地铁振动与噪声对建筑物的影响及控制策略 祝培生(可编辑)doc下载

地铁振动与噪声对建筑物的影响及控制策略祝培生地铁振动与噪声对建筑物的影响及控制策略祝培生王季卿(同济大学建筑城规学院上海)TheeffectsandabatementsofmetronoiseandvibrationimpactsonbuildingsZHUPeishengWANGJiqing(SchoolofArchitectureandUrbanPlanningTonjiUniversity,Shanghai)引言快速、便捷对大气无污染的地铁在大型城市交通中的地位日益显著。我国起步虽晚但发展迅速。地铁都要驶经城市中心的建筑密集地区因此在运行中带来的振动和噪声干扰已引发为另一类环境污染问题。它是以振动和噪声两种形式干扰人们对一些声敏感建筑物(如居住区、医院、音乐厅、剧院、博物馆、录音室等)的影响更不可忽视。这里要考虑到两类不同的技术处理方法:一种是地铁建造时上部建筑已经存在重点考虑降低地铁振动源和传递至上部房屋途径上的措施二是新设计的建筑物在已建地铁线路之上则应考虑在房屋结构上可采取哪些有效控制措施。当然理想的条件是两者都处在设计规划阶段则可按最合理的技术措施进行收效最佳。上海即将新建一座离规划建设地铁线很近的歌剧厅双方规划设计已定而所在地块又十分紧凑均无转换余地这就引起我们对此问题的兴趣。本文拟就国内外对地铁噪声与振动控制的经验作一评述对今后工作或有所裨益。振源及地下传播途径的分析地铁的振动和噪声主要来自轮轨(包括滚动、冲击、啸叫等等)和车辆通过隧道壁传至周围土壤又传向地表及建筑物的基础和结构。在这些传递过程中空气噪声衰减很大因此不会有太多问题。即使把隧道壁体加厚一倍提高隔声量,dB对于以米计的土壤距离也无足轻重。在隧道内表面作适当声学喷涂也会有几个分贝的降噪效果。至于隧道壁体向周围土壤所传递的振动不仅衰减很少而且会出现多种声波在不同土层(如岩石层和黏土层、沙质土壤等)中四向传递时还会出现折射、反射等现象(图)它随距离的衰减非常重要也很复杂往往也难以确切估算。例如同样土壤因含水率不同传播的衰减量就不同因此在不同的季节地铁振动的干扰程度也会有差别因此这里只能依靠一些现场调查、实测资料的积累结合理论作些半经验性估测。例如有人对伦敦处地铁个点上的低层住宅内的振动和噪声作了调查大致上了解到了该土壤条件下振动随径向距离(,m范围)衰减的情况(车速约kmhr)。许多调查资料表明引起室内干扰的地铁振动主图地铁振源的传播途要是,Hz的低频峰值常在,Hz范围。径隧道深度对建筑物的振动也有影响。深度越深对建筑物的影响越小但带来造价、施工、结构、站台的垂直运输等问题而且不是对所有地方都是可行的。振源的控制控制振源当然是最根本的措施。原则上讲能把轨道和路基作最有效的振动隔绝其它方面就好办得多。常用的“科隆蛋”(国内又称D型轨道隔振器)一般可有dB(随条件而异实际效果大致在,dB范围)而浮筑轨道基板则可有dB以上的隔振效果隔振达到dB的浮筑基板构造亦已常见。但现在的问题往往不一定属于技术性的浮筑结构比之科隆蛋隔振的造价会增加,倍(前者每公里约万元至万元后者每公里约万元)。这在地铁每公里总造价中所占比例应该说不算大但对于地面上的建筑及众多使用者来说受益面却很大而且从所省去或至少可大大减轻的地面建筑种种隔振措施费用来说是划得来的。有些问题是必须从全局来考虑和衡量其得失的。轻型车厢和先进的车架悬挂系统也是降低振动源的一项措施也许未来的地铁在舒适感方面会提出较高要求车厢内的振动和噪声降低必然给地面建筑带来好处。振动在建筑结构中的传递与辐射地铁振动通过房屋基础(包括各种地下层结构)向上部建筑物传递时以固体声形式向整幢房屋传播引起干扰范围很大(图)。