張金蓮，宋小飛

（華南理工大學環(huán)境與能源學院，廣東 廣州 510006）

振動是指物體的往復運動過程，是自然界中存在的普遍現(xiàn)象。振動的物體均具有其振幅和頻率，這種振動可以經(jīng)過介質(zhì)發(fā)生傳播，例如聲音的傳播介質(zhì)為空氣，交通振動的傳播介質(zhì)是周圍的建筑物或構(gòu)筑物等固體物質(zhì)，使得遠處的人們會感受到這種振動。振動超過一定的界限時即形成振動污染，對人體健康、建筑物的結(jié)構(gòu)安全和正常使用、精密儀器和設(shè)備的正常使用造成嚴重的影響[1-4]。2015年1月1日起實施的新修訂的《中華人民共和國環(huán)境保護法》第四十二條第一款規(guī)定：“排放污染物的企業(yè)事業(yè)單位和其他生產(chǎn)經(jīng)營者，應當采取措施，防治在生產(chǎn)建設(shè)或者其他活動中產(chǎn)生的廢氣、廢水、廢渣、醫(yī)療廢物、粉塵、惡臭氣體、放射性物質(zhì)以及噪聲、振動、光輻射、電磁輻射等對環(huán)境的污染和危害?！逼渲忻鞔_了振動污染為一種新興的污染方式。另一方面，隨著生活水平的提高，人們對建筑環(huán)境的要求也越來越高。生活中有些振動不那么強烈，甚至讓人不易察覺，但是如果它是長期存在和反復發(fā)生的，就會對身處室內(nèi)的人的工作和生活產(chǎn)生不利影響。因此，結(jié)合周邊實際情況對建筑物進行環(huán)境振動實測與分析具有較大的現(xiàn)實意義。

宿舍是大學生長期生活學習的場所，為了解廣州大學城某學生宿舍樓的振動情況，采用現(xiàn)場實測的方法采集了該宿舍樓各層的振動數(shù)據(jù)，分析其振動特性，并探討了引起室內(nèi)振動的相關(guān)因素，以期為了解普通建筑室內(nèi)振動的污染特征提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 建筑物特點及周圍環(huán)境

進行振動數(shù)據(jù)采集的宿舍樓位于廣州大學城，距地鐵4號線軌道中心垂直距離約600 m，周邊建筑物較為密集。該宿舍樓2003年竣工，共七層，每層樓120 人左右，為框架剪力墻結(jié)構(gòu)。鄰近的地鐵4 號線路位于宿舍樓的西南側(cè)，高峰期3～4分鐘一班，中峰期約5分鐘一班，低峰期5～9 分鐘一班。因為臨近大學城南站臺，宿舍樓處車速大約為30 km/h。南沙客運港站往黃村站的首班車時間為6:00，末班車時間為22:30；黃村往南沙客運港方向的首班車時間為6:00，末班車時間為23:15。該宿舍樓離公路交通干線較遠加上大學城車流量本身不大，所以可以忽略其他交通工具對實驗的影響。

1.2 監(jiān)測儀器

現(xiàn)場實測獲得環(huán)境振動強度的方法通常有兩種：一是利用環(huán)境振動分析儀進行現(xiàn)場實測，直接讀取振級數(shù)據(jù)；二是記錄加速度、速度或位移信號，然后再通過分析處理獲取振級等信息[5]。本實驗采取第一種方式，所使用的儀器是AWA6256B+型環(huán)境振動分析儀(杭州愛華儀器有限公司)。該儀器內(nèi)置有根據(jù)JJG 921-1996《公害噪聲振動計》規(guī)定的全身豎直頻率計權(quán)（W.B.z）和全身水平頻率計權(quán)（W.B.x-y），可分別直接測量全身豎直計權(quán)振級VLz和全身水平計權(quán)振級VLx-y。

1.3 監(jiān)測方案

根據(jù)GB10071-1988《城市區(qū)域環(huán)境振動測量方法》[6](以下簡稱《GB 10071-1988》)和GB 10070-1988《城市區(qū)域環(huán)境振動標準》[7](以下簡稱《GB 10070—1988》)振動測量與評價方法要求，本實驗選擇在每層樓靠近樓道的洗衣房內(nèi)進行實時測量，以盡量確保監(jiān)測點處于同一鉛錘線上，減少因不同測量環(huán)境帶來的誤差。監(jiān)測點位于房屋中間位置，距離任一墻面0.5 m 以上。24 h內(nèi)對同一樓層選取五個時間點進行測量，分別為9:00、11:30、14:00、17:30和22:00，積分時間為1 h。其中，9:00 和14:00 屬于上課時間，22:00屬于休息時間，均為相對安靜的時間點；11:30 和17:30 屬于下課吃飯時間，人流量較大。測量時關(guān)閉室內(nèi)其他可能產(chǎn)生振動的振源，避免其他振動源對測量信號的干擾。

