張弼偉

(山西省建筑科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司,山西 太原 030001)

0 引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,人們的生活水平日益提高,人們除了對(duì)房屋的居住安全有要求外,逐步對(duì)舒適性也開(kāi)始了關(guān)注。對(duì)于鄰近道路、機(jī)場(chǎng)、地鐵或工廠等特殊位置的住宅,不可避免地會(huì)受到外界噪聲、振動(dòng)的影響,外界振源的存在一定程度上影響了居民的正常生活[1-2]。為此,國(guó)家也頒布了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,以限制環(huán)境振動(dòng)等造成的影響。對(duì)于噪聲、振動(dòng)等影響源,有些是偶發(fā)的,有些是頻發(fā)的,我們就需要通過(guò)檢測(cè)手段來(lái)確定影響源的位置或判定影響源是否正確,通過(guò)對(duì)影響程度的分析,采取適當(dāng)措施,確保居住的安全與舒適。

1 工程概況

某住宅樓為地下1層、地上6層的磚混結(jié)構(gòu)房屋,共有4個(gè)單元組成,建于1992年,總建筑面積約5 100 m2。

該住宅的東南方向、臨街的南側(cè)是該市一中學(xué)校的操場(chǎng)位置。2020年9月,該住宅樓的業(yè)主反映:該市一中的學(xué)生課間操跑步時(shí),住宅樓內(nèi)振感明顯,5層、6層的振感較大,6層振感尤為強(qiáng)烈。

2 房屋振動(dòng)測(cè)試

2.1 振動(dòng)測(cè)試前準(zhǔn)備

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試前,對(duì)該住宅樓、市一中操場(chǎng)及二者之間道路的相對(duì)位置關(guān)系進(jìn)行了簡(jiǎn)單的踏勘,并繪制了相互位置關(guān)系圖,相互位置關(guān)系見(jiàn)圖1。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí),根據(jù)該住宅樓住戶反映的和現(xiàn)場(chǎng)踏勘的情況,在該住宅樓內(nèi)共布置了5組測(cè)點(diǎn),其中,振感明顯的六層布置了4組測(cè)點(diǎn),作為對(duì)比所用,地下室布置了1組測(cè)點(diǎn),每組測(cè)點(diǎn)布置有3臺(tái)拾振器,分別測(cè)試垂直方向、水平東西方向和水平南北方向三個(gè)方向的振動(dòng)速度參數(shù)。

各測(cè)點(diǎn)編號(hào)分別為CS1,CS2,CS3,CS4,CS5,對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)位置依次為一單元六層中戶客廳正中、二單元六層西戶南陽(yáng)臺(tái)與臥室交接處、三單元六層?xùn)|戶南臥室正中、四單元六層西戶客廳正中、三單元地下室。

2.2 外界環(huán)境引起房屋振動(dòng)測(cè)試

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試共采集了兩組數(shù)據(jù),采集時(shí)間均為15 min,第一組數(shù)據(jù)是市一中學(xué)校學(xué)生跑步時(shí)的振動(dòng)測(cè)試情況,第二組數(shù)據(jù)是市一中學(xué)校學(xué)生跑步停止后的振動(dòng)測(cè)試情況,振動(dòng)時(shí)程曲線見(jiàn)圖2,圖3。

2.3 振動(dòng)測(cè)試曲線處理及結(jié)果

由于測(cè)試得到的振動(dòng)時(shí)程曲線是由各種振動(dòng)(脈沖信號(hào)、瞬態(tài)信號(hào)、隨機(jī)信號(hào)等)疊加而成的復(fù)雜頻譜,為此在測(cè)得振動(dòng)時(shí)程曲線后,對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波消除掉次要成分,然后對(duì)振動(dòng)波形進(jìn)行FFT處理則得到振動(dòng)的主頻及最大振動(dòng)速度[3-4],從振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)可知:

1)學(xué)生跑步時(shí),該住宅樓各方向振動(dòng)頻率均為2.87 Hz;各方向最大振動(dòng)速度及測(cè)點(diǎn)位置為:垂直方向1.157 mm/s(二單元六層西戶),水平東西向0.653 mm/s(二單元六層西戶),水平南北向2.156 mm/s(三單元六層?xùn)|戶)。

