淺談減震消能技術(shù)在地鐵上蓋物業(yè)中的應(yīng)用

王偉

【摘要】隨著城市交通與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為滿足居住以及出行便利需求，逐漸涌現(xiàn)出越來越多的地鐵上蓋建筑（即“軌道+物業(yè)”），但地鐵站作為原有構(gòu)筑物，在設(shè)計(jì)減震消能時(shí)可能沒有考慮后建的上蓋物業(yè)。地鐵運(yùn)行產(chǎn)生的震動(dòng)頻率傳到上部結(jié)構(gòu)后影響建筑物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，其噪音還對(duì)人體造成身體和心理的危害。

本文根據(jù)實(shí)際工程項(xiàng)目需求，在地鐵上蓋物業(yè)的基礎(chǔ)中安裝彈簧隔振器并設(shè)置隔振層，以保證上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及居住的舒適性。

【關(guān)鍵詞】地鐵上蓋;隔振器;減震消能

1、工程概況

1.1項(xiàng)目概況

深灣匯云中心三期工程位于南山區(qū)深圳灣片區(qū)，位于已建成深灣匯云中心一二期南側(cè)，為2棟商業(yè)別墅，共四層，總高度19.2m，總建筑面積20000㎡，抗震設(shè)防烈度為7度。整體結(jié)構(gòu)設(shè)置于地鐵紅樹灣南站（9號(hào)線與11號(hào)線換乘站）站廳頂板上，地下一層為商業(yè)隔振層，隔振層柱墩布置在地鐵站受力柱或主梁上。

1.2隔振器概況

三期新建結(jié)構(gòu)與地鐵車站頂板通過可預(yù)緊鋼彈簧整體隔震系統(tǒng)連接，通過阻尼減震設(shè)計(jì)，將隔振系統(tǒng)的豎向固有頻率控制在3Hz～5Hz，使上部結(jié)構(gòu)與地鐵車站柔性隔離，減少地鐵振動(dòng)的傳遞。阻尼彈簧隔振器主要采用GPVM-8.8-S2K及GP-15.0-S2K型號(hào)，共設(shè)置241個(gè)。

2、震動(dòng)影響機(jī)制與隔振消能原理

2.1震動(dòng)影響機(jī)制

地鐵運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲污染會(huì)影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和人的居住舒適性，影響機(jī)制如下：

地鐵進(jìn)出站產(chǎn)生震動(dòng)→通過構(gòu)筑物向外傳播→誘發(fā)上部建筑物的二次震動(dòng)和噪聲→超過上蓋建筑容許的震動(dòng)閾值→結(jié)構(gòu)開裂、脫落甚至破壞→降低建筑物的抗震強(qiáng)度。

其噪音還對(duì)人體造成身體和心理的危害。

2.2隔振消能原理

隔振原理是彈簧隔振加阻尼抑振。

上蓋物業(yè)結(jié)構(gòu)與地鐵車站頂板通過可預(yù)緊鋼彈簧整體隔震系統(tǒng)連接，通過阻尼減震設(shè)計(jì)，將隔振系統(tǒng)的豎向固有頻率控制在3Hz～5Hz，把上部結(jié)構(gòu)與地鐵車站柔性隔離，減少地鐵振動(dòng)和噪聲的傳遞。

2.3 隔振措施

目前針對(duì)軌道交通系統(tǒng)對(duì)上蓋建筑的隔振措施主要有兩個(gè)：振源隔振和建筑隔振。

2.3.1振源隔振

適用范圍：現(xiàn)有建筑，后有地鐵。

分級(jí)：低等級(jí)（彈性扣件）;中等級(jí)（梯形軌枕）;高等級(jí)（固體阻尼鋼彈簧浮置板）;特殊等級(jí)（液體阻尼鋼彈簧浮置板）。

優(yōu)勢：源頭處理，隔振更徹底;造價(jià)低，能保護(hù)大范圍建筑。

2.3.2建筑隔振

適用范圍：地鐵已運(yùn)行，軌道無措施，后規(guī)劃建筑。

分級(jí)：高等級(jí)（固體阻尼鋼彈簧浮置板）;特殊等級(jí)（液體阻尼鋼彈簧浮置板）。

2.4 建筑彈簧隔振方式

建筑彈簧隔振有3中方式：浮置地板、房中房、建筑整體隔振。

（1）浮置地板：針對(duì)某個(gè)房間的地板。

（2）房中房：針對(duì)某個(gè)特殊的房間。

（3）建筑整體隔振：針對(duì)整個(gè)建筑（本工程采取該隔振方式）。

3、隔振器安裝流程

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的隔振器為可預(yù)緊式，隔振器安裝前先在工廠預(yù)緊，再支座墩放置防滑墊片→就位彈簧隔振器（預(yù)壓緊）→搭設(shè)模板→預(yù)埋鋼板→施工上部結(jié)構(gòu)→松開預(yù)緊螺栓，再進(jìn)行高度調(diào)節(jié)→隔振器調(diào)平→安裝完成。預(yù)緊后的隔振器在施工過程中呈剛性，因此上部結(jié)構(gòu)可以按常規(guī)方法一樣施工，彈簧隔振器的具體安裝步驟如下：

