秦龍飛，陳善龍

摘 要：隨著高層建筑和超高層建筑越來越多，機(jī)械振動問題也逐漸成為影響建筑工程安全和舒適性的重要因素?；诖?，研究建筑工程中機(jī)械振動控制策略，包括振動源控制、結(jié)構(gòu)控制和基礎(chǔ)控制等方面。通過對國內(nèi)外相關(guān)研究的分析和總結(jié)，提出了一些有效的控制方法和策略，并對其進(jìn)行了詳細(xì)的討論和分析。

關(guān)鍵詞：建筑工程；機(jī)械振動；控制策略；振動源控制；結(jié)構(gòu)控制；基礎(chǔ)控制

中圖分類號：TU352.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2024）05-0034-03

0 引言

隨著建筑高度的增加，機(jī)械振動問題逐漸成為影響建筑工程安全和舒適性的重要因素。機(jī)械振動可能導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的疲勞損傷、降低建筑物的使用壽命，甚至引發(fā)結(jié)構(gòu)破壞。因此，研究建筑工程中機(jī)械振動的控制策略具有重要的理論和實際意義。

1 振動源控制策略

振動源控制是通過減少或消除振動源來控制機(jī)械振動的方法。在建筑工程中，振動源主要包括機(jī)器設(shè)備、交通工具和自然環(huán)境等。為了減少振動源對建筑物的影響，可以采取以下3點控制策略。

1.1 合理布局建筑物的機(jī)器設(shè)備

在建筑物的設(shè)計和施工過程中，應(yīng)合理布局機(jī)器設(shè)備，盡量減少其對建筑物的影響?？梢酝ㄟ^采用減振支架、隔振墊等方法來減少機(jī)器設(shè)備的振動傳遞到建筑物上。通過以下4種方法，合理布局建筑物的機(jī)器設(shè)備，降低振動源對建筑物的影響，提高建筑物的安全和舒適性。

1.1.1 分離振動源

將振動源與其他部分隔離開來，避免振動源的振動直接傳遞到整個建筑物。例如，將電梯、空調(diào)機(jī)組等振動較大的設(shè)備單獨(dú)設(shè)置在一個區(qū)域，或者使用減振支架、隔振墊等方法來減少機(jī)器設(shè)備的振動傳遞到建筑物上。

1.1.2 考慮建筑物自振特性

在布局機(jī)器設(shè)備時，應(yīng)考慮建筑物的自振特性和機(jī)器設(shè)備的振動特性，盡量使機(jī)器設(shè)備的振動頻率與建筑物的自振頻率錯開，以減少振動源對建筑物的影響。

1.1.3 優(yōu)化建筑物的隔振系統(tǒng)

在建筑物的設(shè)計和施工過程中，可以采用一些隔振措施，如隔振樁、隔振基礎(chǔ)等，來減少振動源對建筑物的影響。在布局機(jī)器設(shè)備時，應(yīng)充分考慮這些隔振措施的設(shè)置，使機(jī)器設(shè)備與隔振系統(tǒng)合理配合，達(dá)到最佳的隔振效果。

1.1.4 考慮周邊環(huán)境的影響

在布局機(jī)器設(shè)備時，還應(yīng)考慮周邊環(huán)境的影響，如交通、天氣等因素。例如，盡量避免將振動源設(shè)備設(shè)置在靠近道路、地鐵等振動源較強(qiáng)的區(qū)域，以減少外部振動對建筑物的影響。

1.2 控制交通工具的影響

在建筑物周圍的道路和交通設(shè)施設(shè)計中，應(yīng)考慮采取減振措施，如使用減振材料、減振墊等，以減少交通工具對建筑物的影響。通過以下4種方法，可以有效地控制交通工具對建筑物的影響，提高建筑物的安全和舒適性。

1.2.1 采用減振材料和減振墊

在建筑物的基礎(chǔ)部分采用減振材料和減振墊，可以有效地減少交通工具對建筑物的影響。這些材料和墊子可以消耗振動能量，降低振動傳遞到建筑物上的程度。

1.2.2 設(shè)置隔振樁或隔振基礎(chǔ)

