摘　要　因为不能直接量测地铁环境中拟建建筑物的振动,介绍基于理论计算分析对地铁运行引起建筑物振动的评价方法。由于地铁隧道底面振动记录资料缺乏,量测困难;列车-轨道-地基系统的模拟不尽完善。针对上海地铁隧道正上方某拟建建筑物的振动问题,建立上部结构的刚性地基有限元模型,输入场地实测地面振动加速度激励,计算结构振动在时域内的响应。利用傅里叶变换,对结构时域内的响应进行频域分析,根据国家标准对地铁引起建筑物的振动做出评价,从而为地铁环境中建筑物防振设计提供依据。

　　关键词:地铁运行引起的振动,频域分析,振动加速度级,振动评价

　　近年来,随着经济的快速发展,城市规模不断扩大,人们对生活质量的要求日益提高。作为缓解大城市交通压力重要手段之一的地铁,距建筑物越来越近,有的就在建筑物正下方运行。地铁运行引起的振动虽不致造成建筑物结构破坏,但可能造成装饰物开裂脱落;较大振动会影响人的生理及生活[1];另外,势必影响精密仪器等对振动敏感设备的正常运行[2]。因此地铁振动对建筑物的影响引起人们越来越广泛的关注,也引起各国研究人员的高度重视[3,4]。

　　2005年,中华人民共和国建设部制定并发布了国家标准《住宅建筑室内振动限值及其测量方法标准》(以下简称标准)[5]。对于已建住宅建筑,根据现场实测资料,利用标准可方便地对建筑室内振动情况做出评价。而对于拟建建筑,无法进行现场量测。作者针对一拟建房屋,提出振动计算分析和评价方法。该方法主要基于理论计算分析,因而也可对房屋振动进行预测,为结构防、隔振设计等提供理论依据。

　　1 计算分析模型和输入激励

　　以一幢位于上海市一地铁线正上方的建筑物为研究对象,该建筑物建筑面积为3670m2;7层框架结构;结构混凝土强度等级为C35。

　　1·1 计算分析模型

　　建立包括隧道、地基土和上部结构等的整体模型来计算分析地铁运行环境中建筑物的振动,似乎符合工程实际。但由于地铁运行引起轨道地基振动的资料较少,量测也不方便;目前已有的列车-轨道系统的动力分析模型也不尽合理;土-结构相互作用分析中存在许多不确定性[6],土的复杂特性和计算范围等的限制,计算分析时较难真实模拟地基土。目前,在计算分析地铁引起振动时,很少建立整体分析模型[7,8]。作者建立上部结构的刚性地基模型,利用现场量测的地面振动加速度作为输入激励,计算分析结构振动响应。取所述工程中与地铁行驶方向垂直轴线上的一榀典型框架,建立二维刚性地基模型,见图1。

　　1·2 输入激励

　　作者会同有关人员量测了工程所在地地铁隧道正上方地面振动加速度时程。获得A测点的两组记录(记为A1、A2)和B测点的一组记录(记为B),其中每组记录包括x(垂直隧道轴线的水平方向)、y(竖向)和z(顺隧道轴线的水平方向)三个方向的时程。本研究按二维问题计算分析,因此选取x和y方向的振动记录作为结构振动分析的输入加速度时程,分别记为A1x(t)、A1y(t)、A2x(t)A2y(t)、Bx(t)和By(t),其中A1x(t)、A1y(t)的时程曲线和傅里叶幅值谱如图2~图5,因篇幅有限,数据和其他图形未列出。按不同地面振动加速度输入方式分6种工况分别计算分析地铁振动引起所述工程的动力反应,6种计算工况如表1所示,表中“+”号表示同时输入x、y两个方向的地面振动加速度。

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