某学校食堂楼板振动测试及分析

樊振华

随着社会生产的发展，各种生产和运输工具等产生的振动对人体、工作效率及建筑结构的影响亦越来越严重，也渐渐地引起了普遍的关注。基于此国外已将振动与空气污染、水质污染及噪声视为影响人类生存和生活的主要公害。在一些接近大的振源处，也有因墙壁、砖瓦等开裂，门窗翘曲变形等引起的建筑物振动破坏情况，国内外就经常有因此而引起居民投诉的例子。本文针对一起锅炉房冷热交换器运行引起邻近房屋梁板结构振动的情况进行了振动测试，分析了振动原因，提出了相应的对策。

1 工程概况

某学校食堂为三层混凝土框架结构。现浇混凝土框架柱、梁及楼板、楼盖采用钢网架。该建筑坐东朝西，在其北侧约30 m处为学生开水房，水房内有一冷热交换器，该设备运行时产生较为强烈的振动。目前发现食堂及会议室的楼板出现不同程度的有感振动，其中3层会议室楼板振感最强。

2 现场调查

现场调查发现该冷热交换器为该建筑结构周围唯一的振动源，该振源距离结构为30 m左右。根据相关人员介绍，每当早、中、晚供应开水，该冷热交换器开始工作时，结构楼板出现有感振动，振感强烈程度伴随冷热交换器工作状态，当水温达到80℃左右时，振感最为强烈。楼板振动随着供应开水结束也即停止，每次时间约为30 min。因此，直观上结构各层楼板的振动现象与该冷热交换器的运行工作是密切相关的。

3 现场振动测试及分析

现场选取振感最为强烈的会议室楼板(即3层楼板)作为测试对象，现场沿结构楼板中线由北至南共布置4个测点，测点间距同结构轴线间距(7.5 m)，各测点均在楼板轴线单元中心。即测点位置依次远离振源。

现场振动测试与冷热交换器工作同步，测试符合日常振动情况，测试数据可代表食堂楼板结构构件经常性的振动情况。

现场振动测试采用电测法，利用位移传感器采集结构梁板体系地面的强迫振动响应信号。测试仪器包括891-I型传感器、多功能抗混频放大器等，数据采集处理系统采用北京东方噪声与振动研究所开发的DASP数据大容量自动采集与信号处理系统，测试前已对所有仪器设备进行了检定或校准，确保仪器设备处于正常使用状态。现场振动测试工作依据GB/T 14124-2009机械振动与冲击对建筑物振动影响的测量和评价基本方法及使用导则进行。

各测点振动信号见图1～图4，图中信号根据测试需要为放大1 000倍后的信号数据。从图中可以看出，结构振动信号频率成分较为单一，拍振现象较为明显，表现出较为明显的共振规律。

现场测试结果如下:1)楼板振动以竖向振动信号为主，水平方向振动信号相对极小。2)随着测点位置依次远离振源，测点位移振幅依次减小;距离振源最近的1号测点最大实测位移幅值为0.048 mm。3)各测点振动信号的主频范围为 13.0 Hz～15.1 Hz。4)三层楼板竖向自由振动频率为13.3 Hz。另外，现场还对振源处强迫振动频率进行了测试，实测振源强迫振动频率为13.9 Hz。

由测试结果可知，学生开水房冷热交换器运行时产生的振动传递给结构楼板，其强迫振动频率衰减不明显，仍以接近楼板竖向自振频率(13.3 Hz)的强迫振动频率迫使楼板结构振动，产生共振现象，这是结构各层楼板出现较强振感的根本原因。

楼板最大实测位移幅值为0.048 mm，参考ISO推荐的建筑振动标准，当强迫振动频率为15 Hz左右时，谐振位移幅值小于0.067 mm对结构无害，小于0.030 4 mm对人体无害。因此，目前该结构楼板振动对结构主体无害，但对人体健康不利，应采取一定的处理措施减小或消除楼板振动。

4 处理措施

食堂结构楼板竖向自振频率与学生开水房冷热交换器运行工作振动频率相吻合，产生共振现象，是结构各层楼板出现较强振感的根本原因。对于此类设备—结构之间的共振问题，其解决方法为:使共振双方的振动频率相差较大，最终避开共振区。可从三个角度考虑，分别为设备本身(冷热交换器)，振动传递媒介(场地土)和结构本身。

对于设备本身，通过技术改造，改变设备运行工作时的振动频率或消除设备振动;对于振动传递媒介，可在开水房和该结构之间挖一条隔振沟，阻断振动波的传递;对于结构本身，通过增加构件、加大构件截面来增大结构刚度，改变结构自振频率。

结合现场实际条件并考虑经济因素，本文提出对学生开水房冷热交换器进行技术改造，改变其运行工作时的振动频率或消除设备振动，该方法一劳永逸，可彻底减小或消除振动源。

5 结语

该校结合现场实际条件并考虑经济因素，对学生开水房冷热交换器进行技术改造，调整了其运行工作时的振动频率，消除了结构振动现象，收到较好的效果。

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