【摘要】上海某住宅樓，居民入住后發(fā)現(xiàn)沿樓的水平長軸方向（東西向）有明顯振感，心里恐慌。本報(bào)告通過對(duì)房屋本身振動(dòng)水平的測試，經(jīng)與相關(guān)規(guī)范對(duì)比，得出振動(dòng)水平在國家規(guī)范允許范圍內(nèi)的結(jié)論。同時(shí)，通過對(duì)房屋周邊潛在振源的詳細(xì)調(diào)查，并從振動(dòng)傳播機(jī)理出發(fā)，采用振動(dòng)聯(lián)合測試分析法，對(duì)振動(dòng)傳播過程中輸出、輸入及受振對(duì)象分別進(jìn)行振動(dòng)測試，并分析各環(huán)節(jié)的頻率成分、時(shí)域波形，同時(shí)結(jié)合動(dòng)力荷載（交通荷載）施加與振動(dòng)水平及頻率成分變化的因果關(guān)系，最終明確了振源主要為周邊石材廠排鋸切割石料的振動(dòng)。

　　1.檢測概述

　　上海某住宅樓，2010年竣工，居民入住后發(fā)現(xiàn)房屋沿樓的水平長軸方向（東西向）有明顯振感，心里恐慌。為判斷振動(dòng)對(duì)房屋安全的影響及確定振源，為后續(xù)處理提供依據(jù)，原建設(shè)單位委托對(duì)該幢住宅樓進(jìn)行振動(dòng)測試。

　　受檢房屋為14層鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，無地下室。房屋建筑平面近似為矩形，東西向長43.4m，南北向?qū)?6.3m；房屋總高約43.8m，室內(nèi)外高差0.45m，層高2.8m；房屋分為東西兩個(gè)對(duì)稱的單元?；A(chǔ)采用31m長PHC管樁，樁端持力層為⑥1層砂質(zhì)粉土，絕對(duì)標(biāo)高+1.900。

　　本次振動(dòng)測試主要工作內(nèi)容包括：

　　(1)振動(dòng)房屋建筑結(jié)構(gòu)調(diào)查；

　　(2)房屋周邊潛在振源調(diào)查（半徑5.5km范圍內(nèi)）；

　　(3)房屋與室外地面同步振動(dòng)測試（測試參數(shù)：加速度、速度、位移）；

　　(4)潛在振源石材廠振動(dòng)、公路交通荷載引起的振動(dòng)測試（測試參數(shù)：速度）；

　　(5)測試數(shù)據(jù)典型時(shí)域、頻域曲線分析及與房屋振動(dòng)相關(guān)性分析；

　　(6)測試結(jié)論。

　　2.周邊振源調(diào)查

　　振動(dòng)房屋周邊500m半徑范圍內(nèi)，環(huán)境較簡單，無明顯的潛在振源。但500m以外，環(huán)境比較復(fù)雜。通過調(diào)查走訪，主要振源包括4家一級(jí)石材廠切割石料的排鋸以及公路東西走向的交通荷載。

　　根據(jù)公路交通流量統(tǒng)計(jì)圖，大車（貨車及公交客車）流量總體趨勢(shì)較穩(wěn)定，隨時(shí)間波動(dòng)較小；小車（其余車輛）流量則隨時(shí)間變化較大。
 

　　05:30~06:24時(shí)段總體車流量較小，平均8輛/分鐘；10:09~11:13時(shí)段車流量達(dá)到一個(gè)高峰，平均34輛/分鐘；15:17~16:46車流量略有所下降，平均26輛/分鐘。

　　3.測點(diǎn)布置及測試工況

　　測點(diǎn)位置和測試工況見圖4-1、表4-1。進(jìn)行住宅樓的振動(dòng)測試時(shí)，布置測點(diǎn)P1、P2與P1、P3分別同步測試，每個(gè)測點(diǎn)布置2組三分量拾振器，每組拾振器的測試方向分別為建筑物的長軸方向（東西向）、短軸方向（南北向）及鉛垂向。進(jìn)行石材廠和公路的振動(dòng)測試時(shí)，每家石材廠或公路附近布置一個(gè)測點(diǎn)，每個(gè)測點(diǎn)布置1組三分量拾振器，拾振器的測試方向分別為東西向、南北向及鉛垂向。
 

