专利名称：精密装置基础微振动控制分阶段设计方法
技术领域：
本发明涉及土木工程领域，且特别涉及一种精密装置基础微振动控制分阶 段设计方法，主要是针对有微振动控制要求的基础设计，如精密装置基础微振 动控制设计。
背景技术：
第二次世界大战以后半个世纪是现代科技高速发展的时期，材料的高纯度、 产品的高精度以及高可靠性是这一时期科技发展的特点。对诸如微变形、微振 动、低噪声以及对超纯水、超纯气体等的严格要求，使由此产生的控制微污染 的环境控制学得到了迅速发展，并已成为现代科技发展的一项前沿学科。
基础微振动控制的重要性体现在各行各业中，如惯导技术方面、微电子工
业等都需要对&出微振动进行严格控制。许多精密装置一般都是振动敏感型的， 都要求将振动大小控制在允许的范围内。
振动对精密装置的影响表现为 一方面影响装置的正常运行，过大的振动 会直接损害装置，使之无法使用；另一方面，很多精密的机械加工和测试也都 会受到环境微振动的影响，当外界的振动超过了允许振动值时，就会影响加工 产品的精度或者影响测试的结果。
精密装置基础微振动控制要求具有以下特点基础允许振动量级非常小， 有些是不为人所感知的微量振动，但对精密装置造成的影响却是不容忽视的； 与精密装置自身性质密切相关；与精密装置基础自身性质密切相关；与场地周 边环境密切相关；与工程地质条件密切相关。
我国对防微振的研究及工程实践始于20世纪60年代初期，经历了几代人 的努力，进行了大量的工程实践，为我国现代化科技的发展做出了贡献。经过 近半个世纪防微振工程实践经验说明，精密装置微振控制工程，应重点考虑以 下四个方面合理确定微振动控制容许值；充分认识场地选择的重要性；微振动控制是贯彻工程建设的全过程控制；全面理解微振动控制的设计；高度重视 微振动测试及分析。当精密装置基础受周边环境振动的影响，特别是道路交通 荷载的影响等，对于精密装置基础微振动控制所采取的微振动控制技术有着更 高的要求。
发明内容
本发明提出一种精密装置基础微振动控制分阶段设计方法，从而最大限度 满足精密装置基础微振动控制要求。
为了达到上述目的，本发明提出一种精密装置基础微振动控制分阶段设计 方法，应用于软土地基上的精密装置，其包括下列步骤
第一阶段天然场地条件振动测试与分析；
第二阶段精密装置基础设计与分析；
第三阶段周边环境振动控制的分析研究；
第四阶段减振隔振措施分析研究。
进一步的，所述第一阶段通过现场测试分析研究各种振源作用下，天然场 地条件下微振动水平和振动特性，分析周围环境对工程天然场地的影响；根据 微振动数值模拟分析的要求，为数值模拟分析提供相关的计算输入参数，并进 行对比分析研究数值模拟计算的合理性。
进一步的，所述第二阶段进行精密装置基础设计研究工作，通过数值模拟 分析研究进行基础不同设计方案的分析比较，寻求合理的基础设计方案；精密 装置基础施工完成后可进行该阶段的测试分析工作，并与数值模拟分析结果和 控制标准进行对比分析，分析数值模拟分析的合理性。
进一步的，所述第三阶段通过现场测试分析研究周边环境振动对精密装置 基础的影响，分析前述不同阶段在周边道路对天然场地条件下或者是精密装置 基础微振动水平的差异，为进行周边环境控制提供参考依据。
进一步的，所述第四阶段研究在工程上切实可行并能最大限度减少精密装 置基础微振动的减振隔振措施，通过数值模拟分析研究不同减振隔振措施的隔 振能力，并结合精密装置J^出实际情况，进一步研究实施的可能性和必要性。
本发明提出的精密装置基础微振动控制分阶段设计方法，通过采用现场测
4试分析与数值模拟分析相结合的、分为四个阶段的分阶段设计技术，最大限度 满足精密装置基础微振动控制要求，可以确保基础微振动控制得到最大限度的 成功。
图1所示为本发明较佳实施例的精密装置基础微振动控制分阶段设计方法 流程图。
图2所示为本发明较佳实施例的天然场地条件现场测试示意图。
图3所示为本发明较佳实施例的数值模拟分析有限元模型单元网格示意图。
