频率
人对竖向和水平向振动最敏感的频段不同,水平向敏感频段更偏低频,评价时用加权曲线反映这种差异。
人体对振动的感受不是简单地与振动幅值成正比。同样大小的加速度,在某些频率下几乎察觉不到,在另一些频率下却让人明显不适;同样的振动,站着、坐着和躺着的感受不同,专心工作和安静休息时的容忍程度也不同。人能感觉到的振动往往很小,通常远未达到可能造成建筑损伤的程度,所以舒适度和结构安全是两套不同的问题,不能用一个结论代替另一个。
感受还会被其他线索放大。门窗和柜内物品的响声、吊灯摆动、杯中水面晃动、窗外参照物的相对移动,都会让人更早、更强烈地意识到振动。伴随振动出现的低频声,常常是投诉的真正来源。此外,振动出现的频次、持续时间、是否可预期,以及人对振源的态度,都会影响主观评价。测量数据是评价的基础,但解释结果时不能忽略这些因素。
人对竖向和水平向振动最敏感的频段不同,水平向敏感频段更偏低频,评价时用加权曲线反映这种差异。
站立、坐姿和躺卧时,人体轴向与建筑方向的对应关系不同,躺卧时建筑竖向振动作用在人体的前后方向。
偶发一次与反复出现的振动感受差别很大,间歇冲击类振动需要考虑累积效应。
休息、睡眠、精细工作时更敏感,商场走廊或车间中对同样振动的容忍程度更高。
物品响动、灯具摆动和低频声会放大振动感受,有时投诉的主体其实是声音。
对振源的态度、是否提前知情以及是否能预期振动出现,都会影响人的主观判断。
建筑中的振动按方向大致分为竖向和水平向两类,来源、频率特点和人的感受各不相同。现场评价时先弄清投诉者感受到的是上下颤动、左右晃动还是一下一下的冲击,再决定测量方向和评价量,能少走很多弯路。
| 振动类型 | 常见来源 | 人的典型感受 | 测量要点 |
|---|---|---|---|
| 楼板竖向振动 | 人员走动、跳跃和健身活动,楼内设备,地铁和道路交通 | 脚下发颤,坐着时座椅抖动,物品轻响 | 测点放在楼板跨中和使用位置,同时记录楼板固有频率附近的响应 |
| 建筑整体水平晃动 | 大风作用下的高层建筑,邻近振源激起的结构水平振动 | 缓慢摇晃感,部分人出现头晕或类似晕车的感觉 | 在高区楼层布置水平双向测点,测量需覆盖大风时段 |
| 连廊和长悬挑的水平振动 | 人群行走,风,设备 | 侧向晃动,行走时脚步不稳 | 在跨中或悬挑端测水平和竖向,记录人流情况 |
| 冲击和间歇振动 | 打桩、重物落地、轨道接缝、车辆经过井盖 | 一下一下的震动,常伴随响声 | 记录完整时程,统计事件次数,选用适合冲击的评价量 |
| 持续稳态振动 | 水泵、风机、冷却塔、冷水机组等转动设备 | 持续的细微颤动,夜间更明显,常伴有嗡嗡声 | 设备开停对比,窄带频谱对应设备转速 |
频率加权的作用,是把测得的振动按人体对不同频率的敏感程度进行折算:人敏感的频段权重高,不敏感的频段权重低。竖向和水平向使用不同的加权曲线,部分评价方法还对建筑内的组合方向规定专门的加权方式。加权后的结果才能反映人体的真实感受,直接用未加权的加速度或速度评价舒适度,容易高估或低估某些频段的影响。
对于平稳持续的振动,计权加速度均方根值通常能较好地代表感受。对于时大时小或带有冲击的振动,均方根值会被平均掉,低估峰值的影响,这时需要用短时间滑动的均方根求最大值,或者用对峰值更敏感的振动剂量值来描述累积作用。判断用哪种评价量,可以先看振动信号的峰值因数和时程形态。环境振动领域常用铅垂向计权振级,轨道交通沿线建筑还常用分频振级。
| 评价量 | 适用情况 | 注意事项 |
|---|---|---|
| 计权加速度均方根值 | 设备运行等平稳持续振动 | 测量时长要足以代表工况,对偶发冲击不敏感 |
| 短时滑动均方根的最大值 | 列车经过、车辆通过等间歇事件 | 需记录每次事件,评价时说明事件次数和代表性 |
| 振动剂量值 | 冲击和间歇振动,需要考虑累积效应的情况 | 与评价时段长度有关,需说明统计的时段范围 |
| 铅垂向计权振级 | 环境振动和交通振动对居住、办公等场所的影响 | 按相关标准规定的测点位置、时段和读数方式取值 |
| 分频振级 | 轨道交通引起的建筑室内振动 | 按频带给出,可看出主要贡献频段 |
