【摘要】上海嘉定區(qū)某高層住宅1號樓發(fā)生房屋搖晃，為此對1號樓進(jìn)行房屋安全檢測。本報告對1號樓除了進(jìn)行材性抽檢、房屋傾斜測量等現(xiàn)場檢測外，還對房屋搖晃情況及周圍環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并進(jìn)行現(xiàn)場振動測試。根據(jù)上述現(xiàn)場檢測結(jié)果進(jìn)行結(jié)果計算、分析了房屋搖晃的原因，提出了相應(yīng)的處理方案。
1.檢測概述
上海嘉定區(qū)某高層住宅1號樓是一幢12層（帶閣樓層）的鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)住宅樓，房屋平面呈矩形狀，房屋長約41.85m，寬約14.45m，總建筑面積約5463㎡。由于1號樓的部分居民反映房屋搖晃，尤其是頂層的居民因房屋搖晃引起身體不適，為查找房屋搖晃的原因，并確保該房屋的結(jié)構(gòu)安全和正常使用，上海廠房檢測站受托對1號樓進(jìn)行房屋安全檢測。
廠房檢測站檢測工程師于2019年4月～6月期間多次到現(xiàn)場對1號樓進(jìn)行檢測和振動測試，根據(jù)檢測和振動測試結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算分析，查找1號樓搖晃原因并提出相應(yīng)的處理方法。
2.房屋概況
3.現(xiàn)場檢測情況
根據(jù)原施工圖，經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查核對，1號樓建筑、結(jié)構(gòu)與原施工圖基本吻合（除個別住戶裝修時將局部墻體改動外）。
現(xiàn)場采用回彈法對構(gòu)件混凝土強度進(jìn)行抽檢，檢測結(jié)果表明：混凝土有不同程度的碳化，混凝土強度達(dá)到原設(shè)計要求。
經(jīng)現(xiàn)場檢測，1號樓除局部墻體粉刷開裂、局部散水與墻體拉開外，該房屋各結(jié)構(gòu)構(gòu)件完好無損。
3.1房屋沉降情況調(diào)查及傾斜測量
由于無任何的原始沉降觀測資料，所以1號樓建造至今的總沉降量無法測得?，F(xiàn)場檢測未發(fā)現(xiàn)房屋有因不均勻沉降引起的任何開裂受損現(xiàn)象。
采用經(jīng)緯儀對房屋所能測到的角部均進(jìn)行傾斜觀測，目前房屋的最大傾斜率為0.74‰（包括了房屋原始施工的垂直度誤差在內(nèi)），其值小于規(guī)范允許值4‰。
3.2房屋搖晃情況及周圍環(huán)境的現(xiàn)場調(diào)查
現(xiàn)場調(diào)查時，部分住戶反映的主要情況如下：
?。?）2017年年初入住后就感到該房屋有輕微晃動，2018年開始感到房屋晃動加劇。
（2）房屋每天幾乎持續(xù)在晃動，但每天24個小時中約有1～2小時房屋不晃動（不晃動的具體時間晝夜不確定）。
?。?）房屋有時晃動較大，持續(xù)時間有時1～2小時，有時4～5小時不定。
?。?）房屋南北向搖晃，致使住戶家里的吊燈來回晃動不停、盆里的水會溢出、魚缸里的水來回晃動、坐在房間的沙發(fā)上更感到搖晃明顯等。
在房屋結(jié)構(gòu)構(gòu)件完好無損的情況下，要分析房屋搖晃的原因，需先調(diào)查1號樓周邊的環(huán)境等情況，調(diào)查到的主要情況如下：
（1）在1號樓南邊約800m處是A石材廠，該石材廠在該住宅小區(qū)建造之前于2000年建成投產(chǎn)，并有4臺從意大利進(jìn)口的BM系列大型鋸石機；
?。?）位于1號樓西北方向約1.4公里處是另一家B石材廠，該廠有2臺大型鋸石機；
?。?）1號樓周邊是滬寧高速公路等。
4.現(xiàn)場振動測試
為了查找1號樓搖晃的原因，對該房屋進(jìn)行振動測試。
4.1振動測試及分析用的儀器
本次振動測試采用美國KINEMETRICS公司的ALTUSK2強震儀。該強震儀集傳感器、數(shù)據(jù)采集、記錄裝置、電源于一體，具有靈敏度高、數(shù)據(jù)可靠的特點。傳感器為力平衡式傳感器，自振頻率為50Hz。傳感器的動態(tài)范圍：0.01~50Hz范圍內(nèi)為135dB，0.01～20Hz范圍內(nèi)大于145dB，數(shù)據(jù)采集的動態(tài)范圍為110dB。
