住宅電梯振動與噪聲的測量與分析

宣浩，耿勝遠，李超 （安徽建工檢測科技集團有限公司，安徽 合肥 230031)

0 引言

人們對舒適生活的需求越來越高，住宅電梯的運行安靜性也成為居民生活質量的重要指標之一。電梯振動和噪聲會擾亂居住區(qū)的寧靜，特別是在夜間，電梯噪聲可能會對居民的休息和睡眠產生影響。研究表明，長期暴露在噪聲環(huán)境下會增加高血壓、心血管疾病和睡眠障礙等疾病的風險。因此，研究住宅電梯振動與噪聲問題，對于提升居民的生活健康與品質至關重要。電梯振動與噪聲產生的原因涉及多個方面，以下是一些可能導致電梯振動與噪聲的主要原因[1]。①電梯機械部件質量不佳。電梯的機械部件如輪軸、軸承、齒輪等質量不合格，在使用過程中容易產生共振、摩擦和不正常的噪聲。②不平衡的載荷。當電梯上下行時，乘坐的人或物品在電梯內部分布不均勻，會導致電梯載荷不平衡，產生振動和噪聲。③電梯導軌松動或磨損。電梯導軌松動或磨損，會導致電梯運行時振動增加，并且在電梯上下行時產生噪音。④電梯緩沖系統(tǒng)故障。電梯的緩沖系統(tǒng)是減少電梯運行時產生振動和噪聲的關鍵組件，如果緩沖系統(tǒng)失效或維護不當，會導致電梯產生明顯的振動和噪音。⑤維護保養(yǎng)不到位。對于電梯而言，定期的維護保養(yǎng)對確保其正常運行及減少振動和噪聲至關重要。本文旨在對不同樓層受電梯影響房間的噪聲與振動環(huán)境水平進行測量、分析和評價。

1 室內噪聲級測量

本次測量對象為合肥廬陽區(qū)某一小區(qū)樓棟，該樓棟共18 層，2 個單元，每單元2 戶，共用1 部電梯，底層為架空層，02戶與03戶次臥共用隔墻，且緊鄰電梯井，戶型圖如圖1所示。

圖1 住宅平面圖

根據(jù)《民用建筑隔聲設計規(guī)范》（GB 50118-2010）[2]要求以及樓層數(shù)量及位置，確定在2 單元04 戶偶數(shù)層進行布點，共9 個測量點。測量高度為距地面1.5m，距離各反射面大于1.2m。本次測量儀器采用AWA6291 型實時信號分析儀，儀器精度為1 級。測量在晝間和夜間較為安靜時段進行，測量方法依據(jù)《民用建筑隔聲設計規(guī)范》（GB 50118-2010）附錄A，測量從運行過程開始到結束這個時段的等效連續(xù)A 計權聲級。每個測點測量5 個向上運行過程和5 個向下的運行過程（打開并立即關閉電梯門—立即啟動—運行—停止—打開并立即關閉電梯門），并將各測點的所有測量值進行能量平均，計算結果修約到個數(shù)位。測量結果如表1所示。

表1 室內噪聲級檢測結果（單位：dB（A））

根據(jù)《民用建筑隔聲設計規(guī)范》（GB 50118-2010）中第4.1.1 條要求，“晝間臥室內的等效連續(xù)A 聲級不應大于45dB，夜間臥室內的等效連續(xù)A 聲級不應大于37dB?！备鶕?jù)表1 可知，所測房間晝間室內噪聲級最大為42dB，1804 戶次臥距離電梯最近，但室內噪聲級并未超過42dB，晝間臥室室內噪聲受周圍環(huán)境噪聲影響大于電梯運行時的噪聲。夜間室內噪聲級最大的為1804 戶與1604戶次臥，都為36dB。隨樓層的降低，室內噪聲級也隨之降低，但降幅較小，夜間環(huán)境噪聲小于電梯運行時的噪聲，此時電梯運行時的噪聲為影響室內噪聲級的主要因素。此次測量的各樓層晝間和夜間電梯室內噪聲級均符合標準要求，但在測量過程中，電梯運行噪聲明顯，尤其是夜間，給人的主觀感覺較差。這是因為電梯運行時產生的噪聲多為低頻窄帶噪聲，而等效A 聲級的算法對低頻噪聲加權較小，這也就造成室內噪聲級測量結果符合標準要求。為了較為合理地評價此類噪聲，將對室內振動及結構噪聲[3]進行測量。

2 結構噪聲及振動測量

由于振動產生的結構噪聲以低頻窄帶噪聲為主，而A 計權網絡對低頻聲級又做了很大的衰減修正。因此本文對由于振動產生的結構噪聲的測量和評價量為倍頻程中心頻率31.5～250Hz 范圍的分頻等效聲級，該聲級為未經任何計權的倍頻帶等效聲級。

而對于電梯產生的振動，由于電梯為可控振動源，測量時可以讓電梯一直保持運行狀態(tài)，而且這種狀態(tài)在電梯運行高峰期也常常存在，因此也應采用振動等效值作為評價量。依據(jù)從嚴評價原則，在電梯產生振動進行測量時，應使電梯一直保持運行狀態(tài)。

本次測量結構噪聲采用的儀器為實時信號分析儀（型號為AW A6291），精度為1 級，振動測量采用的儀器為噪聲振動分析儀（型號為AHAI6256）。此次測量在1804 戶次臥各設置了一個結構噪聲測點和一個振動測點，儀器均放置在室內中央，測量時戶內所有門窗均處于關閉狀態(tài)，測量前后儀器均被校準。結構噪聲經背景噪聲修正后測量結果如表2，Z 振級等效值（VLZeq）現(xiàn)場測量結果如表3所示。