　　4.測試數(shù)據(jù)分析

　　4.1住宅樓振動(dòng)水平分析評(píng)價(jià)

　　4.1.1振動(dòng)變化規(guī)律

　　根據(jù)測試數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)、計(jì)算測試時(shí)段內(nèi)屋面測點(diǎn)P1和室外場地測點(diǎn)P2、

　　P3的振動(dòng)zui大值和均方根值（表5-1~表5-3）。由表可知，在兩次測試時(shí)間段內(nèi)：

　　(1)住宅樓屋面測點(diǎn)振動(dòng)由大到小依次為：長軸向（東西向）、短軸向（南北向）、鉛垂向；而室外地面測點(diǎn)振動(dòng)由大到小依次為：長軸向（東西向）、鉛垂向、短軸向（南北向）；

　　(2)室外場地振動(dòng)沿鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)住宅樓由下往上傳播過程中，水平向（長軸向、短軸向）振動(dòng)均放大，鉛垂向振動(dòng)變小。

　　4.1.2房屋水平振動(dòng)級(jí)別

　　根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，屋面P1測點(diǎn)的長軸向、短軸向峰值加速度分別為23.7mm/s2和9.81mm/s2，屋面P1測點(diǎn)的長軸向、短軸向峰值速度分別為3.29mm/s和0.51mm/s。小于《中國地震烈度表》（GB/T17742-2008）中5度地震時(shí)峰值加速度0.22m/s2～0.44m/s2、峰值速度0.02m/s～0.04m/s的范圍（注：烈度1～4度時(shí)，規(guī)范中未明確水平向地震動(dòng)參數(shù)范圍），又通過對(duì)住宅樓內(nèi)部分房間進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)懸掛于墻壁上的長柄湯勺、懸掛于頂棚的水晶燈有輕微擺動(dòng)，室內(nèi)多數(shù)居民明顯感覺到房屋長軸向振動(dòng)，參考推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)《中國地震烈度表》（GB/T17742-2008），房屋水平振動(dòng)強(qiáng)弱程度約相當(dāng)于烈度3度的小震水平。

　　4.1.3房屋豎向振動(dòng)級(jí)別

　　按照國家《住宅建筑室內(nèi)振動(dòng)限值及測量方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50355－2005）的規(guī)定，住宅建筑室內(nèi)的鉛垂向振動(dòng)加速度級(jí)（La）應(yīng)符合規(guī)定限值。

　　根據(jù)計(jì)算公式，計(jì)算夜間（2012-11-1722:00~2012-11-1806:00）和晝間

　　（2012-11-1806:00~2012-11-1818:59）住宅樓屋面1/3倍頻程中心頻率對(duì)應(yīng)的鉛垂向振動(dòng)加速度級(jí)，并與國家規(guī)范《住宅建筑室內(nèi)振動(dòng)限值及測量方法標(biāo)準(zhǔn)》

　　（GB/T50355－2005）中晝夜間一級(jí)限值進(jìn)行對(duì)比（圖5-1）。由圖可知，在晝間和夜間測量的屋面測點(diǎn)處鉛垂向振動(dòng)加速度級(jí)均小于規(guī)范中的一級(jí)限值。

