任琦，賈磊，楊旭東

（1.中電投工程研究檢測評定中心有限公司；2.中研建科（北京）工程檢測有限公司）

1 引言

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，高層建筑在城市中已成為主流，但受快速路和高速路上車流量、地下室內(nèi)機械、周邊各種動力設(shè)備、所受風載以及當?shù)氐牡孛}動等因素影響，會產(chǎn)生振動情況[1-2]。除了強烈的沖擊振動可對高層建筑物的結(jié)構(gòu)造成破壞，這些環(huán)境因素的存在多是具有長期性和低頻性[3]，不僅對樓體的結(jié)構(gòu)安全有影響，也對人們的生活和工作有一定的影響[4]，且人體長期生活、工作在嚴重的振動環(huán)境中則會對身體健康及安全造成危害[5-6]。

本文以某高層住宅樓為檢測對象，對該樓振動情況進行評估，檢測該樓周邊環(huán)境狀況對樓體的安全是否有影響，振動是否超出國家有關(guān)規(guī)范的要求并了解造成該種情況的主要因素，并對該樓進行現(xiàn)場測試及數(shù)據(jù)分析。

2 某高層振動環(huán)境測試

2.1 工程概況

以某高層住宅建筑作為檢測對象，對該樓振動情況進行評估。該樓距離主馬路240m，距離某高速公路260m，處于小區(qū)的中部（見圖1）。

圖1 某高層住宅建筑周邊環(huán)境

小區(qū)及周邊的情況為：

①西側(cè)快速路和南側(cè)高速公路上車流量很大，尤其夜間重型卡車大量增加；

②該樓地下室內(nèi)的排風機間歇運行；

③該樓周邊各種動力設(shè)備正常運行；

④樓體所受的風載；

⑤當?shù)氐牡孛}動等。

2.2 檢測評估方案

1）檢測評估依據(jù)

①《住宅建筑室內(nèi)振動限值及其測量方法標準》GB/T 50355-2005

②《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標準》GB/T 50344-2004

③《地基動力特性測試規(guī)范》GB/T 50269-2015

④《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2002

⑤ 振動檢測作業(yè)指導書

2）檢測儀器

① DLS-200 型力平衡式加速度拾振器 CEETC-A-ZD001，CEETC-A-ZD002

② INV306 型智能數(shù)據(jù)采集分析儀 CEETC-A-ZD013

3）測點布置

該樓共10 層2 個單元，該建筑物振動情況受到快速路和高速路上車流量、地下室內(nèi)的排風機、周邊各種動力設(shè)備、樓體所受的風載以及當?shù)氐牡孛}動等影響。為了評估該狀況對樓體居民的舒適度及安全性影響，在其頂層夾層樓板設(shè)置2 個測點（見圖2）；2 個樓梯間分別在2、5、8 層各設(shè)置1 個測點共6 個測點（見圖3）；地下室設(shè)置2 個測點（見圖4）；樓南側(cè)和西側(cè)分別垂直于樓的側(cè)面布置1 個測點（見圖5）；累積共有12個。測拾振器布置的水平X 軸對應(yīng)樓的縱向（近似為東西向），Y 軸對應(yīng)橫向（近似為南北向），見測點圖。

圖2 頂層夾層測點布置

圖3 各樓層測點布置

本次測試時間段選取夜間22：00 ～03：00，白天選取下午13：00 ～15：00。

3 振動檢測分析

3.1 居住環(huán)境振動檢測分析

圖4 地下室測點布置

圖5 室外地面測點布置

豎直方向的振動評估參考規(guī)范《住宅建筑室內(nèi)振動限值及其測量方法標準》GB/T50355-2005，以被測點位置的豎直方向（Z 向）加速度振動數(shù)據(jù)1/3 倍頻程譜求得振級（La）：

