寸、质量也可能相差非常大 为了满足安装要求，有必要提供钢丝绳隔振器的尺寸、质量参数 当受到冲击时，钢丝绳隔振器的动变形比较大，为了满足使用环境 的要求，还要提供钢丝绳隔振器的最大动变形参数

(b)拱形钢丝绳隔振器

图18钢丝绳隔振器的基本结构形式 1一上夹板；2一钢丝绳：3一下夹板

止。钢丝绳隔振器产品出厂前都要依据现行国家标准《振动与冲 击隔离器静、动态性能测试方法》GB/T15168的要求，对性能参 数进行试验测评标定，将性能参数甚至是测试曲线与产品一起提 供给用户，作为用户选型的依据，

量的组合方式会有多种，可选择的钢丝绳隔振器型号规格也会有 多种，因此选型时还要考虑安装空间、造价等因素的影响，进行优 化设计。

8.7.6与其他隔振器相比，由于钢丝绳隔振器可以拉、压、剪

受力，达到三维隔振的效果，因此其安装方式非常多，除了基本安 装方式外，也可采用斜置式、侧挂式等方式（图19）

图19钢丝绳隔振器的安装方式

8.7.7与其他隔振器相比，由于钢丝绳隔振器可以承受一定的拉 力，因此对隔振体系质量中心和刚度中心的一致性要求相对宽松

8.7.7与其他隔振器相比，由于钢丝绳隔振器可以承受一定的拉

8.7.7与其他隔振器相比，由于钢丝绳隔振器可以承受一定的拉 力，因此对隔振体系质量中心和刚度中心的一致性要求相对宽松，

8.8.1粘滞阻尼器是由缸体、活塞、粘滞材料等部分组成，利

8.8.1粘滞阻尼器是由缸体、活塞、粘滞材料等部分组成，利用活 塞在粘滞材料中运动产生粘滞阻尼耗散能量的减振装置。 隔振体系中阻尼器结构选型，是按隔振对象的振动性能、振动 幅值（线位移、速度）的控制值选用相应适合型式的阻尼器，例如冲 击式设备振动较大，采用活塞柱型、多片型阻尼器较好。水平振动 主动隔振，则需要采用锥片型或多片型，其余可按具体情况选型。 试验显示，粘流体材料在20℃时的运动黏度不小于20m²/s

时DB34／T 2748.3-2017 高速公路沥青路面养护指南 第3部分：养护工程后评价，采用活塞型阻尼器，其运动稳定性较差，而片型阻尼器稳定性 较好。

牧好。 8.8.2本条给出阻尼器的设计原则，可以使阻尼器有效发挥其阻 尼功能，保证其使用寿命

8.8.2本条给出阻尼器的设计原则，可以使阻尼器有效发择

8.9.1电涡流阻尼器是一种基于电磁感应原理的全金属结构阻

8.9.1电涡流阻尼器是一种基于电磁感应原理的全金属结构阻 尼器，可以利用导体在磁场中运动产生电涡流效应的耗能原理形 成非接触式阻尼

成非接触式阻尼。 在很大的速度范围内，产生的阻尼力随速度增加。电涡流阻 尼器按结构形式可分为两种JC／T 2465-2018 水泥窑用湿法耐火喷射料，其中板型电涡流阻尼器可取代片型 钻滞流体阻尼器，轴向电涡流阻尼器可取代活塞柱型粘滞流体阻 尼器。 两种电涡流阻尼器均可以设计成实际速度型或放大速度型 实际速度型阻尼器中导体切割磁力线的速度与隔振体系实际振动 速度一致。放大速度型阻尼器采用了螺旋等机械措施，使得导体 切割磁力线的速度是隔振体系实际振动速度的数十倍以上，其阻 尼系数也比同重量的实际速度型阻尼器大数十倍以上。 控太

8.9.2稳态振动的主、被动隔振体系和调谐质量减振器，优先选 用板型电涡流阻尼器，特别是在面内两个垂直方向都需要提供阻 尼力的场合

固定在隔振体系中发生相对运动的两个部件上，并使两部分之间 的间隙足够小，而且在振动状态下保持此间隙不变。这种安装方 式保持了电涡流阻尼无摩擦损耗、无机械连接的优点。不要将板 型阻尼器设计成一个独立部件，因为这会导致需要额外的机械连 接措施，