工程設計中常見的振動的防治
在工程設計中，應充分考慮各類機械裝置在生產過程中出現的振動及其危害，以免影響到建築結構的壽命和安全，影響到精密裝置和精密儀器、儀表的加工、計量與檢驗，影響到人們正常生產、工作和生活的環境。以往工程設計中曾對振動危害和防治作過許多工作，但由於認識不夠或考慮不周，曾發生過許多振動影響問題。因此，在工程設計中尚需認真地對待這些常見的振動危害，妥善的採取相應的措施加以解決；對生產中存在的振動影響和危害，要及時予以治理，從而確保正常使用。這是設計中需要解決的一個重要課題。
振動危害的防治
在工程設計中，必須充分考慮振動引起的危害，採取必要的防振措施，避免或減少振動的影響。對實際生產過程中發生的振動影響，應及時加以治理，以確保建築結構的正常使用，確保精密裝置的正常工作，滿足人們正常的生產、工作、學習的生活等活動。對振動危害的防治要根據實際情況綜合考慮，首先採取減少振源處的振動輸出，或採取隔離外界振動輸入，必要時同時考慮減少振動輸出和隔離振動輸入，達到滿足生產、裝置和人所能承受的允許振動能力。
1．合理佈置振源
工程設計時，首先要根據生產的可能性，儘量將較大振源和有精密要求的部分分割槽設定相互遠離。然後根據振源裝置執行的特點，將同類裝置佈置成對稱或反對，避免同類裝置多臺執行時處於同向、同步狀態，以便使其振動在不同相位上互相有抵消．把振源裝置的旋轉運動方向和水平往復運動方向不對準精密裝置，並與支承結構剛度大的方向一致。
在多層廠房內的振源佈置時，要充分利用伸縮縫和樓梯間的減振作用，將振源與有防振要求的精密裝置分開，並不設定在一個接層單元內；或將有影響的振源．單獨設定；當生產需要不能遠離時，應單獨設定在與接層脫開的構架式基礎上，或將該部分樓板簡支設定，並在支承處採取減振措施。在多層廠房內設有精密裝置時不應設定吊車；必要時將吊車宜設在底層地面上，並與廠房結構脫開，採取單獨設立柱的搖臂吊或懸掛吊，或做成落地門式吊車。
另外，在精密裝置周圍不宜佈置透過重型汽車的主幹道，非透過不可時應限速或定時執行。
2.減少振動輸出
減少振動輸出就是要設法減少振源振動能量。一般是選擇動平衡好的機械裝置，對振源採取“剛、柔”法積極隔振。
1、選擇動平衡效能好的裝置，定期維修或更換
設計時，首先要注意到選用動平衡效能好的機械裝置，它擾力小，輸出的振動能量亦小。使用中要定期維修，有利於調整平衡效能。當發現使用中裝置動態不平衡增加，應及時檢修，調整其聯接處間隙的鬆動和固定鬆緊不一，使之恢復其平衡效能。如因長期執行引起傳動部件的磨損，應及時更換。當裝置已陳舊無法檢修調整應予更新，重新選用動平衡效能好的裝置，以確保生產使用要求。
2、剛性減振
剛性減振，就是提高支承結構（包括基礎）剛度和整體性。從而減小振源振動的輸出。
3.提高結構剛度
為了滿足動力荷載作用下的結構強度和穩定，滿足對周圍精密裝置允許振動要求，受振結構透過動力分析，確定其必要的斷面和剛度。但應避免只滿足強度而剛度過小，不能滿足允許振動的控制，尚因避免降低結構垂直自振頻率，造成與干擾頻率接近或一致，而出現共振或“拍”的現象影響精密裝置的使用。當使用中如出現結構剛度偏小，而發生共振危害時，應增強支承結構剛度的措施，採取增加構件斷面，或減小結構的跨度的立柱和斜撐，從而提高支承結構的自振頻率，使之遠離共振區，實現剛性減振。例某廠鍛工車間2T錘開動，屋蓋發現晃動而增加縱向垂直支撐；又如某廠鍛工車間設有1T、400Kg、250Kg錘、400Kg使用時，冷灘瓦掉下，後改為剛砼屋蓋，增加屋面剛度。
4.提高地基基礎剛度和整體性
為了減少機械裝置基礎的振動，設計時尚可考慮提高地基基礎的剛度。增強地基基礎剛度的辦法，一般可採用矽化或灌注水泥漿膠結鬆散地基；在基礎周邊打樁；加大裝置基礎底面積；加深基礎或加強地面與裝置基礎上部的整體聯接，均能在一定程度上達到提高地基剛度的目的。