　　4.1.4室外地面豎向振動(dòng)級(jí)別

　　按照國家《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》（GB10070-88）對(duì)房屋室外振動(dòng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，采用單值計(jì)權(quán)評(píng)價(jià)值（鉛垂向Z振級(jí)，VLz）作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。根據(jù)實(shí)測振動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算出室外南側(cè)場地P3測點(diǎn)夜間（2012-11-1722:00~2012-11-1806:00）和晝間（2012-11-1806:00~2012-11-1818:59）的人體Z計(jì)權(quán)振級(jí)分別為45.63dB和49.69dB，均小于國家標(biāo)準(zhǔn)《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》（GB10070-88）中有關(guān)“居民、文教區(qū)的鉛垂向振級(jí)晝間標(biāo)準(zhǔn)值為70dB，夜間標(biāo)準(zhǔn)值為67dB”的規(guī)定限值。

　　4.2住宅樓振動(dòng)與周邊振源相關(guān)性分析

　　4.2.1住宅樓振動(dòng)測試分析

　　現(xiàn)場測得的住宅樓屋面測點(diǎn)P1和室外東側(cè)場地測點(diǎn)P2在128秒內(nèi)的典型振動(dòng)速度時(shí)程波形曲線圖。觀察分析波形圖，發(fā)現(xiàn)屋面水平方向的振動(dòng)速度、位移、加速度時(shí)程曲線接近于簡諧波，表明房屋受到室外環(huán)境頻率較為穩(wěn)定的振動(dòng)影響；房屋水平方向振動(dòng)的同時(shí)還伴有長周期的拍頻現(xiàn)象，說明房屋受到了室外環(huán)境兩個(gè)或多個(gè)頻率接近的振動(dòng)的影響。

　　通過分析發(fā)現(xiàn)，在測試時(shí)段內(nèi)：

　　屋面測點(diǎn)P1及室外場地測點(diǎn)P2、P3三個(gè)方向振動(dòng)頻譜的第一主頻均為1.5Hz。結(jié)合波形分析，進(jìn)一步表明房屋的振動(dòng)是由于受到室外環(huán)境振動(dòng)的影響：由于室外場地測點(diǎn)水平方向振動(dòng)加速度的第一主頻與該14層鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)類型房屋水平方向第一階自振頻率接近，導(dǎo)致兩者產(chǎn)生了類共振，從而造成房屋有水平方向的振動(dòng)感；而房屋豎直方向的剛度相對(duì)水平方向剛度較大，豎直方向的振動(dòng)感比較微弱。

　　4.2.2石材廠振動(dòng)測試分析

　　通過對(duì)排鋸拉鋸方向與住宅樓水平振動(dòng)方向（長軸，東西向）一致的3家石材廠拉鋸切割石料時(shí)振動(dòng)測試數(shù)據(jù)的分析，可知石材廠附近場地水平及鉛垂向振動(dòng)頻譜的主頻均為1.5Hz，與調(diào)查所得的排鋸折算工作頻率1.5Hz（90轉(zhuǎn)/分）一致，也與住宅樓長軸向第1階主頻一致。由于1.5Hz的低頻振動(dòng)的波長較長，在土體傳播過程中能量耗散較慢，故而在土體中的傳播距離較遠(yuǎn)，有可能對(duì)一定距離內(nèi)自振頻率與其接近的房屋產(chǎn)生影響。所以石材廠排鋸可能是導(dǎo)致房屋水平振感明顯的潛在振源。

　　4.2.3公路交通荷載振動(dòng)測試分析

　　同樣地，由住宅樓南部的公路振動(dòng)測試所得時(shí)程和頻域曲線可知，交通荷載引發(fā)的鉛垂向振動(dòng)主頻為2.75Hz、3.75Hz和4.375Hz，對(duì)應(yīng)幅值均大于1.5Hz振動(dòng)對(duì)應(yīng)幅值；盡管水平向振動(dòng)主頻均為1.5Hz，但該處水平向的1.5Hz振動(dòng)主要振源是交通荷載還是石材廠排鋸不能明確，需進(jìn)一步從房屋振動(dòng)程度與同時(shí)刻公路車流量對(duì)應(yīng)關(guān)系的角度進(jìn)行判別。