图4所示为本发明较佳实施例的有限元模型边界条件示意图。
具体实施例方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。 本发明提出一种精密装置基础微振动控制分阶段设计方法，从而最大限度
满足精密装置J^出微振动控制要求。
由于软土地区相对不利的工程地质条件以及复杂的场地周边环境条件等因
素，借鉴以往国内外精密装置基础微振动控制经验，软土地基精密装置基础微
振动控制技术主要包括以下内容
① 精密装置基础微振动控制设计是在其基础微变形控制设计要求基本满 足的前提下，再进行基础微振动控制设计的；
② 精密装置基础微振动控制研究采用现场测试分析与数值模拟分析相结 合的分阶段设计与实施的微振动控制技术；
③ 基于微振动有较大的不确定性，难以用纯理论分析方法全面描述微振动 规律，因此要制订有针对性的现场测试方案，并根据精密装置微振动控制要求 和数值模拟分析要求进行现场测试与分析；
④ 通过与现场测试分析结果进行对比，在验证数值模拟分析结果基本合理 后，采用数值模拟方法进行精密装置基础微振动分阶段设计分析。
精密装置基础无论是振动控制要求还是变形控制要求，都远远高于常规土 建工程中的基础结构的振动和变形控制要求，经过多年的工程经验的积累，各类工程的浅基础和桩基础在变形控制方面都积累了较丰富的工程经验，相对而 言有关变形控制设计的工程经验相对而言比振动控制设计要多的现状，从工程 实际出发，基础微振动控制设计是在微变形控制已经基本满足要求的前提下进 行的。
精密装置基础微振动控制要求高，以及由于微振动是不为人所感知的微量 运动，量值微小，可变因素多，具有较大的不确定性，很难通过一种途径就能 达到精密装置基础微振动总体控制目标，且微振动控制设计和一般工程设计有 明显的不同，有其本身独有的特点。
请参考图1，图1所示为本发明较佳实施例的精密装置J^出微振动控制分阶 段设计方法流程图。为最大限度保证工程微振动控制的成功，采取现场测试分 析与数值模拟分析相结合的分阶段进行设计与实施的微振动控制技术，该基础
微振动控制设计技术共分为四个阶段
第一阶段S1:天然场地条件振动测试与分析； 第二阶段S2:精密装置P出设计与分析； 第三阶段S3:周边环境振动控制的分析研究； 第四阶段S4:减振隔振措施分析研究。
第一阶段通过现场测试分析研究各种振源作用下，天然场地条件下微振 动水平和振动特性，分析周围环境对工程天然场地的影响。根据微振动数值模 拟分析的要求，为数值模拟分析提供相关的计算输入参数，并进行对比分析研 究数值模拟计算的合理性。
第二阶段主要进行精密装置基础设计研究工作，通过数值模拟分析研究 进行基础不同设计方案的分析比较，寻求合理的基础设计方案。精密装置基础 施工完成后可进行该阶段的测试分析工作，并与数值模拟分析结果和控制标准 进行对比分析，分析数值模拟分析的合理性。
第三阶段主要是通过现场测试分析研究周边环境振动对精密装置基础的 影响，如分析前述不同阶^殳在周边道路对天然场地条件下或者是精密装置基础 微振动水平的差异，为进行周边环境控制提供参考依据。
第四阶段探讨在工程上切实可行并能最大限度减少精密装置基础微振动 的減振隔振措施，可通过数值模拟分析研究不同减振隔振措施的隔振能力，并结合精密装置基础实际情况，进一步研究实施的可能性和必要性。
对于微振动控制要求较高精密装置的厂房，应建造在远离振动干扰的地区， 使精密装置设备能够正常工作。迄今为止的人类活动，绝大多数是在地面进行 的，因此研究地表环境振动极为重要，地球表面的环境振动分为两大类，即地 面脉动和人类活动的近距离干扰振动。地面脉动是一种较低的振动频率随机振 动波，是由风暴、台风等自然因素和远距离交通运输、厂矿机械等人类活动引 起的。人类活动引起的近距离干扰振动又分为由火车、汽车等线振源振动和锻 锤等机械运行时产点振源振动两种。影响精密装置正常运行的是以上两类振动 共同作用的结果。
