高速铁路环境振动控制限值
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根据GBl0070—1988《城市区域环境振动标 准》和日本新干线标准,建议控制限值频率计权方 式采用z轴向计权。即按人体坐标系统,采用从 脚到头方向的z轴向频率计权方式。其振动加速 度级可简称为Z振级。 4.4测量位置与方向
不同标准中测量位置和方向的规定有所不 同。测量位置主要分为室内和室外两种。但其规 定和评价的目的都是为了保护室内环境,而不是
收稿日期:2006.05.08 作者简介:焦大化(1945一),男,北京人,副研究员,长期从事 铁路噪声振动的评价、预测、控制和标准的研究。
本文讨论的标准问题不涉及环境振动对建筑 物结构的影响,只考虑通过人体的支撑面对人体 产生影响的环境振动问题。
2国内外状况
2.1 国外标准 2.1.1国外标准概况
与环境噪声标准相比较,国外已颁布有关控 制环境振动对居民生活影响标准的国家很少。有 关标准大体分为以下2类: 2.1.1.1建筑物室内环境振动标准
这类标准以评价建筑物内振动对人的影响为 主,与建筑物内声学标准类似,主要为建筑设计提 供依据。主要标准有:
(1)国际标准ISO 2631—2建筑物内的振动(1 Hz~80 Hz)…。
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铁道劳动安全卫生与环保2006年第33卷3期
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影响评价时多采用GBl0070—1988评价环境振 动,与日本新干线比较,由于超标范围大为扩展, 增加了环境振动的治理难度。对于振动超标的敏 感点,环境影响报告书一般将拆迁和调整建筑物 使用功能作为主要防治措施,大大增加了工程投 资。某些项目因巨额的拆迁费用已对工程的实施 构成了很大的障碍。
我国于1988年颁布执行GBl0070一1988《城 市区域环境振动标准》。9 J,配套标准为GBl0071— 1988《城市区域环境振动测量方法》¨…。我国是 除日本之外,唯一制订有关室外环境振动标准的 国家。
该项标准按照不同区域划分规定了环境振动 限值,其中对铁路干线两侧也作了规定,考虑了铁 路运输引起的环境振动影响。
2.1.3 日本标准 日本在环境振动标准方面做了很多工作,对
工厂、交通、建筑施工以及高速铁路方面都制订了 相应标准。
日本的标准中均采用z轴向频率计权方式。 评价量采用振动加速度级,参考加速度为10。5 m/s2。本文为了便于与其它国家标准比较,换算为 以10“IIl/s2作为参考加速度的振动加速度级,两 者相差20 dB。 2.1.3.1工厂振动标准
该项研究依据的原则和采用的方法如下"’8 3: (1)借鉴国外有关高速铁路的环境振动标准 和研究成果。 (2)选择与我国高速铁路技术条件、环境特 点相近的国外高速铁路作为主要参考。 (3)应符合我国的国情和路情。 (4)建议的限值应具有较好的可行性。 通过对国外高速铁路和相关标准的研究分 析,主要参考了日本新干线的环境振动标准和国 际铁路联盟(uIc)的研究成果,提出了高速铁路环 境振动建议限值"‘8 J: 在距铁路外轨中心线30 m以外处地面上。中 高速旅客列车运行引起的垂向z计权振动加速度
标准认为,当按z轴的计权振级小于74 dB, 或按x(Y)轴及混合轴的计权振级小于71 dB时, 一般不会引起居住者的抱怨。
目前一些国家规定的建筑物内振动限值如表 1所示,该表已包括美国、德国、英国等国家的限 值,不再另列。
表l 一些国家关于建筑物内振动的限值‘1
注:严格工作区是指医院手术室和精密实验室。
城市各类区域铅垂向z振级标准值如表4所 示o…。
该标准采用的基本评价量为铅垂向z振级。 Z振级的定义为:按照ISO 2631/l一1985规定的 全身振动z计权因子修正后得到的振动加速度 级,单位为dB。
表4城市区域环境振动标准 L,dB
其中的“铁路干线两侧”是指每日车流量不少 于20列车的铁道外轨30 m外两侧的住宅区。