在建筑物的基礎(chǔ)部分設(shè)置隔振樁或隔振基礎(chǔ)，可以有效地減少交通工具通過地基傳遞到建筑物上的振動。這些隔振裝置可以改變建筑物的自振頻率和阻尼比，降低振動傳遞到建筑物上的程度。

1.2.3 合理規(guī)劃建筑物與交通設(shè)施的距離

在建筑物的設(shè)計和規(guī)劃過程中，應(yīng)盡量增加建筑物與交通設(shè)施之間的距離，以減少交通工具對建筑物的影響。此外，還可以考慮設(shè)置綠化帶、隔音墻等隔離措施，以減少交通工具的振動對建筑物的影響。

1.2.4 采用地基處理技術(shù)

采用地基處理技術(shù)可以改善地基的承載能力和抗震性能。例如，采用地基加固、地基減震等方法，可以有效地降低地基的振動傳遞到建筑物上。

1.3 采用隔振措施

在建筑物的基礎(chǔ)部分采用隔振措施，如隔振樁、隔振基礎(chǔ)等，可以有效地減少振動源對建筑物的影響。

1.3.1 隔振支架和隔振墊

在建筑物中的機(jī)器設(shè)備和結(jié)構(gòu)之間安裝隔振支架和隔振墊，可以有效地減少振動傳遞。這些隔振裝置通常由彈性材料制成，能夠吸收和消耗振動能量，從而降低振動對建筑物的影響。

具體有以下5點措施：①隔振支架和隔振墊。在建筑物中的機(jī)器設(shè)備和結(jié)構(gòu)之間安裝隔振支架和隔振墊，可以有效地減少振動傳遞。這些隔振裝置通常由彈性材料制成，能夠吸收和消耗振動能量，從而降低振動對建筑物的影響。②隔振基礎(chǔ)。隔振基礎(chǔ)是一種特殊的基礎(chǔ)設(shè)計，旨在減少振動從機(jī)器設(shè)備傳遞到地基。這種基礎(chǔ)通常包括彈性層，如彈簧或橡膠層，以提高對振動的隔離效果。③減振隔離裝置。減振隔離裝置是一種用于隔離振動傳遞的裝置，如減振隔離器、橡膠隔離器等。這些裝置可以安裝在建筑物的結(jié)構(gòu)和機(jī)器設(shè)備之間，以減少振動的傳遞[1]。④浮筏式基礎(chǔ)。浮筏式基礎(chǔ)是一種特殊的基礎(chǔ)設(shè)計，用于減少振動傳遞到建筑物。它通過將建筑物的基礎(chǔ)整體抬高，使其浮在彈性墊層上，從而減少振動的傳遞。⑤隔振井和隔振溝。在建筑物周圍設(shè)置隔振井和隔振溝，可以有效地減少振動傳遞到建筑物。這些隔振井和隔振溝通常用于隔離地下交通工具（如地鐵、隧道）的振動。

2 結(jié)構(gòu)控制策略

結(jié)構(gòu)控制是通過改變建筑物的結(jié)構(gòu)特性來控制機(jī)械振動的方法。在建筑工程中，可以采取以下3點控制策略。

2.1 優(yōu)化建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計

在建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，可以采用一些抗震性能良好的結(jié)構(gòu)形式，如框架結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等，還可以通過調(diào)整建筑物的自振頻率和阻尼比來降低其對振動的敏感性。

第一，選擇合適的結(jié)構(gòu)體系。根據(jù)建筑物的使用功能和環(huán)境條件，選擇合適的結(jié)構(gòu)體系，如框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等。不同的結(jié)構(gòu)體系具有不同的抗震性能，合理選擇結(jié)構(gòu)體系可以有效地減少振動對建筑物的影響。

