广州大学城某学生宿舍楼环境振动实测与分析

张金莲，宋小飞

（华南理工大学环境与能源学院，广东 广州 510006）

振动是指物体的往复运动过程，是自然界中存在的普遍现象。振动的物体均具有其振幅和频率，这种振动可以经过介质发生传播，例如声音的传播介质为空气，交通振动的传播介质是周围的建筑物或构筑物等固体物质，使得远处的人们会感受到这种振动。振动超过一定的界限时即形成振动污染，对人体健康、建筑物的结构安全和正常使用、精密仪器和设备的正常使用造成严重的影响[1-4]。2015年1月1日起实施的新修订的《中华人民共和国环境保护法》第四十二条第一款规定：“排放污染物的企业事业单位和其他生产经营者，应当采取措施，防治在生产建设或者其他活动中产生的废气、废水、废渣、医疗废物、粉尘、恶臭气体、放射性物质以及噪声、振动、光辐射、电磁辐射等对环境的污染和危害。”其中明确了振动污染为一种新兴的污染方式。另一方面，随着生活水平的提高，人们对建筑环境的要求也越来越高。生活中有些振动不那么强烈，甚至让人不易察觉，但是如果它是长期存在和反复发生的，就会对身处室内的人的工作和生活产生不利影响。因此，结合周边实际情况对建筑物进行环境振动实测与分析具有较大的现实意义。

宿舍是大学生长期生活学习的场所，为了解广州大学城某学生宿舍楼的振动情况，采用现场实测的方法采集了该宿舍楼各层的振动数据，分析其振动特性，并探讨了引起室内振动的相关因素，以期为了解普通建筑室内振动的污染特征提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 建筑物特点及周围环境

进行振动数据采集的宿舍楼位于广州大学城，距地铁4号线轨道中心垂直距离约600 m，周边建筑物较为密集。该宿舍楼2003年竣工，共七层，每层楼120 人左右，为框架剪力墙结构。邻近的地铁4 号线路位于宿舍楼的西南侧，高峰期3～4分钟一班，中峰期约5分钟一班，低峰期5～9 分钟一班。因为临近大学城南站台，宿舍楼处车速大约为30 km/h。南沙客运港站往黄村站的首班车时间为6:00，末班车时间为22:30；黄村往南沙客运港方向的首班车时间为6:00，末班车时间为23:15。该宿舍楼离公路交通干线较远加上大学城车流量本身不大，所以可以忽略其他交通工具对实验的影响。

1.2 监测仪器

现场实测获得环境振动强度的方法通常有两种：一是利用环境振动分析仪进行现场实测，直接读取振级数据；二是记录加速度、速度或位移信号，然后再通过分析处理获取振级等信息[5]。本实验采取第一种方式，所使用的仪器是AWA6256B+型环境振动分析仪(杭州爱华仪器有限公司)。该仪器内置有根据JJG 921-1996《公害噪声振动计》规定的全身竖直频率计权（W.B.z）和全身水平频率计权（W.B.x-y），可分别直接测量全身竖直计权振级VLz和全身水平计权振级VLx-y。

1.3 监测方案

根据GB10071-1988《城市区域环境振动测量方法》[6](以下简称《GB 10071-1988》)和GB 10070-1988《城市区域环境振动标准》[7](以下简称《GB 10070—1988》)振动测量与评价方法要求，本实验选择在每层楼靠近楼道的洗衣房内进行实时测量，以尽量确保监测点处于同一铅锤线上，减少因不同测量环境带来的误差。监测点位于房屋中间位置，距离任一墙面0.5 m 以上。24 h内对同一楼层选取五个时间点进行测量，分别为9:00、11:30、14:00、17:30和22:00，积分时间为1 h。其中，9:00 和14:00 属于上课时间，22:00属于休息时间，均为相对安静的时间点；11:30 和17:30 属于下课吃饭时间，人流量较大。测量时关闭室内其他可能产生振动的振源，避免其他振动源对测量信号的干扰。

2 结果和讨论

振动加速度级是一种表征振动强度的单一数值指标，人体在不同振动方向对振动强度敏感程度不同，为了分析宿舍楼各层的振动强度，采集了竖向振动（频率计权为z，积分时间为1 h 的等效振级VLzeq）和水平振动（频率计权为x，积分时间为1 h 的等效振级VLxeq）数据进行对比分析。

2.1 竖向振动的实测结果分析

根据《GB/T 10070-1988》规定，城市区域环境振动采用竖向z振级作为评价量，居民、文教区白天振级上限为70 dB，夜间为67 dB。图1为宿舍楼不同楼层不同时间段实测竖向振动水平结果。

图1 不同时间段各楼层竖向等效加速度级变化曲线图

总体上，5 个时间段宿舍楼竖向振动沿楼层的分布没有呈现出规律性的增大或减小趋势。其中，9:00-10:00 时间段除在七楼出现竖向振动急剧增大的现象外，其余楼层振动水平相差不大；14:00-15:00时间段各楼层竖向振动在波动中缓慢增加；22:00-23:00时间段一楼到四楼竖向振动呈先增大后减小再增大的趋势，四楼以上呈缓慢增加的趋势。由于9:00-10:00和14:00-15:00 属上课时间，22:00-23:00 属休息时间，这3个时间段楼道中的人流量小，竖向振动变化趋势较为平缓。与此同时，从图1还可以看出22:00-23:00 时间段各楼层竖向振动水平整体上比9:00-10:00和14:00-15:00要高，虽然22:00-23:00 已是就寝时间，楼道人流小，但整栋宿舍楼人数要比9:00-10:00 和14:00-15:00 这2 个时间段多，这可能是导致22:00-23:00 时间段竖向振动水平整体上比9:00-10:00 和14:00-15:00 高的重要原因。也就是说，室内有人的情况下，即使没有大范围的活动，宿舍楼竖向振动水平也比室内无人的情况下高。11:30-12:30 时间段竖向振动在二楼些微减小后急剧增大，四楼竖向等效振级比二楼高31.48 dB，之后竖向振动缓慢增大，六楼少许减小后继续增大，七楼的竖向等效振级最大。对于17:30-18:30 时间段，随着楼层的增加，宿舍楼的竖向振动呈现先减小后增大再减小之后逐渐增大的趋势，竖向振动最弱的是四楼，最强的是七楼。11:30-12:30 和17:30-18:30 这2个时间段属于下课就餐时间，楼道中人流量增加，加上每层楼的人流量不固定，使得振动水平更加具有不确定性，因而各楼层的竖向振动起伏较大。