说明:(1)振动测量原则上在特定工厂朝向居民一侧的用地 界线上进行。(2)第1种区域:指第1种居住专用区、第2种居住 专用区和居住区。第2种区域:指邻近商业区、商业区、准工业区 和工业区。
表3道路交通振动限值 L,dB
说明:(J)第1种区域:为了保持良好的居住环境,需要保持 安静的区域,以及为了供居住使用而需要保持安静的区域。(2) 第2种区域:供居住使用,兼供商业、工业等用的区域。为了保持 这一区域内居民的生活环境而需要防止发生振动的区域,以及主 要供工业用的区域等,是为了不使这一区域内居民的生活环境恶 化而需要防止发生显著振动的区域。
关键词: 环境振动;限值标准;环境影响评价;高速 铁路
中图分类号:TB53 文献标识码:A
1前言
根据《中长期铁路网规划》,我国将要大力发 展高速铁路和客运专线铁路,使运行速度提高到 200~350 km/h。在实现旅客运输高速化、快速化 过程中,应正确处理好环境保护与铁路建设的关 系。目前在相关环境影响评价中,采用何种标准 评价高速列车运行引发的振动环境影响,已成为 一个重要的问题。高速铁路环境振动限值的确 定,应综合考虑高速铁路振动的特点、对人的影响 程度、振动控制技术的水平、投资能力和国家经济 发展的需要。过严的限值会使铁路两侧居民住宅 的拆迁范围过分扩大。根据在建铁路项目的拆迁 投资规模,不适当的扩大拆迁范围,很可能会严重 制约铁路的建设和发展。因此,确定适当的高速 铁路环境振动限值,已越来越显得十分重要和迫 切。
1976年日本环境厅发布的《关于环境保护方 面需要对新干线铁路振动采取的对策》提出了有 关新干线高速铁路环境振动的限值,直到目前为 止仍在执行。该项法规规定新干线环境振动的限 值为90 dB,超过限值的地区应采取防止对策。
测点规定在建筑物前1 m处的地基上。 2.1.4国际铁路联盟(uIC)的有关研究
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2.1.3.3新干线振动标准。7’8 o 1964年日本东海道新干线开通运营以后,高
速列车运行产生的噪声振动对沿线居民正常生活 产生一定程度的干扰,引起强烈的不满。政府收 到许多居民和团体的投诉,为此日本政府采取一 系列行政措施解决新干线环境振动问题。
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这说明国外有关居民生活环境振动的控制标 准,主要以制订建筑物室内振动标准为主。除日 本之外,极少见到制订室外环境振动标准的国家。 这也说明国外室外环境振动的影响很小,尚未构 成主要环境问题。
国际铁路联盟(uIc)试验研究所(0RE)的研 究报告提出了有关铁路环境振动的限值建议b o。 报告的振动数据主要来自常速铁路。
报告根据原联邦德国铁路的一些调查认为, 铁路振动高于85 dB时居民产生抱怨,低于此值 时居民明显可以忍受振动的干扰。根据荷兰铁路 的一些调查,其结果与联邦德国基本一致。
报告的结论认为KB=0.6(德国标准 DIN4150的评价量),相当于计权加速度级86 dB, 可作为建议限值。 2.1.5挪威高速铁路振动评价n'副
根据《中长期铁路网规划》,我国将要大力发 展高速铁路和客运专线铁路,使运行速度提高到 200~350 kIIl/h。目前正在进行和将要进行环境 影响评价的高速铁路、客运专线项目很多,采用何 种标准评价环境振动,已成为十分重要和急需解 决的问题。
4控制限值的建议和分析
4.1控制限值建议 本文建议的控制限值以《高速铁路环境振动
日本对特定工厂(具有产生显著振动设备的 工厂企业)‘6 o要求执行规定的限值。详见表2。 该标准对应限值的测量点位于厂界上,而不是建 筑物内部。 2.1.3.2道路交通振动标准
日本的道路交通振动限值见表3¨1。其对应 的测量点位于道路的边界线上。
表2特定工厂产生振动的限值 £,dB