4.2測試工況、測點布置、測試的時間及周圍環(huán)境等
5.數(shù)據(jù)處理及分析
5.1譜特性分析
5.2振動測試分析
?。?）1號樓各測點的Z振級可見，在工況2時，1號樓超出了《城市區(qū)域環(huán)境振動標(biāo)準(zhǔn)》GB10070-88規(guī)定的城市居民區(qū)晝間Z振級標(biāo)準(zhǔn)值VLz為70dB的要求，即1號樓不滿足《城市區(qū)域環(huán)境振動標(biāo)準(zhǔn)》GB10070-88的要求。
?。?）實測房屋的自振頻率：縱向為1.367Hz，橫向為1.465Hz。實測A石材廠鋸石機工作頻率為1.468Hz。1號樓的自振頻率與A石材廠鋸石機工作頻率相一致，兩者會產(chǎn)生共振效應(yīng)。
?。?）從各測點的振動加速度反應(yīng)幅值可見，在A石材廠鋸石機工作（工況2）的情況下。1號樓南北向晃動，尤其是房屋頂部幾層晃動明顯。
6.結(jié)構(gòu)驗算
6.1抗震設(shè)防、荷載和材料強度取值、結(jié)構(gòu)分析軟件
（1）1號樓抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度為0.10g，設(shè)計地震第一組，場地土類別為上海Ⅳ類。結(jié)構(gòu)抗震等級：剪力墻抗震等級為三級。
?。?）本次結(jié)構(gòu)驗算的荷載及材料強度取值是根據(jù)提供的圖紙資料、現(xiàn)場檢測的結(jié)果及《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009。
?。?）本次采用軟件中對該房屋主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗算。
6.2結(jié)構(gòu)驗算結(jié)果
?。?）結(jié)構(gòu)自振周期：在地震作用下，結(jié)構(gòu)第一扭轉(zhuǎn)周期（0.8200s）與第一平動周期（0.9233s）之比為0.89，小于0.90，滿足規(guī)范要求。結(jié)構(gòu)前兩階頻率為縱向1.083Hz、橫向1.141Hz。
與實測的前兩階頻率相比，由于計算中未考慮填充墻對結(jié)構(gòu)剛度的影響，所以前兩階頻率的計算值偏小。
?。?）剪重比：表6-2數(shù)據(jù)表明：X、Y方向各樓層剪重比均大于1.6%，滿足規(guī)范要求。
?。?）有效質(zhì)量參與系數(shù)：表6-3數(shù)據(jù)表明：X、Y方向有效質(zhì)量參與系數(shù)均大于90%，滿足規(guī)范要求。
?。?）最大層間位移角：X、Y方向樓層最大層間位移角見表6-4。表6-4數(shù)據(jù)表明：X、Y方向樓層最大彈性層間位移角均小于1/1000，滿足規(guī)范要求。
?。?）樓層最大位移與樓層平均位移之比及最大層間位移與平均層間位移之比的最大值見表6-5。
表6-5數(shù)據(jù)表明：X、Y方向樓層最大位移與平均位移之比、最大層間位移與平均層間位移之比的最大值均小于1.2，屬于平面扭轉(zhuǎn)規(guī)則。
（6）結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力
計算結(jié)果表明，1號樓的結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力均滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。
7.房屋晃動原因分析
根據(jù)現(xiàn)場檢測調(diào)查、振動測試和結(jié)構(gòu)計算分析結(jié)果，得到的主要結(jié)果如下：
（1）1號樓房屋完好無損。
?。?）結(jié)構(gòu)計算結(jié)果表明：1號樓的結(jié)構(gòu)構(gòu)件均滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。
?。?）在1號樓南邊約800m處是A石材廠，該廠內(nèi)有4臺大型鋸石機（據(jù)介紹一般同時工作不超過兩臺）。在1號樓西北方向約1.4公里處是B石材廠，
該廠內(nèi)有2臺大型鋸石機。
?。?）振動測試的2019年4月15日，住戶（非常疑惑地）說：“……今天房子怎么就不晃動了……”。后了解到的情況是：當(dāng)天A石材廠讓電停產(chǎn)。