2)學(xué)生停止跑步后,在外界環(huán)境影響下,該住宅樓各方向振動(dòng)主頻為:垂直方向2.88 Hz～3.25 Hz,水平東西向2.64 Hz～3.13 Hz,水平南北向2.78 Hz～3.12 Hz;各方向最大振動(dòng)速度及測(cè)點(diǎn)位置為:垂直方向0.154 mm/s(三單元六層?xùn)|戶),水平東西向0.275 mm/s(一單元六層中戶),水平南北向0.167 mm/s(一單元六層中戶)。

3)根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)可知:學(xué)生跑步的頻率與該住宅樓的振動(dòng)頻率比較接近。

3 外界環(huán)境引起房屋振動(dòng)的影響分析及評(píng)價(jià)

3.1 房屋振動(dòng)原因分析

經(jīng)調(diào)查,住宅樓和市一中之間原有一處臨時(shí)建筑,臨時(shí)建筑的存在,阻擋與改變了學(xué)生跑步時(shí)的地面振動(dòng)傳播。后來(lái),由于城市改造,對(duì)臨時(shí)建筑進(jìn)行了拆除。拆除后,學(xué)生跑步與該住宅樓的振動(dòng)頻率很接近,形成了共振,引起了明顯的振動(dòng)。因此,學(xué)生跑步是引起該住宅樓共振的主要原因。

3.2 評(píng)價(jià)

外界環(huán)境振動(dòng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響評(píng)價(jià)主要參考《建筑工程容許振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》[5]中第7章交通振動(dòng)的相關(guān)規(guī)定。

1)該住宅樓建于1992年,屬于未達(dá)到國(guó)家現(xiàn)行抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的城市舊房,根據(jù)《建筑工程容許振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》中7.1.2條、7.1.3條的規(guī)定可知:該住宅樓頂層樓面的容許振動(dòng)速度峰值應(yīng)為3.5 mm/s,基礎(chǔ)處的容許振動(dòng)速度峰值應(yīng)為1.4 mm/s。

2)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的振動(dòng)測(cè)試結(jié)果可知:本次振動(dòng)測(cè)試各測(cè)點(diǎn)垂向和水平向的振動(dòng)速度幅值均小于《建筑工程容許振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的限值要求。

綜合分析認(rèn)為:市一中的學(xué)生課間操跑步時(shí)引起的振動(dòng)不會(huì)影響到該住宅樓的主體結(jié)構(gòu)安全,但對(duì)建筑物內(nèi)人體舒適性有影響,影響建筑物內(nèi)正常的生活與休息,應(yīng)予采取措施。

4 工程防治措施

該住宅樓與市一中操場(chǎng)之間只隔一條馬路(新街),考慮到學(xué)校布置已成定局,改變學(xué)生跑操社會(huì)影響太大,結(jié)合道路改造在街邊采取隔振減振措施比較合理且成本較低,為此選定臨街一側(cè)的城市暖氣溝及供水管溝為對(duì)象采取隔振減振措施。

為達(dá)到隔振減振的效果,在該住宅樓與市一中操場(chǎng)的東西向共同布置隔震溝并東西各延長(zhǎng)5 m,將以上區(qū)域的城市暖氣溝及供水管溝各加深1 m,該加深的1 m用松軟材料填充進(jìn)行了處理。

5 采取措施后的效果

采取隔振減振措施后,在與第一次測(cè)試相同的位置布置測(cè)點(diǎn),并進(jìn)行第二次振動(dòng)測(cè)試,采集了一組數(shù)據(jù),即:市一中學(xué)生跑步時(shí)的振動(dòng)測(cè)試情況,采集時(shí)間均為15 min。具體的振動(dòng)測(cè)試分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 學(xué)生跑步時(shí)的振動(dòng)測(cè)試分析結(jié)果(采取隔振減振措施后)

從上述測(cè)試數(shù)據(jù)可知:采取隔振減振措施后,學(xué)生跑步時(shí),該住宅樓各方向振動(dòng)頻率不再相同;各方向最大振動(dòng)速度均小于0.400 mm/s。而在后期使用中,居民也未再反映存在振動(dòng)感覺(jué),故采取的隔振減振措施達(dá)到了預(yù)期效果。

6 結(jié)語(yǔ)

外界環(huán)境的振動(dòng)引起的建筑共振無(wú)論在理論上還是實(shí)際工程應(yīng)用方面,都仍有很多工作要做。如何采取經(jīng)濟(jì)合理的減隔振措施,防止因環(huán)境振動(dòng)導(dǎo)致的建筑振動(dòng),對(duì)提高人民群眾的居住質(zhì)量、保證建筑物安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,并能夠帶來(lái)肯定的社會(huì)效益。