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为了室外环境。对于这一问题存在一些模糊观 念,如认为室内的振动限值应比GBl0070一1988 中规定的室外限值要严等。对此GBl0070—1988 有明确规定,即测点在建筑物室外O.5 m以内振 动敏感处,但必要时测点可置于建筑物室内地面 中央,标准值不变。
GBl0070—1988将测点一般规定在室外的目 的,并不是为评价室外环境振动对人的影响,实际 上还是为了保护室内环境。这从GBl0070一1988 的室内室外采用同一限值规定上,可得到充分的 证明。在GBl0070一1988编制组提供的研究报告 中有更明确的说明:
挪威在0slo~Gardemoen之间修了一条48 km长的高速铁路,速度200 km/h。为建设这条铁 路曾提出了一个环境振动建议值:0.4~1.0 mm/s 或15~35 mm/s2(相当于83.5~91 dB)。测量要 求在建筑物内的卧室、起居室和厨房内进行。 2.2 国内状况 2.2.1 GBl0070—1988城市区域环境振动标准
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噪声与振动
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文章编号:1003—1197(20晰)03一0113—07
高速铁路环境振动控制限值
焦大化 (铁道科学研究院环控劳卫研究所,北京 100081)
摘要: 现行标准GBl0070一1988《城市区域环境振 动标准》中,对铁路干线两侧的限值规定是在20世纪80 年代根据当时既有普速铁路制订的,没有考虑高速铁路 的特点,不适合评价高速铁路。根据国外的有关标准和 我国研究成果,笔者认为高速铁路环境振动评价宜采用 86 dB作为控制限值。
以上标准中,只有日本新干线环境振动标准, 是所见到的唯一的有关铁路环境振动的国家级标 准或规定。 2.1.2 国际标准Is0 2631—2建筑物内的振动 (1~80 Hz)
目前作为制定环境振动主要依据的国际标准 主要是Is0 2631—2《建筑物内的振动(1~80
Байду номын сангаас
Hz)》,该标准已颁布了多个版本。1985年和1989 年版的标准中,给出了3条与人体坐标轴有关的 基准曲线,即z轴曲线(脚一头),x和Y轴曲线 (背一胸和右侧一左侧)、混合轴曲线。当居住者 的姿势不固定,或站、或卧、或坐时采用混合轴相 对应的限值。
建议标准》的研究成果为基础,对适用条件和表述 作了适当调整。建议的控制限值如下:
高速铁路两侧敏感建筑室外0.5 m以内或室 内地面上的垂向z计权振动加速度级应不超过
86 dB。
与此有关的一些问题,在下面各节中做简要 分析和说明。 4.2评价量
振动的评价量一般可采用振动位移、振动速 度或振动加速度,也可采用振动级的形式,如振动 速度级、振动加速度级等。根据GBl0070—1988 《城市区域环境振动标准》和日本新干线标准,建 议控制限值的评价量采用振动加速度级,参考加 速度为10~m/s2。 4.3频率计权方式
区域环境振动测点选在建筑物室外0.5 m以 内振动敏感处。必要时测点置于建筑物室内地面 中央。 2.2.2《京沪高速铁路环境影响预评价》科研成 果
为了保证京沪高速铁路建设的环境保护,铁 道部组织铁道科学研究院、北方交通大学、铁道第 三、四勘察设计院等单位进行了项目为《京沪高速 铁路环境影响预评价》的科研,其中针对高速铁路 环境振动建议标准进行了专项研究"o。课题组根 据国外有关标准和研究成果,结合国际上高速铁 路的技术水平和我国国情,提出了控制高速铁路 环境振动的建议限值,并于2002年10月通过了 铁道部组织的审查。
(2)美国标准ANsI s3.29建筑物内的振动(1 Hz~80 Hz):2j。
(3)德国标准DIN 4150建筑物内的振动b1。 (4)英国标准BS 6472人体暴露在建筑物内 振动的评价指南(1~80Hz)¨1。 (5)国际铁路联盟(uIc)有关铁路振动的限值 建议’5 o。 2.1.1.2建筑物室外环境振动标准 目前所见到的只有日本制订的标准,其他国 家尚未见到。主要标准有: (1)日本特定工厂产生振动的厂界限值。61。 (2)日本道路交通产生振动的边界限值。61。 (3)日本建筑施工产生振动的边界限值161。 (4)日本新干线环境振动限值一’8j。