我们都有这样的经验在住宅楼内相隔数层邻居家装修敲打结构带来的干扰好象就发生在隔壁住户。这种固体声传递即使在高层房屋内亦不少见它们在建筑构件中的衰减一般不及在各节点处的大且与所传递的波种类有关。对不太大房间内空气噪声的测定一般取空间点的平均值已足够但是对表面振动测量的选点就不那么简单亦无相应标准可作参考往往只能凭经验行事所得误差会很大这也是应注意的。问题的复杂性还在于测得的振动大小未必与辐射的噪声密切关联。因为不同材质、尺寸和表面的构件辐射效率不同所产生的噪声就会有很大差异。例如同样在楼板上各处测得的振动随波节位置变化而异更不要说墙壁上测得的振动了。减少辐射是另一项措施。例如巴黎有一座年代建造的小电影院观众厅内长期受地铁带来高达dBA的噪声于扰后来将整个顶棚改为弹性吊装结果使噪声降至dBA。有些资料提到在欲保护的建筑四周挖沟、槽沟填沙和排桩等“隔振屏障”措施从图可看出对地铁是无补于事的它们对地面轨道交通也许会有些隔振效果。实例经验的借鉴上海音乐厅(始建于年的南京大戏院属历史保护建筑)在年移位m后靠近地铁号线。在观众厅整体结构下安装了个隔振器浮筑起来才使地铁振动干扰得以解决。北京地铁行经西直门时从两居民塔楼中间地下穿过隧道壁距塔楼基础只有m左右属于隔振要求很高的路段也是采用了钢弹簧浮置板隔振技术才解决了噪声与振动问题。深圳地铁四号线距建筑桩基最近仅m为减少振动在此区间的m双线安装了个弹簧隔振器后满足了使用要求。国外在地铁浮筑基板方面已有较成熟经验在轨道与隔振基板两处同步测量获得了不少有实用参考价值的资料。对于某些对声音非常敏感的建筑物如音乐厅、歌剧厅、录音棚等大型房间也有一些会不惜成本采用“房中房”双套结构型式。成功的例子之一是不久前完工的西雅图Benaroya音乐厅(座年)。它地处市中心区基地之下有两条地铁线经过地下车库离隧道壁仅m要求厅内关掉空调系统时也听不到地铁噪声以满足数码录音的安静标准(约相当于NR以下的水平)。整个大厅建筑用双套分离结构来隔绝振动和噪声。所用支承基础钢筋混凝土底板厚达m并不完全出于结构需要而是达到加重质量块的目的。多米高的大厅内壳要保持与外壳结构有cm的空隙如完全脱开对结构稳定有问题于是采用了新发明的隔振支撑系统同时利用这个高高的“缝隙”作为大厅消防排烟通道。所有穿越双套结构的各种管道的隔振措施也是良好效果的保证。在实施这项措施中除了建筑、结构、声学、环保、施工和设备等专业密切配合外还要依靠特殊专业顾问这也是现代工程技术发展的特点。参考文献:GrearRJ,AELmethodlogyforthepredictionofreradiatednoiseinresidentialbuildingsfromtrainstravelingintunnelsProcInterNoise,rdHarrisCMEd,HandbookofAcousticalMeasurementsandNoiseControl(Edition,ASA),Ch,Railtransportationnoiseandvibration,byHansonCE,SaurenmanHJ,TowersDA董霜,朱元清地铁振动环境及对建筑影响的研究概况J噪声振动与控制,()thAsseliueauM,Trainandrailtransitnoiseincinemasandtheatres:casestudiesProcICA,Seattle,June,,thWilsonGP,VibrationIsolationDesignforBenaroyaHallProcICA,Seattle,June,,祝培生,,～男～博士～讲师～同济大学建筑城规学院～研究方向:建筑声学。