根据《GB/T 10070-1980》规定，分析5个时间段不同楼层竖向振动的变化情况可知，28.6%的实测结果超过《GB 10070—1988》规定的昼夜标准限值。其中，14:00-15:00时间段各楼层竖向等效振级均符合《GB/T 10070-1988》标准要求；9:00-10:00时间段宿舍楼七楼超标，且超出标准限值1.25 dB；22:00-23:00时间段六楼和七楼分别超出标准限值5.01 dB和5.90 dB；17:30-18:30时间段三楼、六楼和七楼共3个楼层超标，分别超出标准限值1.86 dB、0.11 dB和3.45 dB；11:30-12:30时间段四楼、五楼、六楼和七楼共4个楼层出现超标情况，分别超出标准限值2.96 dB、3.49 dB、1.6 dB 0和6.77 dB。从以上结果可以看出人员流动量大的时间段（11:30-12:30和17:30-18:30）宿舍楼竖向振动超标楼层数量亦大，室内人员多的时间段（22:00-23:00）宿舍楼竖向振动要比室内人员少的时间段（9:00-10:00和14:00-15:00）超标楼层数量大，再次表明人员流动数量和室内人员数量是影响宿舍楼竖向振动水平的重要因素。

从不同时间段同一楼层的振动水平来看，本试验所研究5个时间段中一楼和二楼竖向振动均没有出现超过标准限值的情况，三至五楼均有1 次超标，六楼有3 次超标，7 楼有4 次超标，即在实际使用时宿舍楼楼层越高，竖向振动水平超出标准限值的次数越多。不仅如此，本研究还发现5个时间段均以七楼振动强度为最大，也就是说宿舍楼的顶层竖向振动最强。

2.2 水平方向振动的实测结果分析

从图2可以看出，宿舍楼各层水平振动的变化规律与竖向振动较为相似，但从数值上看，水平等效振级比竖向大。9:00-10:00、11:30-12:30、14:00-15:00、17:30-18:30 和22:00-23:00 这5 个时间段中，振动最强楼层均为七楼，等效振级分别为74.83 dB、78.60 dB、70.22 dB、77.64 dB和74.04 dB；振动最弱楼层则有所不同，分别为三层（51.49 dB）、二层（46.25 dB）、一层（49.63 dB）、四层（52.83 dB）和一层（58.56 dB）。因此，无论是水平向振动还是竖向振动宿舍楼的顶层振动强度最大。

图2 不同时间段各楼层水平向等效加速度级变化曲线图

城市轨道交通系统的蓬勃兴建，在带给人们便捷出行和促进经济发展的同时，轨道交通线路附近的噪声与振动污染也逐步成为突出的环境问题之一。在车辆行驶过程中，由运行列车对轨道的冲击作用产生振动，并通过结构(隧道基础和衬砌或桥梁的墩台及其基础)传递到周围的地层，进而通过土壤向四周传播，诱发了附近地下结构以及建筑物(包括其结构和室内家具)的二次振动和噪声，对沿线居民的居住环境及身体健康等均产生显著影响［8-10］。由列车引起的沿线地面建筑物振动，其振级的大小与建筑物的结构形式、基础类型以及距地铁的距离有密切的联系[11-17]。本研究中宿舍楼距离地铁轨道中心垂直距离较远，并且该宿舍楼位置靠近站台，列车通过时速度较低，加上宿舍楼属基础良好的钢筋混凝土建筑，其固有频率低，不易被激起较大的振动，是以本研究中没有明显数据支撑地铁运行情况对宿舍振动水平产生影响，但是人员流动数量和室内人员数量均对宿舍楼振动强度产生重要影响。

2.3 问卷调查

为了更加全面研究宿舍楼振动对人体的影响，我们对该宿舍楼内的人员进行了振动对居住人员的影响情况问卷调查（每层楼随机挑选10人），最长居住年限接近4年，对于能否感受到建筑物振动的问题，均表示未感受到，由调查结果可知短期内该宿舍楼振动对居住人员居住环境的影响有限。如果要得出更为精确，适用范围更广的结论，还需要进行长期的、更为多样化的数据测量与分析。

3 结论

（1）5 个时间段宿舍楼竖向振动沿楼层的分布趋势各不相同，没有呈现出规律性的增大或减小趋势。28.6%的竖向振动实测结果超过《GB 10070—1988》规定的昼夜标准限值，宿舍楼楼层越高，竖向振动水平超出标准限值的次数越多，且5 个时间段均以七楼振动强度为最大。人员流动数量和室内人员数量是宿舍楼竖向振动的重要影响因素。

（2）宿舍楼水平向振动的变化规律与竖向振动的变化规律较为相似，水平向等效振级整体上比竖向大。不论是水平向振动还是竖向振动，宿舍楼的顶层振动最强。

（3）问卷调查结果显示，短期内宿舍楼振动基本没有对居住人员的生活造成影响。