不同标准中测量位置和方向的规定有所不 同。测量位置主要分为室内和室外两种。但其规 定和评价的目的都是为了保护室内环境,而不是
收稿日期:2006.05.08 作者简介:焦大化(1945一),男,北京人,副研究员,长期从事 铁路噪声振动的评价、预测、控制和标准的研究。
本文讨论的标准问题不涉及环境振动对建筑 物结构的影响,只考虑通过人体的支撑面对人体 产生影响的环境振动问题。
2国内外状况
2.1 国外标准 2.1.1国外标准概况
与环境噪声标准相比较,国外已颁布有关控 制环境振动对居民生活影响标准的国家很少。有 关标准大体分为以下2类: 2.1.1.1建筑物室内环境振动标准
这类标准以评价建筑物内振动对人的影响为 主,与建筑物内声学标准类似,主要为建筑设计提 供依据。主要标准有:
(1)国际标准ISO 2631—2建筑物内的振动(1 Hz~80 Hz)…。
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影响评价时多采用GBl0070—1988评价环境振 动,与日本新干线比较,由于超标范围大为扩展, 增加了环境振动的治理难度。对于振动超标的敏 感点,环境影响报告书一般将拆迁和调整建筑物 使用功能作为主要防治措施,大大增加了工程投 资。某些项目因巨额的拆迁费用已对工程的实施 构成了很大的障碍。
我国于1988年颁布执行GBl0070一1988《城 市区域环境振动标准》。9 J,配套标准为GBl0071— 1988《城市区域环境振动测量方法》¨…。我国是 除日本之外,唯一制订有关室外环境振动标准的 国家。
该项标准按照不同区域划分规定了环境振动 限值,其中对铁路干线两侧也作了规定,考虑了铁 路运输引起的环境振动影响。
2.1.3 日本标准 日本在环境振动标准方面做了很多工作,对
工厂、交通、建筑施工以及高速铁路方面都制订了 相应标准。
日本的标准中均采用z轴向频率计权方式。 评价量采用振动加速度级,参考加速度为10。5 m/s2。本文为了便于与其它国家标准比较,换算为 以10“IIl/s2作为参考加速度的振动加速度级,两 者相差20 dB。 2.1.3.1工厂振动标准
该项研究依据的原则和采用的方法如下"’8 3: (1)借鉴国外有关高速铁路的环境振动标准 和研究成果。 (2)选择与我国高速铁路技术条件、环境特 点相近的国外高速铁路作为主要参考。 (3)应符合我国的国情和路情。 (4)建议的限值应具有较好的可行性。 通过对国外高速铁路和相关标准的研究分 析,主要参考了日本新干线的环境振动标准和国 际铁路联盟(uIc)的研究成果,提出了高速铁路环 境振动建议限值"‘8 J: 在距铁路外轨中心线30 m以外处地面上。中 高速旅客列车运行引起的垂向z计权振动加速度
标准认为,当按z轴的计权振级小于74 dB, 或按x(Y)轴及混合轴的计权振级小于71 dB时, 一般不会引起居住者的抱怨。
目前一些国家规定的建筑物内振动限值如表 1所示,该表已包括美国、德国、英国等国家的限 值,不再另列。
表l 一些国家关于建筑物内振动的限值‘1
注:严格工作区是指医院手术室和精密实验室。
城市各类区域铅垂向z振级标准值如表4所 示o…。
该标准采用的基本评价量为铅垂向z振级。 Z振级的定义为:按照ISO 2631/l一1985规定的 全身振动z计权因子修正后得到的振动加速度 级,单位为dB。
表4城市区域环境振动标准 L,dB
其中的“铁路干线两侧”是指每日车流量不少 于20列车的铁道外轨30 m外两侧的住宅区。
说明:(1)振动测量原则上在特定工厂朝向居民一侧的用地 界线上进行。(2)第1种区域:指第1种居住专用区、第2种居住 专用区和居住区。第2种区域:指邻近商业区、商业区、准工业区 和工业区。
表3道路交通振动限值 L,dB