2 結(jié)果和討論

振動加速度級是一種表征振動強度的單一數(shù)值指標，人體在不同振動方向?qū)φ駝訌姸让舾谐潭炔煌?，為了分析宿舍樓各層的振動強度，采集了豎向振動（頻率計權(quán)為z，積分時間為1 h 的等效振級VLzeq）和水平振動（頻率計權(quán)為x，積分時間為1 h 的等效振級VLxeq）數(shù)據(jù)進行對比分析。

2.1 豎向振動的實測結(jié)果分析

根據(jù)《GB/T 10070-1988》規(guī)定，城市區(qū)域環(huán)境振動采用豎向z振級作為評價量，居民、文教區(qū)白天振級上限為70 dB，夜間為67 dB。圖1為宿舍樓不同樓層不同時間段實測豎向振動水平結(jié)果。

圖1 不同時間段各樓層豎向等效加速度級變化曲線圖

總體上，5 個時間段宿舍樓豎向振動沿樓層的分布沒有呈現(xiàn)出規(guī)律性的增大或減小趨勢。其中，9:00-10:00 時間段除在七樓出現(xiàn)豎向振動急劇增大的現(xiàn)象外，其余樓層振動水平相差不大；14:00-15:00時間段各樓層豎向振動在波動中緩慢增加；22:00-23:00時間段一樓到四樓豎向振動呈先增大后減小再增大的趨勢，四樓以上呈緩慢增加的趨勢。由于9:00-10:00和14:00-15:00 屬上課時間，22:00-23:00 屬休息時間，這3個時間段樓道中的人流量小，豎向振動變化趨勢較為平緩。與此同時，從圖1還可以看出22:00-23:00 時間段各樓層豎向振動水平整體上比9:00-10:00和14:00-15:00要高，雖然22:00-23:00 已是就寢時間，樓道人流小，但整棟宿舍樓人數(shù)要比9:00-10:00 和14:00-15:00 這2 個時間段多，這可能是導致22:00-23:00 時間段豎向振動水平整體上比9:00-10:00 和14:00-15:00 高的重要原因。也就是說，室內(nèi)有人的情況下，即使沒有大范圍的活動，宿舍樓豎向振動水平也比室內(nèi)無人的情況下高。11:30-12:30 時間段豎向振動在二樓些微減小后急劇增大，四樓豎向等效振級比二樓高31.48 dB，之后豎向振動緩慢增大，六樓少許減小后繼續(xù)增大，七樓的豎向等效振級最大。對于17:30-18:30 時間段，隨著樓層的增加，宿舍樓的豎向振動呈現(xiàn)先減小后增大再減小之后逐漸增大的趨勢，豎向振動最弱的是四樓，最強的是七樓。11:30-12:30 和17:30-18:30 這2個時間段屬于下課就餐時間，樓道中人流量增加，加上每層樓的人流量不固定，使得振動水平更加具有不確定性，因而各樓層的豎向振動起伏較大。

根據(jù)《GB/T 10070-1980》規(guī)定，分析5個時間段不同樓層豎向振動的變化情況可知，28.6%的實測結(jié)果超過《GB 10070—1988》規(guī)定的晝夜標準限值。其中，14:00-15:00時間段各樓層豎向等效振級均符合《GB/T 10070-1988》標準要求；9:00-10:00時間段宿舍樓七樓超標，且超出標準限值1.25 dB；22:00-23:00時間段六樓和七樓分別超出標準限值5.01 dB和5.90 dB；17:30-18:30時間段三樓、六樓和七樓共3個樓層超標，分別超出標準限值1.86 dB、0.11 dB和3.45 dB；11:30-12:30時間段四樓、五樓、六樓和七樓共4個樓層出現(xiàn)超標情況，分別超出標準限值2.96 dB、3.49 dB、1.6 dB 0和6.77 dB。從以上結(jié)果可以看出人員流動量大的時間段（11:30-12:30和17:30-18:30）宿舍樓豎向振動超標樓層數(shù)量亦大，室內(nèi)人員多的時間段（22:00-23:00）宿舍樓豎向振動要比室內(nèi)人員少的時間段（9:00-10:00和14:00-15:00）超標樓層數(shù)量大，再次表明人員流動數(shù)量和室內(nèi)人員數(shù)量是影響宿舍樓豎向振動水平的重要因素。

