地铁振动对博物馆建筑及文物影响研究

论文摘要

随着城市地铁交通的迅猛发展,地铁运行引起的环境振动问题越来越突出,其对建筑物的振动影响也越来越受到学术界和工程界的关注；而文物作为重要的历史遗产,具有其特殊的意义,博物馆建筑及馆藏文物振动安全问题已成为环境振动领域一个新的重要课题。本文结合中国航空工业规划设计研究院设计的成都博物馆拟建项目,对博物馆建筑及文物振动评价标准问题进行了探讨,并对地铁引起环境振动对结构及文物藏品的影响进行了研究。提出了博物馆类建筑物及不同类别文物的振动评价标准及在结构中建立文物藏品子模型的分析方法,并对浮置板、隔振沟、隔振支座的三中隔振措施的隔振效果进行了对比分析,在博物馆类建筑振动研究方面具有一定创新性及参考价值。研究内容包括：1.目前国内关于地铁运行引发环境振动的评价方法尚无统一的标准,本文系统的总结了国内外相关规范中关于建筑物及文物的振动控制评价标准,初步提出了65dB作为博物馆类建筑的振动控制指标。此外,论文还对不同类型的文物进行分析研究,并依据相关规范,提出振动阀值55dB、60dB分别作为不可移动类文物、馆藏文物的振动安全评价标准,可供我国规范制定时参考。2.以在建实际工程成都博物馆为依托,建立结构三维有限元模型,分析其在不同竖向振动作用下的结构各层响应情况,并建立文物藏品子模型进行分析。分析结果表明：低频竖向振动（2-5Hz）对结构有着较大的影响,在低频振动作用下,结构各层对输入振动都有一定的放大作用,且放大作用随着楼层的增加而愈发显著,而大于10Hz的高频振动对结构影响较小。3.对列车设置弹簧浮置板、振源与结构之间设置隔振沟及建筑物底板加入橡胶支座三种隔振措施进行了分析研究,提出适合于工程的隔振方法。通过建立浮置板-隧道壁系统有限元模型,采用输入实测列车振动激励的方法分析其减震效果；通过建立不同深度的隔振沟模型及加入隔振支座的结构模型,并给予不同方向的振动激励,对隔振沟及橡胶支座的隔振效果进行了研究。研究表明：设置浮置板可以有效的抑制高频竖向振动的传播；隔振沟的设置可有效的阻隔水平向振动的影响,其减振效果随其深度的增加而增加；隔振支座对于结构各楼层竖向加速度响应影响甚微,但对于抑制结构水平向加速度的效果显著。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1. 绪论
• 1.1 立题背景和研究意义
• 1.2 地铁引起环境问题综述
• 1.3 地铁振动控制方法研究
• 1.3.1 地铁振动控制方法研究
• 1.3.2 振动传播途径控制研究
• 1.3.3 受振体减振、隔振研究
• 1.4 研究现状
• 1.5 本文主要工作
• 2. 环境振动理论基础
• 2.1 振动的基本理论
• 2.1.1 振动的产生及传播
• 2.1.2 环境振动的特点
• 2.1.3 环境振动的分析方法
• 2.2 动力学分析基本理论及方法
• 2.2.1 运动方程的建立方法
• 2.2.2 结构自振特性计算方法
• 2.3 结构体系动力响应分析方法
• 2.3.1 时域分析法
• 2.3.2 频域分析法
• 2.3.3 振型叠加法
• 2.3.4 随机振动理论
• 2.4 频谱分析方法
• 2.4.1 Fourier级数
• 2.4.2 Fourier变换
• 2.4.3 离散Fourier变换（DFT）和快速Fourier变换（FFT）
• 3. 环境振动对博物馆建筑及文物影响评价标准
• 3.1 引言
• 3.2 环境振动的参量及其度量标准
• 3.2.1 振动的参量
• 3.2.2 振动的度量标准
• 3.3 振动的评价标准
• 3.4 博物馆建筑振动评价标准
• 3.5 文物振动安全评价标准
• 3.5.1 文物分类
• 3.5.2 不可移动文物振动控制标准
• 3.5.3 可移动文物（馆藏文物）振动控制标准
• 3.6 文物振动安全评价方法
• 3.7 本章小结
• 4 地铁振动对博物馆建筑及文物影响研究
• 4.1 引言
• 4.2 计算模型
• 4.2.1 工程概况及有限元模型
• 4.2.2 结构自振特分析
• 4.3 地铁振动对博物馆结构影响研究
• 4.3.1 简谐波输入
• 4.3.2 白噪声输入
• 4.4 地铁振动对馆藏文物影响研究
• 4.4.1 文物藏品模型模拟
• 4.4.2 振动时程分析
• 4.5 面向博物馆及文物的隔振减震措施
• 4.5.1 弹簧浮置板
• 4.5.2 隔振沟
• 4.5.3 基础隔振（橡胶支座）
• 4.6 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集