说明:(J)第1种区域:为了保持良好的居住环境,需要保持 安静的区域,以及为了供居住使用而需要保持安静的区域。(2) 第2种区域:供居住使用,兼供商业、工业等用的区域。为了保持 这一区域内居民的生活环境而需要防止发生振动的区域,以及主 要供工业用的区域等,是为了不使这一区域内居民的生活环境恶 化而需要防止发生显著振动的区域。
关键词: 环境振动;限值标准;环境影响评价;高速 铁路
中图分类号:TB53 文献标识码:A
1前言
根据《中长期铁路网规划》,我国将要大力发 展高速铁路和客运专线铁路,使运行速度提高到 200~350 km/h。在实现旅客运输高速化、快速化 过程中,应正确处理好环境保护与铁路建设的关 系。目前在相关环境影响评价中,采用何种标准 评价高速列车运行引发的振动环境影响,已成为 一个重要的问题。高速铁路环境振动限值的确 定,应综合考虑高速铁路振动的特点、对人的影响 程度、振动控制技术的水平、投资能力和国家经济 发展的需要。过严的限值会使铁路两侧居民住宅 的拆迁范围过分扩大。根据在建铁路项目的拆迁 投资规模,不适当的扩大拆迁范围,很可能会严重 制约铁路的建设和发展。因此,确定适当的高速 铁路环境振动限值,已越来越显得十分重要和迫 切。
1976年日本环境厅发布的《关于环境保护方 面需要对新干线铁路振动采取的对策》提出了有 关新干线高速铁路环境振动的限值,直到目前为 止仍在执行。该项法规规定新干线环境振动的限 值为90 dB,超过限值的地区应采取防止对策。
测点规定在建筑物前1 m处的地基上。 2.1.4国际铁路联盟(uIC)的有关研究
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豫■:‘㈣i∞ =臻-…㈣自*Ⅲ㈦Ⅲ
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2.1.3.3新干线振动标准。7’8 o 1964年日本东海道新干线开通运营以后,高
速列车运行产生的噪声振动对沿线居民正常生活 产生一定程度的干扰,引起强烈的不满。政府收 到许多居民和团体的投诉,为此日本政府采取一 系列行政措施解决新干线环境振动问题。
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铁道劳动安全卫生与环保2006年第33卷3期
:紫■:::::俐=;…ⅢⅢ-=;…rⅢ-__{_㈨i
i鬟iiii糕鬃薹赣iiiiii:
这说明国外有关居民生活环境振动的控制标 准,主要以制订建筑物室内振动标准为主。除日 本之外,极少见到制订室外环境振动标准的国家。 这也说明国外室外环境振动的影响很小,尚未构 成主要环境问题。
国际铁路联盟(uIc)试验研究所(0RE)的研 究报告提出了有关铁路环境振动的限值建议b o。 报告的振动数据主要来自常速铁路。
报告根据原联邦德国铁路的一些调查认为, 铁路振动高于85 dB时居民产生抱怨,低于此值 时居民明显可以忍受振动的干扰。根据荷兰铁路 的一些调查,其结果与联邦德国基本一致。
报告的结论认为KB=0.6(德国标准 DIN4150的评价量),相当于计权加速度级86 dB, 可作为建议限值。 2.1.5挪威高速铁路振动评价n'副
根据《中长期铁路网规划》,我国将要大力发 展高速铁路和客运专线铁路,使运行速度提高到 200~350 kIIl/h。目前正在进行和将要进行环境 影响评价的高速铁路、客运专线项目很多,采用何 种标准评价环境振动,已成为十分重要和急需解 决的问题。
4控制限值的建议和分析
4.1控制限值建议 本文建议的控制限值以《高速铁路环境振动
日本对特定工厂(具有产生显著振动设备的 工厂企业)‘6 o要求执行规定的限值。详见表2。 该标准对应限值的测量点位于厂界上,而不是建 筑物内部。 2.1.3.2道路交通振动标准
日本的道路交通振动限值见表3¨1。其对应 的测量点位于道路的边界线上。
表2特定工厂产生振动的限值 £,dB
区域 白天_绺专:三苫尸至夜间里#曼::?时至
为了室外环境。对于这一问题存在一些模糊观 念,如认为室内的振动限值应比GBl0070一1988 中规定的室外限值要严等。对此GBl0070—1988 有明确规定,即测点在建筑物室外O.5 m以内振 动敏感处,但必要时测点可置于建筑物室内地面 中央,标准值不变。