當同類裝置設定在一起時，還可以把兩臺或多臺裝置基礎聯合在一起，提高地基剛度，增加基礎質量，降低基底應力，從而減小振源振動。例如將三臺60/8的空壓縮機基礎聯合設定，在水平迴轉振動下，測得聯合基礎比單獨基礎的垂直振動和水平振動平均減小達40%以上。
大型裝置基礎由於受到動力荷載作用或受力不均勻，以及溫度變化等影響，又能夠在基礎周邊和底部配置足夠的鋼筋，以確保受力的需要，並起增強剛性和整體性。如基礎未配筋或配筋不足而出現裂縫，則應採取外包鋼筋混凝土套加以補救。如發現裝置基礎傾斜，待穩定後加固修補填平，重新調整安裝裝置後方可使用。
5.隔離輸出振源
隔離輸出振源，就是採取積極隔振措施減少振源輸出的振動能量。
對抗力大的機械裝置，其振動影響範圍很廣，採取上述1、2的措施無法實現，或尚不能滿足精密裝置的防振要求時，應考慮對振源隔振。特別是當該裝置因生產線流程的需要，無法改變佈置位置，而增大支撐結構剛度又不經濟時，應對該裝置基礎採取柔性隔振，以減少振源振動的輸出。例如某廠白銀車間，由於工藝需要將250KN的空氣錘佈置在多層廠房的底層，為了解決對相距35-40米處三層樓上精密儀器的影響，對空氣錘基礎採用空氣彈簧隔振、隔振後現場實際測定，離開空氣錘操作區基坑外的地面上其振幅為0.51μm，說明隔振後空氣錘對樓層的影響已基本消除，對精密儀器已無任何影響。
至於汽車振源的影響，可將周圍的路面設計為柔性路面，並適當加厚瀝青層，一邊吸收能量，減少其振動影響；必要時還可限制車速透過，減弱振源振動。
當某些管道（氣流或液流）脈動對附近精密裝置發生影響時，可將管道穿過牆或樓板的支承處，採用彈性墊隔離，管道的吊點處採用彈性吸振器，管道的聯接處採用柔性軟管聯接，從而消除管道高頻脈動對精密裝置的影響。
減少振動的輸入和放大
任何區域的精密裝置，都可能受到某些振源透過支承結構和土質介質傳遞而發生的振動干擾影響，當不可能消除外界振動影響時，有必要採取振動輸入措施的消極隔振，使之滿足精密裝置正常使用的要求。
1、遠離振源
設計時，要充分考慮精密計量、理化的儀器、儀表和精密搪床、磨床、車床、刻線機等裝置受外界振動的影響，可透過振源振動的地面振動衰減計算或實地普測，將精密裝置佈置在受振影響允許的區域範圍內，這是一種最簡單有效的方法。如果高精密裝置（如光柵刻線機）在使用過程中受振後發生無法正常工作時，亦可透過普測找到一個振動最小的區域，遷移到該區域內設定，從而滿足使用精度要求。
2、增大地面剛度和質量
由於精密裝置受到影響的周圍裝置振源，大多數振動能量較小，則可將混凝土地面設計成厚地面，其厚度≥500mm，並與建築物設縫加以分開，使精密裝置間的地面形成一個大塊體的剛性質量，利用地面剛度的增大和大質量的慣性作用，減小外界振動影響；必要時還可在大塊體地面下鋪設200-300mm厚的砂墊層，從而達到減振的目的。
精密儀器、儀表間地面不允許直接採用木地板，這是因為木地板剛度小，人走動時對精密裝置將會發生顯著影響。因此，宜將精密間地面做成剛性的混凝土或水磨石地面，然後再鋪設地毯或橡膠布或木地面，可有效地避免由於操作人員走動所引起的振動影響。
3、 採用剛性工作臺
根據以往許多工廠出現的精密儀器、儀表受振影響，不少由於其支承結構是木製工作臺。木製工作臺質量輕，有一定彈性，當受外界振動干擾時，經常發生振動放大現象，實測表明：木製工作臺上的振動比樓面、地面的振動放大2-3倍。因此，設計時宜採用水磨石剛性工作臺，可明顯地降低外界振動的干擾，使檯面上的振動，基本上能恢復到與樓面、地面差不多的振動狀態。
4、門、窗彈性密縫
設在樓層上計量、理化等精密間及其附近房間的門窗，宜在其四周採用彈性密封條襯墊，可以避免因開、關門窗時由於碰撞引起的振動干擾；特別是門、窗開啟後，被風吹動關閉，將引起牆和樓板的突然性撞擊而產生強烈振動，嚴重地影響到精密儀器儀表的正常工作。
