人员行走
步行产生周期性的竖向力,其基频和低阶谐波可能与大跨度、轻质楼板的固有频率接近而形成共振,常表现为走廊或开敞办公区有人走过时持续颤动。
步行产生周期性的竖向力,其基频和低阶谐波可能与大跨度、轻质楼板的固有频率接近而形成共振,常表现为走廊或开敞办公区有人走过时持续颤动。
健身操、舞蹈、集体跳跃等活动激励力大且动作同步,楼板响应明显强于普通行走,并可能传到楼下多层。
风机、水泵、空调机组等设备的转频或叶片通过频率经基础、隔振器和管道传给楼板,常表现为持续的嗡嗡感,随设备启停而变化。
设备不在本层,振动沿柱、墙和管井传来,在楼板固有频率附近被放大,振源位置与感受位置可能相隔较远。
地铁、道路车辆和邻近施工的振动经地基传入,低层和地下室更明显,通常有明确的时段规律。
这类冲击是瞬态激励,激起楼板自由振动,振动衰减的快慢反映了楼板阻尼的大小。
楼板的振动响应主要由固有频率、阻尼和参与振动的质量决定。跨度大、自重轻、刚度相对不足的楼板,固有频率较低,更容易与步行激励的谐波接近;大跨度钢梁楼盖、钢与混凝土组合楼板和装配式楼板体系需要特别注意。参与振动的质量越大,同样激励下的响应越小,这也是重型短跨楼板通常感受不明显的原因。
阻尼决定共振峰的高低和冲击后振动衰减的快慢。空旷楼面阻尼较小,装修完成并布置了家具、隔墙和吊顶后,阻尼通常增加,固有频率也会因附加质量和非结构构件的参与而改变。因此结构完工时、装修中和投入使用后测得的结果可能不同,测试报告要写明测试时的楼面状态。
一块楼板往往有多阶模态。整跨的一阶竖向振动最常见,相邻跨也会联动;柱网规则的大楼面上,多个跨的频率相近,振动会在相邻区域之间传递。判断问题时要弄清是哪一阶模态被激起、振动最大的是哪几跨,整改才能对准位置。
同一块楼板,可能同时面对两种完全不同的要求。人员场所关心人能否感觉到、会不会不适和投诉;精密设备关心振动是否影响成像、测量或加工精度。两者使用的评价量和关心的频段都不同,满足舒适度要求并不代表能放置精密设备,反过来也一样。测试前要先确定评价对象,再确定测什么、在哪里测。
| 关注对象 | 关心什么 | 常用评价量 | 注意事项 |
|---|---|---|---|
| 办公、住宅、医院病房等人员场所 | 人能否感觉到,是否引起不适或投诉 | 经频率加权的加速度,按场所类型和时段评价 | 人对竖向和水平振动的敏感频段不同,持续时间和发生频次也影响感受 |
| 健身房、商场中庭、会场等活动场所 | 活动引起的振动是否影响本层和其他楼层的使用 | 有节奏活动下的加速度响应 | 要同时测活动所在楼板和受影响的楼层 |
| 电子显微镜、光学测量、精密加工等设备 | 振动是否超出设备场地要求,影响成像或加工精度 | 通常为分频带的速度谱或位移谱 | 以设备厂家给出的场地要求为准,没有时按设计要求或通用振动准则评价 |
| 楼板上安装的动力设备 | 楼板是否放大设备振动,影响设备运行和楼下使用 | 设备支撑点与楼板跨中的振动速度或加速度 | 楼板固有频率接近设备转频时,设备隔振效果也会变差 |
| 测量项目 | 目的 | 说明 |
|---|---|---|
| 环境激励测试 | 在没有人为激励时识别楼板固有频率和背景振动水平 | 需要较长记录时间并多段平均;背景振动包含设备和交通,要记录同期运行状态 |