表2 1/1倍頻程結構噪聲限值（Leq,f）測量結果（單位：dB）

表3 Z振級等效值（VLZeq）測量測量（單位：dB）

根據(jù)標準《住宅建筑室內振動限值及其測量方法》（GB/T 50355-2018）[4]的要求，為確保居住者有較好的居住環(huán)境，將限值定為兩級，一級為適宜達到的限值，二級為在任何條件下都不得超過的限值。而從測量結果可以看出晝間和夜間各頻帶的結構噪聲超過了標準《住宅建筑室內振動限值及其測量方法》（GB/T 50355-2018）一級限值要求，在63Hz 和125Hz 下的晝間和夜間噪聲均超過了二級限值的要求，房間的結構噪聲不符合標準要求。1804 次臥晝間和夜間Z 振級等效值（VLZeq）分別為80dB和75dB，而依據(jù)《建筑環(huán)境通用規(guī)范》（GB 55016-2021）[5]要求，睡眠類功能房間晝間和夜間Z 振級等效值（VLZeq）分別不得超過78dB 和75dB，1804 次臥晝間測量值不符合標準要求，而夜間剛達到標準值。為了更加詳細地了解振動特性，對1/3 倍頻程鉛垂向振動加速度級（VALZeq,f）進行測量，結果如圖2 所示。圖2 中晝間與夜間的標準限值為虛線、實測值為實線。晝間各頻率的數(shù)值大部分都在標準值之上，僅少部分符合要求，而夜間各頻率數(shù)值較晝間均有所下降，但也有部分頻率超過了標準限值。

圖2 晝間和夜間1/3倍頻程鉛垂向振動加速度級（VALZeq,f）

本節(jié)對電梯運行時的結構噪聲和振動進行了測量，所測房間1/1 倍頻程結構噪聲限值（Leq,f）以及晝間Z振級等效值（VLZeq）不符合標準要求，也表明影響此類房間室內聲環(huán)境的主要因素不是室外環(huán)境噪聲，而是建筑內部設備運行產生的振動及結構噪聲。

3 住宅電梯振動與噪聲控制方法

住宅電梯振動與噪聲通過以下途徑傳播[6]。①直接傳導。振動和噪聲可以通過電梯的結構傳導到建筑物的樓層和墻壁上。這種傳導方式會使樓層和墻壁上產生振動和噪聲。②空氣傳播。電梯運行時產生的振動和噪聲可以通過空氣傳播到周圍的環(huán)境中。這種傳播方式會使電梯附近的空氣中產生振動和噪聲，并可以傳播到其他房間和樓層。③結構共振。某些樓層或墻壁的結構可能會與電梯的振動頻率產生共振。當電梯運行時，振動會激發(fā)共振頻率，使樓層或墻壁產生更大的振動和噪聲。④機械傳導。電梯的機械部件運行時會產生振動和噪聲。這些振動和噪聲可以通過機械部件與電梯結構相連，通過傳導方式傳播到其他部位。

住宅電梯振動與噪聲控制方法主要從以下六個方面進行。

①結構設計：在電梯井道和機房的設計中，應當考慮選擇適當?shù)慕Y構材料和隔音材料，隔音材料包括吸音板、隔音窗、吸音墊等，用于降低聲波的傳遞和反射，減少振動和噪聲的傳播。

②懸掛系統(tǒng)設計：選用高質量的懸掛系統(tǒng)，如液壓懸掛系統(tǒng)、鋼絲繩懸掛系統(tǒng)等，可以減少因懸掛系統(tǒng)引起的振動。此外，還可以在懸掛系統(tǒng)中添加減振器或吸振器，它們可以吸收和消散振動能量，從而減少振動和噪聲。

③導軌和導軌襯托：為了減少振動和噪聲傳遞，導軌和導軌襯托的設計應采用高質量的材料，并采取相應的減振措施，如橡膠減振墊、減振塊等。此外，導軌的安裝應保證嚴密剛固，避免產生共振和共鳴。

④門系統(tǒng)：電梯門在開啟和關閉時會產生振動和噪聲。為了降低噪聲，電梯門的設計應確保良好的密封性能。采用密封膠條或橡膠減振墊等密封材料，可以有效地減少噪聲的傳遞。

⑤機房隔音：為了減少機房噪聲的傳播，可以采用隔音箱或隔音屏等設施來隔絕噪聲。此外，機房內的各種設備和管道應進行固定和緩沖處理，以減少因機械震動和振動引起的噪聲。

⑥系統(tǒng)調整和維護：合理調整電梯的加速度、減速度和停止位置，減少振動和噪聲。定期維護電梯設備，特別是懸掛系統(tǒng)、導軌和門系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)和修復可能引起振動和噪聲的問題，確保電梯運行平穩(wěn)。

綜上所述，通過科學的結構設計、選用高質量的組件、采用隔音和減振材料、合理調整系統(tǒng)參數(shù)以及定期維護，可以有效降低住宅電梯的振動和噪聲水平，提高居住環(huán)境的舒適性。

4 結論

住宅電梯振動與噪聲問題是影響居民生活質量的重要因素。通過測量受電梯影響房間的室內噪聲級、結構噪聲以及Z 振級，研究影響住宅室內聲環(huán)境的主要因素，并提出相關控制方法，可以有效地降低電梯的振動與噪聲水平，提升居民的生活品質。未來的研究還需進一步深入，探索更有效的控制手段，實現(xiàn)安靜舒適的住宅電梯運行環(huán)境。