5、設定防振溝
當精密裝置受到外界一般機床、高速切削機床的高頻振動影響，由於其屬波長較短的振源干擾，採用防振溝是減少這類振動影響的有效辦法之一。但防振溝的深度必須超過干擾振動波長的2／3以上，才能起到較好的減振作用。防振溝可以設定在精密裝置間的周圍，亦可設定在精密裝置基礎的四周；但對具有內擾力較大搪床、螺紋磨床，銑床等的精密裝置，防振溝不宜設在基礎四周，以免由於自身水平擾力而增大基礎迴轉及搖擺振動。通常當受到各種機床裝置的振動影響時，在精密裝置基礎四周設防振溝，總是能起到一定的效果。但應注意對較低頻率的振源，由於其波長較長時，往往振動可繞過防振溝底部傳遞過去，而起不到減振作用。
6、隔離輸入振動
精密裝置無法避開有影響的振源時，可對不同特性的振源干擾採取相應的隔振措施，有效地吸收外來振動能量的輸入，如採用隔振器、防振墊隔振。隔振設計時，必須經過嚴格的計算，否則不但起不到減振作用，反而可能增大振動影響。
振動的綜合防治
在受振影響的條件下，當單一採取減少振動輸出或輸入的措施尚不能解決振動影響時，可採取減小振動輸出或輸入的多種措施來綜合治理振動問題。在採取綜合措施時，可以減小振動輸出為主，減小振動輸入為輔；反之，以減小振動輸入為主，減小振動輸出為輔。但防治方法都要儘可能做到“簡易可行，效果顯著，經濟合理”。
當設計或治理有害振動時，採取減震措施確有困難或造成很大的不合理時，則應另選建設場地，或採取限制使用條件。如把振源裝置執行轉速控制在不引起共振或接近於共振的危害範圍內，或改變用途。
總之，只要充分正確地認識常見震動的危害，在工程設計中對有關有害的振動問題，採取有效的防振設計，而對在實際生產中出現的振動問題，及時採取有效的治理。總是可以消除有害振動的影響，較好的滿足生產、工作和生活所需正常的使用條件。
工程設計中常見的振動的防治
在工程設計中，應充分考慮各類機械裝置在生產過程中出現的振動及其危害，以免影響到建築結構的壽命和安全，影響到精密裝置和精密儀器、儀表的加工、計量與檢驗，影響到人們正常生產、工作和生活的環境。以往工程設計中曾對振動危害和防治作過許多工作，但由於認識不夠或考慮不周，曾發生過許多振動影響問題。因此，在工程設計中尚需認真地對待這些常見的振動危害，妥善的採取相應的措施加以解決；對生產中存在的振動影響和危害，要及時予以治理，從而確保正常使用。這是設計中需要解決的一個重要課題。
振動危害的防治
在工程設計中，必須充分考慮振動引起的危害，採取必要的防振措施，避免或減少振動的影響。對實際生產過程中發生的振動影響，應及時加以治理，以確保建築結構的正常使用，確保精密裝置的正常工作，滿足人們正常的生產、工作、學習的生活等活動。對振動危害的防治要根據實際情況綜合考慮，首先採取減少振源處的振動輸出，或採取隔離外界振動輸入，必要時同時考慮減少振動輸出和隔離振動輸入，達到滿足生產、裝置和人所能承受的允許振動能力。
1．合理佈置振源
工程設計時，首先要根據生產的可能性，儘量將較大振源和有精密要求的部分分割槽設定相互遠離。然後根據振源裝置執行的特點，將同類裝置佈置成對稱或反對，避免同類裝置多臺執行時處於同向、同步狀態，以便使其振動在不同相位上互相有抵消．把振源裝置的旋轉運動方向和水平往復運動方向不對準精密裝置，並與支承結構剛度大的方向一致。
在多層廠房內的振源佈置時，要充分利用伸縮縫和樓梯間的減振作用，將振源與有防振要求的精密裝置分開，並不設定在一個接層單元內；或將有影響的振源．單獨設定；當生產需要不能遠離時，應單獨設定在與接層脫開的構架式基礎上，或將該部分樓板簡支設定，並在支承處採取減振措施。在多層廠房內設有精密裝置時不應設定吊車；必要時將吊車宜設在底層地面上，並與廠房結構脫開，採取單獨設立柱的搖臂吊或懸掛吊，或做成落地門式吊車。