GBl0070—1988将测点一般规定在室外的目 的,并不是为评价室外环境振动对人的影响,实际 上还是为了保护室内环境。这从GBl0070一1988 的室内室外采用同一限值规定上,可得到充分的 证明。在GBl0070一1988编制组提供的研究报告 中有更明确的说明:
挪威在0slo~Gardemoen之间修了一条48 km长的高速铁路,速度200 km/h。为建设这条铁 路曾提出了一个环境振动建议值:0.4~1.0 mm/s 或15~35 mm/s2(相当于83.5~91 dB)。测量要 求在建筑物内的卧室、起居室和厨房内进行。 2.2 国内状况 2.2.1 GBl0070—1988城市区域环境振动标准
铁道劳动安全卫生与环保2006年第33卷3期
噪声与振动
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文章编号:1003—1197(20晰)03一0113—07
高速铁路环境振动控制限值
焦大化 (铁道科学研究院环控劳卫研究所,北京 100081)
摘要: 现行标准GBl0070一1988《城市区域环境振 动标准》中,对铁路干线两侧的限值规定是在20世纪80 年代根据当时既有普速铁路制订的,没有考虑高速铁路 的特点,不适合评价高速铁路。根据国外的有关标准和 我国研究成果,笔者认为高速铁路环境振动评价宜采用 86 dB作为控制限值。
以上标准中,只有日本新干线环境振动标准, 是所见到的唯一的有关铁路环境振动的国家级标 准或规定。 2.1.2 国际标准Is0 2631—2建筑物内的振动 (1~80 Hz)
目前作为制定环境振动主要依据的国际标准 主要是Is0 2631—2《建筑物内的振动(1~80
Байду номын сангаас
Hz)》,该标准已颁布了多个版本。1985年和1989 年版的标准中,给出了3条与人体坐标轴有关的 基准曲线,即z轴曲线(脚一头),x和Y轴曲线 (背一胸和右侧一左侧)、混合轴曲线。当居住者 的姿势不固定,或站、或卧、或坐时采用混合轴相 对应的限值。
建议标准》的研究成果为基础,对适用条件和表述 作了适当调整。建议的控制限值如下:
高速铁路两侧敏感建筑室外0.5 m以内或室 内地面上的垂向z计权振动加速度级应不超过
86 dB。
与此有关的一些问题,在下面各节中做简要 分析和说明。 4.2评价量
振动的评价量一般可采用振动位移、振动速 度或振动加速度,也可采用振动级的形式,如振动 速度级、振动加速度级等。根据GBl0070—1988 《城市区域环境振动标准》和日本新干线标准,建 议控制限值的评价量采用振动加速度级,参考加 速度为10~m/s2。 4.3频率计权方式
区域环境振动测点选在建筑物室外0.5 m以 内振动敏感处。必要时测点置于建筑物室内地面 中央。 2.2.2《京沪高速铁路环境影响预评价》科研成 果
为了保证京沪高速铁路建设的环境保护,铁 道部组织铁道科学研究院、北方交通大学、铁道第 三、四勘察设计院等单位进行了项目为《京沪高速 铁路环境影响预评价》的科研,其中针对高速铁路 环境振动建议标准进行了专项研究"o。课题组根 据国外有关标准和研究成果,结合国际上高速铁 路的技术水平和我国国情,提出了控制高速铁路 环境振动的建议限值,并于2002年10月通过了 铁道部组织的审查。
(2)美国标准ANsI s3.29建筑物内的振动(1 Hz~80 Hz):2j。
(3)德国标准DIN 4150建筑物内的振动b1。 (4)英国标准BS 6472人体暴露在建筑物内 振动的评价指南(1~80Hz)¨1。 (5)国际铁路联盟(uIc)有关铁路振动的限值 建议’5 o。 2.1.1.2建筑物室外环境振动标准 目前所见到的只有日本制订的标准,其他国 家尚未见到。主要标准有: (1)日本特定工厂产生振动的厂界限值。61。 (2)日本道路交通产生振动的边界限值。61。 (3)日本建筑施工产生振动的边界限值161。 (4)日本新干线环境振动限值一’8j。