　?。?）車流量大小與振動(dòng)程度對(duì)應(yīng)關(guān)系分析

　　清晨時(shí)段車流量為8輛/分鐘，遠(yuǎn)小于下午時(shí)段的26輛/分鐘，但清晨時(shí)段的屋面P1與室外場地P3測點(diǎn)的水平向加速度均大于下午時(shí)段的對(duì)應(yīng)測點(diǎn)水平向振動(dòng)加速度，公路交通流量大小與住宅樓振動(dòng)無明顯的關(guān)聯(lián)性。

　?。?）紅綠燈時(shí)房屋振動(dòng)差異

　　通過對(duì)比公路與XXX路交叉路口處（住宅樓正南側(cè)約0.5km處公路段）東西向綠燈（通車）與紅燈（不通車）時(shí)屋面與室外地面的加速度有效值、時(shí)程曲線、頻譜曲線的差異，從而判別紅綠燈通車與不通車時(shí)對(duì)住宅樓振動(dòng)的影響。從表可以看出，紅燈（不通車）與綠燈（通車）時(shí)的時(shí)程和頻譜差別不大，工況1各方向加速度RmS有效值變化率在16%以內(nèi)，工況2各方向加速度RmS有效值變化率在13%以內(nèi)。

　　由以上紅綠燈時(shí)的住宅樓振動(dòng)差異對(duì)比可知，位于該房屋南部的公路局部段通車與不通車時(shí)房屋屋面與室外場地振動(dòng)的時(shí)域與頻域均相差不大。

　　綜上，通過對(duì)公路交通流量與房屋振動(dòng)水平的關(guān)聯(lián)性分析以及紅綠燈時(shí)車停止、行駛對(duì)房屋振動(dòng)幅值的影響分析，判斷公路交通振動(dòng)不是引發(fā)住宅樓振動(dòng)的主因，石材廠才是引發(fā)住宅樓振動(dòng)的振源。

　　5．結(jié)論

　　(1)住宅樓水平振動(dòng)級(jí)別約相當(dāng)于《中國地震烈度表》（GB/T17742-2008）中地震烈度3度的水平；住宅樓屋面測點(diǎn)在晝、夜間測量的鉛垂向振動(dòng)加速度級(jí)均小于國家《住宅建筑室內(nèi)振動(dòng)限值及測量方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50355－2005）中有關(guān)規(guī)定限值；住宅樓室外場地夜間、晝間鉛錘向Z振級(jí)小于國家《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》（GB10070-88）中有關(guān)規(guī)定限值。

　　(2)房屋屋面測點(diǎn)各測試方向振動(dòng)由大到小依次為：長軸向（東西向）、短軸向（南北向）、鉛垂向；室外地面測點(diǎn)各測試方向振動(dòng)由大到小依次為：長軸向

　　（東西向）、鉛垂向、短軸向（南北向）。室外場地振動(dòng)沿鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)住宅樓由下往上傳播過程中，水平向（長軸向、短軸向）振動(dòng)均放大，鉛垂向振動(dòng)變小。室外場地測點(diǎn)三個(gè)方向（長軸向、短軸向、鉛垂向）振動(dòng)與房屋屋面測點(diǎn)三個(gè)方向振動(dòng)頻譜的第一主頻均為1.5Hz，房屋的振動(dòng)是由于受到室外環(huán)境振動(dòng)的影響引起的；由于室外場地測點(diǎn)水平方向振動(dòng)的第一主頻與該14層鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)類型住宅樓水平方向一階自振頻率比較接近，從而造成房屋室內(nèi)有水平方向的振動(dòng)感。

　　(3)住宅樓南側(cè)公路交通荷載與住宅樓振動(dòng)水平無明顯關(guān)聯(lián)性；石材廠附近場地水平向（東西向、南北向）及鉛垂向振動(dòng)頻率的主頻均為1.5Hz，與排鋸折算工作頻率1.5Hz（90轉(zhuǎn)/分鐘）一致，也與住宅樓長軸向第1階主頻一致，石材廠排鋸是導(dǎo)致房屋水平振感明顯的主要因素。