另外，在精密裝置周圍不宜佈置透過重型汽車的主幹道，非透過不可時應限速或定時執行。
2.減少振動輸出
減少振動輸出就是要設法減少振源振動能量。一般是選擇動平衡好的機械裝置，對振源採取“剛、柔”法積極隔振。
1、選擇動平衡效能好的裝置，定期維修或更換
設計時，首先要注意到選用動平衡效能好的機械裝置，它擾力小，輸出的振動能量亦小。使用中要定期維修，有利於調整平衡效能。當發現使用中裝置動態不平衡增加，應及時檢修，調整其聯接處間隙的鬆動和固定鬆緊不一，使之恢復其平衡效能。如因長期執行引起傳動部件的磨損，應及時更換。當裝置已陳舊無法檢修調整應予更新，重新選用動平衡效能好的裝置，以確保生產使用要求。
2、剛性減振
剛性減振，就是提高支承結構（包括基礎）剛度和整體性。從而減小振源振動的輸出。
3.提高結構剛度
為了滿足動力荷載作用下的結構強度和穩定，滿足對周圍精密裝置允許振動要求，受振結構透過動力分析，確定其必要的斷面和剛度。但應避免只滿足強度而剛度過小，不能滿足允許振動的控制，尚因避免降低結構垂直自振頻率，造成與干擾頻率接近或一致，而出現共振或“拍”的現象影響精密裝置的使用。當使用中如出現結構剛度偏小，而發生共振危害時，應增強支承結構剛度的措施，採取增加構件斷面，或減小結構的跨度的立柱和斜撐，從而提高支承結構的自振頻率，使之遠離共振區，實現剛性減振。例某廠鍛工車間2T錘開動，屋蓋發現晃動而增加縱向垂直支撐；又如某廠鍛工車間設有1T、400Kg、250Kg錘、400Kg使用時，冷灘瓦掉下，後改為剛砼屋蓋，增加屋面剛度。
4.提高地基基礎剛度和整體性
為了減少機械裝置基礎的振動，設計時尚可考慮提高地基基礎的剛度。增強地基基礎剛度的辦法，一般可採用矽化或灌注水泥漿膠結鬆散地基；在基礎周邊打樁；加大裝置基礎底面積；加深基礎或加強地面與裝置基礎上部的整體聯接，均能在一定程度上達到提高地基剛度的目的。
當同類裝置設定在一起時，還可以把兩臺或多臺裝置基礎聯合在一起，提高地基剛度，增加基礎質量，降低基底應力，從而減小振源振動。例如將三臺60/8的空壓縮機基礎聯合設定，在水平迴轉振動下，測得聯合基礎比單獨基礎的垂直振動和水平振動平均減小達40%以上。
大型裝置基礎由於受到動力荷載作用或受力不均勻，以及溫度變化等影響，又能夠在基礎周邊和底部配置足夠的鋼筋，以確保受力的需要，並起增強剛性和整體性。如基礎未配筋或配筋不足而出現裂縫，則應採取外包鋼筋混凝土套加以補救。如發現裝置基礎傾斜，待穩定後加固修補填平，重新調整安裝裝置後方可使用。
5.隔離輸出振源
隔離輸出振源，就是採取積極隔振措施減少振源輸出的振動能量。
對抗力大的機械裝置，其振動影響範圍很廣，採取上述1、2的措施無法實現，或尚不能滿足精密裝置的防振要求時，應考慮對振源隔振。特別是當該裝置因生產線流程的需要，無法改變佈置位置，而增大支撐結構剛度又不經濟時，應對該裝置基礎採取柔性隔振，以減少振源振動的輸出。例如某廠白銀車間，由於工藝需要將250KN的空氣錘佈置在多層廠房的底層，為了解決對相距35-40米處三層樓上精密儀器的影響，對空氣錘基礎採用空氣彈簧隔振、隔振後現場實際測定，離開空氣錘操作區基坑外的地面上其振幅為0.51μm，說明隔振後空氣錘對樓層的影響已基本消除，對精密儀器已無任何影響。
至於汽車振源的影響，可將周圍的路面設計為柔性路面，並適當加厚瀝青層，一邊吸收能量，減少其振動影響；必要時還可限制車速透過，減弱振源振動。
當某些管道（氣流或液流）脈動對附近精密裝置發生影響時，可將管道穿過牆或樓板的支承處，採用彈性墊隔離，管道的吊點處採用彈性吸振器，管道的聯接處採用柔性軟管聯接，從而消除管道高頻脈動對精密裝置的影響。
減少振動的輸入和放大
