淺談減震消能技術在地鐵上蓋物業中的應用

王偉

【摘要】隨著城市交通與經濟的發展，為滿足居住以及出行便利需求，逐漸涌現出越來越多的地鐵上蓋建筑（即“軌道+物業”），但地鐵站作為原有構筑物，在設計減震消能時可能沒有考慮后建的上蓋物業。地鐵運行產生的震動頻率傳到上部結構后影響建筑物結構穩定性，其噪音還對人體造成身體和心理的危害。

本文根據實際工程項目需求，在地鐵上蓋物業的基礎中安裝彈簧隔振器并設置隔振層，以保證上部結構的穩定性以及居住的舒適性。

【關鍵詞】地鐵上蓋;隔振器;減震消能

1、工程概況

1.1項目概況

深灣匯云中心三期工程位于南山區深圳灣片區，位于已建成深灣匯云中心一二期南側，為2棟商業別墅，共四層，總高度19.2m，總建筑面積20000㎡，抗震設防烈度為7度。整體結構設置于地鐵紅樹灣南站（9號線與11號線換乘站）站廳頂板上，地下一層為商業隔振層，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

三期新建結構與地鐵車站頂板通過可預緊鋼彈簧整體隔震系統連接，通過阻尼減震設計，將隔振系統的豎向固有頻率控制在3Hz～5Hz，使上部結構與地鐵車站柔性隔離，減少地鐵振動的傳遞。阻尼彈簧隔振器主要采用GPVM-8.8-S2K及GP-15.0-S2K型號，共設置241個。

2、震動影響機制與隔振消能原理

2.1震動影響機制

地鐵運行產生的振動和噪聲污染會影響結構穩定性和人的居住舒適性，影響機制如下：

地鐵進出站產生震動→通過構筑物向外傳播→誘發上部建筑物的二次震動和噪聲→超過上蓋建筑容許的震動閾值→結構開裂、脫落甚至破壞→降低建筑物的抗震強度。

其噪音還對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。

上蓋物業結構與地鐵車站頂板通過可預緊鋼彈簧整體隔震系統連接，通過阻尼減震設計，將隔振系統的豎向固有頻率控制在3Hz～5Hz，把上部結構與地鐵車站柔性隔離，減少地鐵振動和噪聲的傳遞。

2.3 隔振措施

目前針對軌道交通系統對上蓋建筑的隔振措施主要有兩個：振源隔振和建筑隔振。

2.3.1振源隔振

適用范圍：現有建筑，后有地鐵。

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

優勢：源頭處理，隔振更徹底;造價低，能保護大范圍建筑。

2.3.2建筑隔振

適用范圍：地鐵已運行，軌道無措施，后規劃建筑。

分級：高等級（固體阻尼鋼彈簧浮置板）;特殊等級（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：針對某個房間的地板。

（2）房中房：針對某個特殊的房間。

（3）建筑整體隔振：針對整個建筑（本工程采取該隔振方式）。

3、隔振器安裝流程

本項目設計的隔振器為可預緊式，隔振器安裝前先在工廠預緊，再支座墩放置防滑墊片→就位彈簧隔振器（預壓緊）→搭設模板→預埋鋼板→施工上部結構→松開預緊螺栓，再進行高度調節→隔振器調平→安裝完成。預緊后的隔振器在施工過程中呈剛性，因此上部結構可以按常規方法一樣施工，彈簧隔振器的具體安裝步驟如下：

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

（2）就位經過預壓縮的彈簧隔振器

彈簧隔振器可預壓縮，從而在樓房的整個建設期間，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壓縮性，才使方便地調整彈簧的高度成為可能，進而在必要時，更換整個彈簧隔振器。

（3）搭建模板，放置預埋鋼板，施工上部結構

隔振器施工完成后，在上方放置鋼結構預埋板，無埋板位置采用混凝土模板將上柱墩與下柱墩分離。

（4）待上部結構施工完成以后，松開預緊螺栓，再進行調平，安裝完成。

4、 噪音衰減

根據《城市區域環境振動標準》規定，居民與商業混合區噪音白天不大于75dB，夜間不大于72dB。而地鐵運行速度在15～30Km/h時沿底層或構筑物傳播的噪音達85dB，運行速度越高產生的噪音越大。而研究表明，噪音在65dB時對睡眠有影響;69dB時輕睡的人被驚醒;74dB時除酣睡的人，其他人將被驚醒;79dB時所有人都會被驚醒。

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80%～90%。由1/3倍頻程頻譜可知，在地鐵振動主頻段（30Hz以上）隔振層振動級可減少20～30dB，滿足規范要求。

5、頻率衰減

地鐵運行高頻段頻率達30～50Hz，低頻段頻率達10～15Hz。當頻率達31.5Hz～40Hz時，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行產生的震動在上部結構誘發二次振動，保護建筑結構穩定。

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

結語：

采用阻尼彈簧隔振器具有以下特點：

（1）減少地鐵運行傳到上部結構的震動，提高建筑物的穩定性。

（2）減少地鐵運行時產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度與超長的使用壽命，除了作為減震系統，還能作為建筑結構的底部支承。

（4）施工便利，用成品的隔振器直接安裝即可。

國內外地鐵上蓋物業并不常見，所以隔振消能施工技術推廣度并不高，目前主要應用在工業設備、發電設備、軌道交通以及橋梁等區域。但本工程條件特殊（直接置于地鐵站頂板上），上部結構功能為商業混合區和住宅，減震消能措施是必不可少的。通過三期工程隔振器的施工，體現了隔振消能技術在建筑中的重要性。

參考文獻：

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