| 脚跟冲击试验 | 测试人员在测点附近抬起脚跟后自然落下,激起楼板自由振动,快速估计固有频率和阻尼 | 操作简便,适合大范围普查;激励力不可控,不能用于计算频响函数 |
| 力锤或激振器测试 | 测量频响函数,得到固有频率、阻尼和振型,必要时估算模态质量 | 需要足够大的激励才能激起整块楼板;结果可用于校核计算模型 |
| 控制步频行走试验 | 按节拍器设定步频沿规定路线行走,测量不同步频下的响应 | 能找到最不利步频,结果直观,便于与设计计算比较 |
| 运行工况测试 | 在设备正常运行和楼面正常使用时测量实际响应 | 配合设备开停对比和不同时段对比,区分各来源的贡献 |
| 多点同步测量 | 同时测量振源、传递路径和受影响位置 | 用于判断振动从哪里传来、在哪里被放大 |
先看楼板固有频率与激励频率的关系:固有频率靠近步频谐波,行走响应主要由共振控制;靠近设备转频或叶片通过频率,问题多出在设备与楼板的组合上。再看阻尼:阻尼低的楼板对共振更敏感,冲击后振动长时间不衰减。然后把实测响应与评价要求比较,按相关标准、设计要求或合同约定作出判断。
舒适度评价要考虑场所类型、振动方向、频率加权、持续时间和发生频次,同样的响应放在车间和放在病房,评价结果可能不同。精密设备评价要把实测谱与设备要求逐个频带比较,超出的频带对应什么来源,是后续整改的线索。
测得的振动大,不等于楼板承载力不足。楼板振动测试评价的是使用性能,不作结构安全结论;如果同时存在裂缝、明显挠度等情况,应另行委托结构检测鉴定。
增设次梁、支撑或柱,加厚楼板,使固有频率升高并远离激励频率。这属于结构改造,需要设计方计算和确认。
在振动最大的跨中设置调谐质量阻尼器或采用阻尼材料,降低共振峰。调谐质量阻尼器要按实测频率调谐,安装后复测。
对楼板上的设备做隔振或改进隔振,修复失效的隔振器和软接头;健身房等活动场所采用浮筑地面,或调整活动类型和区域。
把精密设备放在靠近柱和墙的刚度较大处,把人流通道和活动区移离敏感区域,必要时设置独立基础或隔振台。
现场测试由北京团队的工程师带仪器完成;测点方案、评价依据和报告形式在方案中与您确认。北京以外的项目按地点、测点数量和工期安排人员和仪器。需要配合材料检测或失效件分析的,可以与失效分析一并安排。
不一定。走路引起的晃动多是楼板固有频率较低、阻尼较小造成的舒适性问题,并不等于承载力不足。振动测试评价的是使用性能;如果同时有裂缝或明显下挠,应另行委托结构检测鉴定。
不需要全部清场。环境激励和运行工况测试本来就在正常使用下进行;脚跟冲击、控制步频行走和力锤测试需要测点附近短时间保持安静,一般安排在下班后或周末,并与物业约定时间。
设备厂家通常对场地振动有明确要求,楼板固有频率、背景振动和周边设备的影响只有实测才能确认。进场前测试便于选择位置、决定是否需要隔振台或独立基础,避免装好后再改。
一般不能。架空地板增加的质量有限,还可能使楼板固有频率降低,自身的支撑系统也可能产生局部共振。精密设备宜通过专门支座直接支撑在结构楼板上,而不是放在架空地板面上。
先测活动楼板与受影响楼层的响应和楼板固有频率,判断是共振还是传递问题。常见措施有浮筑地面、调整高冲击活动的区域和时段、设置调谐质量阻尼器,必要时由设计方评估加强楼板。
取决于目的。识别楼板特性和做人为激励测试,宜选安静时段;评价实际影响,要覆盖正常使用的典型时段;怀疑地铁或设备影响时,按其运行时间安排对比测量。