任何區域的精密裝置，都可能受到某些振源透過支承結構和土質介質傳遞而發生的振動干擾影響，當不可能消除外界振動影響時，有必要採取振動輸入措施的消極隔振，使之滿足精密裝置正常使用的要求。
1、遠離振源
設計時，要充分考慮精密計量、理化的儀器、儀表和精密搪床、磨床、車床、刻線機等裝置受外界振動的影響，可透過振源振動的地面振動衰減計算或實地普測，將精密裝置佈置在受振影響允許的區域範圍內，這是一種最簡單有效的方法。如果高精密裝置（如光柵刻線機）在使用過程中受振後發生無法正常工作時，亦可透過普測找到一個振動最小的區域，遷移到該區域內設定，從而滿足使用精度要求。
2、增大地面剛度和質量
由於精密裝置受到影響的周圍裝置振源，大多數振動能量較小，則可將混凝土地面設計成厚地面，其厚度≥500mm，並與建築物設縫加以分開，使精密裝置間的地面形成一個大塊體的剛性質量，利用地面剛度的增大和大質量的慣性作用，減小外界振動影響；必要時還可在大塊體地面下鋪設200-300mm厚的砂墊層，從而達到減振的目的。
精密儀器、儀表間地面不允許直接採用木地板，這是因為木地板剛度小，人走動時對精密裝置將會發生顯著影響。因此，宜將精密間地面做成剛性的混凝土或水磨石地面，然後再鋪設地毯或橡膠布或木地面，可有效地避免由於操作人員走動所引起的振動影響。
3、 採用剛性工作臺
根據以往許多工廠出現的精密儀器、儀表受振影響，不少由於其支承結構是木製工作臺。木製工作臺質量輕，有一定彈性，當受外界振動干擾時，經常發生振動放大現象，實測表明：木製工作臺上的振動比樓面、地面的振動放大2-3倍。因此，設計時宜採用水磨石剛性工作臺，可明顯地降低外界振動的干擾，使檯面上的振動，基本上能恢復到與樓面、地面差不多的振動狀態。
4、門、窗彈性密縫
設在樓層上計量、理化等精密間及其附近房間的門窗，宜在其四周採用彈性密封條襯墊，可以避免因開、關門窗時由於碰撞引起的振動干擾；特別是門、窗開啟後，被風吹動關閉，將引起牆和樓板的突然性撞擊而產生強烈振動，嚴重地影響到精密儀器儀表的正常工作。
5、設定防振溝
當精密裝置受到外界一般機床、高速切削機床的高頻振動影響，由於其屬波長較短的振源干擾，採用防振溝是減少這類振動影響的有效辦法之一。但防振溝的深度必須超過干擾振動波長的2／3以上，才能起到較好的減振作用。防振溝可以設定在精密裝置間的周圍，亦可設定在精密裝置基礎的四周；但對具有內擾力較大搪床、螺紋磨床，銑床等的精密裝置，防振溝不宜設在基礎四周，以免由於自身水平擾力而增大基礎迴轉及搖擺振動。通常當受到各種機床裝置的振動影響時，在精密裝置基礎四周設防振溝，總是能起到一定的效果。但應注意對較低頻率的振源，由於其波長較長時，往往振動可繞過防振溝底部傳遞過去，而起不到減振作用。
6、隔離輸入振動
精密裝置無法避開有影響的振源時，可對不同特性的振源干擾採取相應的隔振措施，有效地吸收外來振動能量的輸入，如採用隔振器、防振墊隔振。隔振設計時，必須經過嚴格的計算，否則不但起不到減振作用，反而可能增大振動影響。
振動的綜合防治
在受振影響的條件下，當單一採取減少振動輸出或輸入的措施尚不能解決振動影響時，可採取減小振動輸出或輸入的多種措施來綜合治理振動問題。在採取綜合措施時，可以減小振動輸出為主，減小振動輸入為輔；反之，以減小振動輸入為主，減小振動輸出為輔。但防治方法都要儘可能做到“簡易可行，效果顯著，經濟合理”。
當設計或治理有害振動時，採取減震措施確有困難或造成很大的不合理時，則應另選建設場地，或採取限制使用條件。如把振源裝置執行轉速控制在不引起共振或接近於共振的危害範圍內，或改變用途。
總之，只要充分正確地認識常見震動的危害，在工程設計中對有關有害的振動問題，採取有效的防振設計，而對在實際生產中出現的振動問題，及時採取有效的治理。總是可以消除有害振動的影響，較好的滿足生產、工作和生活所需正常的使用條件。