從不同時間段同一樓層的振動水平來看，本試驗所研究5個時間段中一樓和二樓豎向振動均沒有出現(xiàn)超過標準限值的情況，三至五樓均有1 次超標，六樓有3 次超標，7 樓有4 次超標，即在實際使用時宿舍樓樓層越高，豎向振動水平超出標準限值的次數(shù)越多。不僅如此，本研究還發(fā)現(xiàn)5個時間段均以七樓振動強度為最大，也就是說宿舍樓的頂層豎向振動最強。

2.2 水平方向振動的實測結(jié)果分析

從圖2可以看出，宿舍樓各層水平振動的變化規(guī)律與豎向振動較為相似，但從數(shù)值上看，水平等效振級比豎向大。9:00-10:00、11:30-12:30、14:00-15:00、17:30-18:30 和22:00-23:00 這5 個時間段中，振動最強樓層均為七樓，等效振級分別為74.83 dB、78.60 dB、70.22 dB、77.64 dB和74.04 dB；振動最弱樓層則有所不同，分別為三層（51.49 dB）、二層（46.25 dB）、一層（49.63 dB）、四層（52.83 dB）和一層（58.56 dB）。因此，無論是水平向振動還是豎向振動宿舍樓的頂層振動強度最大。

圖2 不同時間段各樓層水平向等效加速度級變化曲線圖

城市軌道交通系統(tǒng)的蓬勃興建，在帶給人們便捷出行和促進經(jīng)濟發(fā)展的同時，軌道交通線路附近的噪聲與振動污染也逐步成為突出的環(huán)境問題之一。在車輛行駛過程中，由運行列車對軌道的沖擊作用產(chǎn)生振動，并通過結(jié)構(gòu)(隧道基礎(chǔ)和襯砌或橋梁的墩臺及其基礎(chǔ))傳遞到周圍的地層，進而通過土壤向四周傳播，誘發(fā)了附近地下結(jié)構(gòu)以及建筑物(包括其結(jié)構(gòu)和室內(nèi)家具)的二次振動和噪聲，對沿線居民的居住環(huán)境及身體健康等均產(chǎn)生顯著影響［8-10］。由列車引起的沿線地面建筑物振動，其振級的大小與建筑物的結(jié)構(gòu)形式、基礎(chǔ)類型以及距地鐵的距離有密切的聯(lián)系[11-17]。本研究中宿舍樓距離地鐵軌道中心垂直距離較遠，并且該宿舍樓位置靠近站臺，列車通過時速度較低，加上宿舍樓屬基礎(chǔ)良好的鋼筋混凝土建筑，其固有頻率低，不易被激起較大的振動，是以本研究中沒有明顯數(shù)據(jù)支撐地鐵運行情況對宿舍振動水平產(chǎn)生影響，但是人員流動數(shù)量和室內(nèi)人員數(shù)量均對宿舍樓振動強度產(chǎn)生重要影響。

2.3 問卷調(diào)查

為了更加全面研究宿舍樓振動對人體的影響，我們對該宿舍樓內(nèi)的人員進行了振動對居住人員的影響情況問卷調(diào)查（每層樓隨機挑選10人），最長居住年限接近4年，對于能否感受到建筑物振動的問題，均表示未感受到，由調(diào)查結(jié)果可知短期內(nèi)該宿舍樓振動對居住人員居住環(huán)境的影響有限。如果要得出更為精確，適用范圍更廣的結(jié)論，還需要進行長期的、更為多樣化的數(shù)據(jù)測量與分析。

3 結(jié)論

（1）5 個時間段宿舍樓豎向振動沿樓層的分布趨勢各不相同，沒有呈現(xiàn)出規(guī)律性的增大或減小趨勢。28.6%的豎向振動實測結(jié)果超過《GB 10070—1988》規(guī)定的晝夜標準限值，宿舍樓樓層越高，豎向振動水平超出標準限值的次數(shù)越多，且5 個時間段均以七樓振動強度為最大。人員流動數(shù)量和室內(nèi)人員數(shù)量是宿舍樓豎向振動的重要影響因素。

（2）宿舍樓水平向振動的變化規(guī)律與豎向振動的變化規(guī)律較為相似，水平向等效振級整體上比豎向大。不論是水平向振動還是豎向振動，宿舍樓的頂層振動最強。

（3）問卷調(diào)查結(jié)果顯示，短期內(nèi)宿舍樓振動基本沒有對居住人員的生活造成影響。