| 质点振动速度峰值 | 施工和爆破振动对建筑的影响 | 这是评价建筑影响的量,不是评价人体舒适度的量 |
同一振动水平在不同场所的可接受程度不同。评价时要按房间的实际用途、使用时段和人的活动状态确定评价要求,而不是整栋建筑套用同一标准。混合用途的建筑,例如底层商业、上层住宅或酒店,最容易出现一处的正常活动成为另一处的投诉源。
| 场所 | 主要关注 | 敏感时段与姿态 | 测量要点 |
|---|---|---|---|
| 住宅 | 睡眠和休息受影响,地铁、楼内水泵和设备振动 | 夜间,躺卧 | 卧室楼板和床位附近,覆盖夜间运营和设备运行时段 |
| 办公 | 楼板走动振动,会议室和安静办公区 | 工作时段,坐姿 | 工位密集区和楼板跨中,记录人员活动情况 |
| 医院病房与手术室 | 患者休息,医护人员精细操作 | 全天,躺卧与站立 | 病床位置和手术台位置,设备区附近还要考虑仪器要求 |
| 酒店 | 客房夜间休息,宴会厅和健身房对客房的影响 | 夜间,躺卧 | 客房与活动区上下左右相邻关系,活动时段同步测量 |
| 学校与图书馆 | 阅读和上课注意力,教室设备 | 白天,坐姿 | 教室与阅览区楼板,排除师生走动干扰 |
| 商业与健身区 | 人群活动引起的楼板振动,对相邻区域的影响 | 营业时段,站立与运动 | 活动区和受影响区同步测量,注意有节奏的集体活动 |
| 高层建筑高区 | 风致水平晃动 | 大风天气,站立与坐姿 | 高区楼层水平双向测量,结合风况记录 |
评价的第一步是把数据整理成评价要求所规定的形式:采用哪种加权、哪种评价量、哪个时段、取什么统计值。第二步是区分振源贡献,用开停对比、事件对应和背景测量,把目标振源与其他振动分开,否则结论无法指向任何具体措施。第三步才是对照相关标准、设计要求或合同约定给出判断,并说明测量条件和代表性。
结果接近评价要求时,要格外说明测量的不确定因素,例如工况是否最不利、事件次数是否足够、背景振动是否明显。对于测量结果满足要求但仍有投诉的情况,应检查是否存在低频声、物品响动或特定房间的局部放大,必要时补充室内声学测量和更多测点。舒适度评价的结论描述的是振动感受与评价要求的关系,不是对建筑结构安全的判定,也不是对纠纷责任的认定。
改善措施要从频率和来源入手。如果主要问题是楼板在走动下的共振,提高楼板频率或增加阻尼最直接;如果主要问题是楼内设备,先从隔振和设备运行入手;如果来自交通,往往需要源头、建筑和使用布置几方面配合。
设备动平衡与对中、更换失效隔振器、调整运行转速,道路路面修补与限速,轨道维护与减振措施。
设备弹性支承与惯性基座,管道柔性连接与弹性吊架,结构缝处理,避免隔振被刚性连接短路。
增加楼板或连廊刚度使固有频率避开主要激励,增设阻尼器或调谐质量阻尼器,由结构专业设计。
把健身、舞蹈等有节奏的活动区与敏感房间错开,敏感房间远离机房、井道和交通侧。
噪声和振动较大的设备避开夜间运行,必要的施工和设备维护安排在影响较小的时段。
在原测点、相同工况和时段下复测,用前后对比说明改善程度,并回访使用者的感受。
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。人能明显感觉到的振动通常远小于可能造成建筑损伤的水平,舒适度和结构安全是两个不同的问题。如果担心结构安全,应由结构专业进行检测鉴定;振动测试可以提供振动大小、频率和来源的数据。
可能是测点没有落在感受最明显的位置,测量时段没有覆盖最不利的情况,或者真正让人不适的是伴随出现的低频声和物品响动。还要考虑个体差异和心理因素,必要时补充测点、时段和室内声学测量。
夜间人处于休息和睡眠状态,多为躺卧,环境安静,对振动和低频声更敏感。很多评价方法对昼间和夜间分别规定要求,敏感场所的测量也必须包含夜间时段。
人体舒适度通常以计权加速度或由其得到的计权振级、振动剂量值评价;施工振动对建筑的影响则常用速度峰值评价。两者目的不同,应按评价要求选择,不宜互相替代。
可以在主体完成后测楼板的固有频率和阻尼,并用人员行走等方式激励测量响应,与设计要求对照。装修、隔墙和家具会改变楼板质量和阻尼,必要时在投入使用后再测一次。