由于环境振动存在较大的不确定性，对环境振动引起的精密装置基础微振 动这类问题的分析目前尚无完善的方法，也无相似的文献资料参考，结合现场 测试分析工作，采用现场测试分析与数值模拟分析相结合的分阶段设计微振动 控制技术。以下第一阶段天然场地条件探讨现场振动测试与数值模拟分析相结 合的微振动控制技术，其它各阶段与第一阶段类似，这里不再赘述。
通过天然场地条件现场实测得到地表若干点时程曲线，如图2所示。建立 数值模拟分析模型，模型示意如图3所示。由于影响精密装置&出多大是属于 微振动的范畴，因而数值模拟分析可以釆用线弹性模型进行分析，将半无限体 天然场地条件振动问题简化为有限范围确定性瞬态动力学响应问题进行分析。 数值模型边界条件采用根据实测与理论分析结果相结合的强迫位移边界条件， 示意如图4所示。
综上所述，本发明提出的精密装置基础微振动控制分阶段设计方法，通过 采用现场测试分析与数值模拟分析相结合的、分为四个阶段的分阶段设计技术， 最大限度满足精密装置基础微振动控制要求，可以确保基础微振动控制得到最 大限度的成功。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明 所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各 种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.一种精密装置基础微振动控制分阶段设计方法，应用于软土地基上的精密装置，其特征在于包括下列步骤第一阶段天然场地条件振动测试与分析；第二阶段精密装置基础设计与分析；第三阶段周边环境振动控制的分析研究；第四阶段减振隔振措施分析研究。
2. 根据权利要求1所述的精密装置基础微振动控制分阶段设计方法，其特 征在于所述第一阶段通过现场测试分析研究各种振源作用下，天然场地条件 下微振动水平和振动特性，分析周围环境对工程天然场地的影响；根据微振动 数值模拟分析的要求，为数值模拟分析提供相关的计算输入参数，并进行对比 分析研究数值模拟计算的合理性。
3. 根据权利要求1所述的精密装置基础微振动控制分阶段设计方法，其特 征在于所述第二阶段进行精密装置基础设计研究工作，通过数值模拟分析研 究进行基础不同设计方案的分析比较，寻求合理的基础设计方案；精密装置基 础施工完成后可进行该阶段的测试分析工作，并与数值模拟分析结果和控制标 准进行对比分析，分析数值模拟分析的合理性。
4. 根据权利要求1所述的精密装置基础微振动控制分阶段设计方法，其特 征在于所述第三阶段通过现场测试分析研究周边环境振动对精密装置基础的 影响，分析前述不同阶段在周边道路对天然场地条件下或者是精密装置基础微 振动水平的差异，为进行周边环境控制提供参考依据。
5. 根据权利要求1所述的精密装置基础微振动控制分阶段设计方法，其特 征在于所述第四阶段研究在工程上切实可行并能最大限度减少精密装置基础 微振动的减振隔振措施，通过数值模拟分析研究不同减振隔振措施的隔振能力， 并结合精密装置基础实际情况，进一步研究实施的可能性和必要性。
全文摘要
本发明提出一种精密装置基础微振动控制分阶段设计方法，应用于软土地基上的精密装置，其包括下列步骤第一阶段天然场地条件振动测试与分析；第二阶段精密装置基础设计与分析；第三阶段周边环境振动控制的分析研究；第四阶段减振隔振措施分析研究。本发明提出的精密装置基础微振动控制分阶段设计方法，从而最大限度满足精密装置基础微振动控制要求。
文档编号E02D27/44GK101550704SQ20091004828
公开日2009年10月7日 申请日期2009年3月26日 优先权日2009年3月26日
发明者春 周, 岳建勇, 宏 曲, 伟 李, 杨联萍, 黄绍铭 申请人:上海建筑设计研究院有限公司;上海现代建筑设计(集团)有限公司