?。?）在A石材廠北側(cè)地坪處，測到的前兩階振動頻率為：1.56Hz（橫向），2.93Hz（縱向）。查閱該廠鋸石機的有關(guān)資料可知，鋸石機工作頻率為90次/分鐘，即1.5Hz，在現(xiàn)場實地觀察到鋸石機工作頻率為1.468Hz。
（6）測到的1號樓結(jié)構(gòu)的自振頻率為：1.367Hz（縱向），1.465Hz（橫向）。
?。?）2019年5月23日上午進(jìn)行A石材廠鋸石機工作（不工作）與房屋晃動相關(guān)情況的觀察試驗。試驗結(jié)果表明：當(dāng)兩臺鋸石機同時工作時，1號樓內(nèi)水盆中水面晃動起降幅度約為10～20mm；當(dāng)一臺鋸石機工作時，水盆中水面晃動起降幅度約為6～10mm；當(dāng)兩臺鋸石機全部停止工作后，水面晃動起降幅度約為1～2mm。由此可見，1號樓晃動與鋸石機工作有關(guān)。
在兩臺鋸石機均停止工作的情況下，房屋仍有輕微晃動，這與鄰近高速公路及較遠(yuǎn)處的B石材廠等周圍環(huán)境有關(guān)，但由這些引起的房屋晃動是輕微的。
綜上所述，經(jīng)分析可知：A石材廠鋸石機工作頻率與1號樓房屋結(jié)構(gòu)自振頻率基本一致，兩者會產(chǎn)生共振，1號樓的搖晃主要是由此引起的。
8.結(jié)論
?。?）現(xiàn)場房屋檢測結(jié)果
1）1號樓建筑結(jié)構(gòu)與原施工圖基本吻合；材料強度檢測結(jié)果表明：混凝土強度達(dá)到原設(shè)計的要求；該房屋能檢測到的各結(jié)構(gòu)構(gòu)件均完好無損。
2）據(jù)傾斜測量結(jié)果，房屋的最大傾斜率為0.74‰（包括房屋原始施工的垂直度誤差在內(nèi)），小于規(guī)范允許值4‰。
由于無任何的原始沉降觀測資料，所以1號樓建造至今的總沉降量無法測得。現(xiàn)場檢測未發(fā)現(xiàn)房屋有因不均勻沉降引起的任何開裂受損現(xiàn)象，可以推斷房屋總沉降量是不大的，該房屋地基基礎(chǔ)是安全的。
?。?）振動測試主要結(jié)果
1）在工況2時（即A石材廠鋸石機工作時），1號樓超出了《城市區(qū)域環(huán)境振動標(biāo)準(zhǔn)》GB10070-88規(guī)定的城市居民區(qū)晝間Z振級標(biāo)準(zhǔn)值VLz為70dB的要求，即1號樓不滿足《城市區(qū)域環(huán)境振動標(biāo)準(zhǔn)》GB10070-88。
2）實測1號樓的自振頻率：縱向為1.367Hz，橫向為1.465Hz。實測A石材廠鋸石機工作頻率為1.468Hz。1號樓的橫向自振頻率與A石材廠鋸石機工作頻率相一致，兩者會產(chǎn)生共振效應(yīng)。
3）在A石材廠鋸石機工作情況下，1號樓房屋頂部幾層南北向晃動明顯。
?。?）結(jié)構(gòu)驗算結(jié)果：1號樓房屋結(jié)構(gòu)構(gòu)件均滿足規(guī)范的要求。
?。?）房屋晃動的原因分析
根據(jù)對現(xiàn)場檢測調(diào)查、振動測試和結(jié)構(gòu)計算結(jié)果的分析，A石材廠鋸石機工作頻率與1號樓房屋結(jié)構(gòu)橫向自振頻率基本一致，兩者會產(chǎn)生共振，1號樓的搖晃主要是由此引起的。
?。?）1號樓房屋完好無損，房屋結(jié)構(gòu)是安全的。
?。?）由于1號樓不滿足《城市區(qū)域環(huán)境振動標(biāo)準(zhǔn)》GB10070-88的要求，應(yīng)采取有效的措施，確保1號樓的正常使用。
9.整改處理方案
綜合考慮各種因素的影響，整改處理方案如下：
?。?）改變振源石機的工作頻率
根據(jù)A石材廠鋸石機的工作性能，作相應(yīng)的整改處理，例如：鋸石機基礎(chǔ)作隔震處理；調(diào)整鋸石機的位置或方向；該廠周邊做減震措施等。
?。?）調(diào)整改變1號樓的自振頻率
為防止1號樓與A石材廠鋸石機產(chǎn)生共振，可調(diào)整改變1號樓的自振頻率。該方案應(yīng)確保1號樓的結(jié)構(gòu)安全和正常使用，其做法是：局部增設(shè)TMD裝置、增加或減少1號樓房屋中的墻體數(shù)量、房屋增層（增建1～2層）。通過增加或減少房屋的側(cè)向剛度，以改變房屋的自振周期，達(dá)到避免共振的目的。
（3）振源的拆除：廠房的搬遷。