（1）在設(shè)置彈簧隔振器的支墩上放置專用防滑墊片。這樣可無需預(yù)埋螺栓，簡化施工。防滑墊片可以在強(qiáng)地震過程中不滑動(dòng)。

（2）就位經(jīng)過預(yù)壓縮的彈簧隔振器

彈簧隔振器可預(yù)壓縮，從而在樓房的整個(gè)建設(shè)期間，彈簧隔振器的支承為剛性支承。只有在樓房竣工后，才將彈簧釋放。釋放后，彈簧的彈性才起作用。正是彈簧隔振器的可預(yù)壓縮性，才使方便地調(diào)整彈簧的高度成為可能，進(jìn)而在必要時(shí)，更換整個(gè)彈簧隔振器。

（3）搭建模板，放置預(yù)埋鋼板，施工上部結(jié)構(gòu)

隔振器施工完成后，在上方放置鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋板，無埋板位置采用混凝土模板將上柱墩與下柱墩分離。

（4）待上部結(jié)構(gòu)施工完成以后，松開預(yù)緊螺栓，再進(jìn)行調(diào)平，安裝完成。

4、 噪音衰減

根據(jù)《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，居民與商業(yè)混合區(qū)噪音白天不大于75dB，夜間不大于72dB。而地鐵運(yùn)行速度在15～30Km/h時(shí)沿底層或構(gòu)筑物傳播的噪音達(dá)85dB，運(yùn)行速度越高產(chǎn)生的噪音越大。而研究表明，噪音在65dB時(shí)對(duì)睡眠有影響;69dB時(shí)輕睡的人被驚醒;74dB時(shí)除酣睡的人，其他人將被驚醒;79dB時(shí)所有人都會(huì)被驚醒。

由圖1可知，使用阻尼彈簧隔振器地鐵輸入峰值加速度約為20～70 mm/s2，隔振層峰值加速度為3～10 mm/s2，加速度減震率可達(dá)80%～90%。由1/3倍頻程頻譜可知，在地鐵振動(dòng)主頻段（30Hz以上）隔振層振動(dòng)級(jí)可減少20～30dB，滿足規(guī)范要求。

5、頻率衰減

地鐵運(yùn)行高頻段頻率達(dá)30～50Hz，低頻段頻率達(dá)10～15Hz。當(dāng)頻率達(dá)31.5Hz～40Hz時(shí)，建筑物的固有頻率就要控制在3.15～4Hz，這樣才能避免地鐵運(yùn)行產(chǎn)生的震動(dòng)在上部結(jié)構(gòu)誘發(fā)二次振動(dòng)，保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

使用阻尼彈簧隔振器，能隔振系統(tǒng)的豎向固有頻率控制在3Hz～5Hz，滿足使用要求。

結(jié)語：

采用阻尼彈簧隔振器具有以下特點(diǎn)：

（1）減少地鐵運(yùn)行傳到上部結(jié)構(gòu)的震動(dòng)，提高建筑物的穩(wěn)定性。

（2）減少地鐵運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的固有頻率和噪音，提高居住的舒適性。

（3）使用的隔振器有極高的強(qiáng)度與超長的使用壽命，除了作為減震系統(tǒng)，還能作為建筑結(jié)構(gòu)的底部支承。

（4）施工便利，用成品的隔振器直接安裝即可。

國內(nèi)外地鐵上蓋物業(yè)并不常見，所以隔振消能施工技術(shù)推廣度并不高，目前主要應(yīng)用在工業(yè)設(shè)備、發(fā)電設(shè)備、軌道交通以及橋梁等區(qū)域。但本工程條件特殊（直接置于地鐵站頂板上），上部結(jié)構(gòu)功能為商業(yè)混合區(qū)和住宅，減震消能措施是必不可少的。通過三期工程隔振器的施工，體現(xiàn)了隔振消能技術(shù)在建筑中的重要性。

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