式中：a 為振動加速度有效值，m/s2；a0為基準振動加速度值10-6m/s2。

室內(nèi)振動限值選取夜間/晝間、1 級限值。

夾層樓板加速度振級選取豎直方向振動的測點1#最大工況的檢測值與標準住宅限值比較，見表1、表2。

表1 夜間測點振動加速度振級與標準值比較

表2 晝間測點振動加速度振級與標準值比較

3.2 環(huán)境振動檢測分析

環(huán)境振動檢測對夾層的2 個測點分兩個時段檢測，分析檢測時段內(nèi)水平振動加速度幅值最大值，各點檢測結(jié)果見表3。

檢測結(jié)果表明，各測點的最大振動加速度最大值夜間均比晝間有不同程度的增加，增加的幅度在20%～40%之間。這與現(xiàn)場勘查兩條城市主干道重型貨車的交通流量、車流速度呈相關(guān)性，可以判定該樓振動受兩主干道影響較大。

建筑物的水平振動評價主要參考《高層建筑混凝土技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2002，該規(guī)范規(guī)定了高層建筑物最大振動加速度不大于0.15m/s2。檢測結(jié)果滿足規(guī)范要求。

3.3 動態(tài)特性分析

動態(tài)特性檢測主要檢測結(jié)構(gòu)第一階模態(tài)的對應(yīng)頻率。該項測試選取6 個測點分別布置于兩個單元的2、5、8 層樓板，測點見圖3，分析在周圍振源環(huán)境下樓體的頻率特性。各樓層振動加速度峰值頻率及對應(yīng)的幅值結(jié)果見表4。

從表中可以看出，各樓層的振動加速度主振頻率均為2.5Hz 左右，各層的振動峰值隨著樓層的增高而從低到高不斷增大。根據(jù)該樓設(shè)計單位提供的計算結(jié)果，該樓的前六階固有頻率分別為：1.18Hz、1.29Hz、1.53Hz、4.57Hz、4.61Hz、5.58Hz，均與實測各樓層的振動加速度主振頻率不一致，由此可知：該樓的振動不會引起樓體的共振，不會影響結(jié)構(gòu)的安全性。

3.4 地下室排風機及動力設(shè)備的振動影響分析

為了分析地下室排風扇及動力設(shè)備對該樓振動的影響，我們針對地下室排風扇及動力設(shè)備開、關(guān)兩種工況進行了檢測，測試結(jié)果見表5。

表3 樓頂檢測結(jié)果（時域）

表4 各樓層（含地下室）檢測結(jié)果

表5 地下室排風扇及動力設(shè)備開關(guān)檢測結(jié)果

表6 小區(qū)地面檢測結(jié)果（時域）

表7 小區(qū)地面檢測結(jié)果（頻域）

由此可見，動力設(shè)備運行造成的樓體振動，對該樓的影響較小，可以排除。

3.5 道路車輛對振動環(huán)境檢測分析

該樓所在小區(qū)臨近市區(qū)主馬路和高速公路，車流量很大，尤其夜間重型卡車大量增加。為了了解造成該樓振動的振源所在，檢測室外地面環(huán)境振動的衰減狀況，我們在小區(qū)室外樓南側(cè)和西側(cè)分別垂直于樓的側(cè)面布置1 個測點（見圖5），檢測結(jié)果見表6、表7。

從檢測結(jié)果可以看出，在垂直于市區(qū)主馬路和高速公路的方向上，振動峰值增大。由此可見，市區(qū)主馬路和高速公路上車輛行駛對振動環(huán)境有較大影響。

4 結(jié)語

①實測樓體的最大振動加速度：豎直方向滿足規(guī)范《住宅建筑室內(nèi)振動限值及其測量方法標準》GB/T50355-2005要求；水平方向滿足規(guī)范《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2002 的要求。不同時間的振動加速度幅值有所不同，均小于規(guī)范規(guī)定的影響居住舒適度的加速度限值，但對于振動敏感者會有一定影響。

②實測振源主頻率與結(jié)構(gòu)自振頻率不一致，不會引起樓體的共振，因此該振動不會造成樓體的結(jié)構(gòu)安全問題，對樓體的結(jié)構(gòu)安全沒有影響。

③市區(qū)主馬路和高速公路上車輛行駛對振動環(huán)境有較大影響，放大了該樓的振動幅值。

④在日常的維護中宜加強常規(guī)檢查，以保證樓體的結(jié)構(gòu)本身維持在正常狀態(tài)中。