第二，合理布置建筑物的空間布局。建筑物的空間布局對結(jié)構(gòu)的抗震性能有重要影響。通過合理布置房間和走廊，避免大規(guī)模的開洞和懸挑，可以提高建筑物的整體抗震性能。此外，還應(yīng)考慮建筑物的立面剛度分布，避免剛度突變，以減少振動引起的結(jié)構(gòu)響應(yīng)。

第三，考慮建筑物的自振特性。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)考慮建筑物的自振特性和機(jī)器設(shè)備的振動特性，使建筑物的自振頻率與機(jī)器設(shè)備的振動頻率錯開，以減少振動源對建筑物的影響。

第四，采用合理的構(gòu)件尺寸和材料。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)采用合理的構(gòu)件尺寸和材料，以提高建筑物的抗震性能。合理選擇構(gòu)件的截面形狀和尺寸，可以提高構(gòu)件的抗彎、抗剪能力，減少振動對建筑物的影響。此外，選擇合適的建筑材料，如高強(qiáng)度鋼材、高性能混凝土等，也可以提高建筑物的抗震性能。

第五，考慮地震效應(yīng)和風(fēng)效應(yīng)的影響。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)考慮地震效應(yīng)和風(fēng)效應(yīng)的影響，采用相應(yīng)的抗震和抗風(fēng)設(shè)計措施，以提高建筑物的抗震性能。這包括合理設(shè)置抗震縫、采用抗風(fēng)構(gòu)件等。

2.2 采用阻尼器

在建筑物的結(jié)構(gòu)中設(shè)置阻尼器，可以有效地消耗振動能量，降低建筑物的振動響應(yīng)。阻尼器可以根據(jù)需要選擇不同類型和規(guī)格，以適應(yīng)不同場合的需求。

第一，選擇合適的阻尼器類型。根據(jù)建筑物的具體情況和振動特性，選擇合適的阻尼器類型。常見的阻尼器類型包括摩擦阻尼器、橡膠阻尼器、金屬阻尼器和液壓阻尼器等。每種阻尼器都有其獨(dú)特的特點和適用場合，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)實際需求選擇最合適的阻尼器。

第二，確定阻尼器的規(guī)格和數(shù)量。根據(jù)建筑物的振動分析和設(shè)計要求，確定阻尼器的規(guī)格和數(shù)量。這需要考慮建筑物的結(jié)構(gòu)形式、尺寸、材料和振動特性等因素。通過合理選擇阻尼器的規(guī)格和數(shù)量，可以確保建筑物具有足夠的阻尼能力來消耗振動能量。

第三，合理布置阻尼器的位置。在建筑物的結(jié)構(gòu)中合理布置阻尼器的位置，可以提高阻尼器的控制效果。這需要根據(jù)建筑物的振動傳遞路徑和受力狀況來確定阻尼器的安裝位置。通常，阻尼器應(yīng)安裝在建筑物的關(guān)鍵部位，如梁、柱、墻體等，以最大限度地減少振動傳遞。

第四，考慮阻尼器的耐久性和可靠性。在選擇和布置阻尼器時，應(yīng)考慮其耐久性和可靠性。阻尼器應(yīng)能夠承受預(yù)期的荷載和振動，并在長期使用中保持良好的工作性能。此外，阻尼器的安裝和維護(hù)也應(yīng)簡單方便，以確保其長期穩(wěn)定運(yùn)行。

第五，阻尼器的測試和驗證。在工程實踐中，應(yīng)對采用的阻尼器進(jìn)行測試和驗證，以確認(rèn)其性能是否符合設(shè)計要求。這包括對阻尼器的靜態(tài)和動態(tài)性能進(jìn)行測試，以及對其在實際振動環(huán)境中的效果進(jìn)行驗證。通過這些測試和驗證，可以確保阻尼器的控制效果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

2.3 采用減震隔震技術(shù)

在建筑物的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)之間設(shè)置減震隔震裝置，如減震墊、隔震支座等，可以有效地減少振動源對建筑物的影響。這些裝置可以改變建筑物的自振頻率和阻尼比，降低振動傳遞到建筑物上的程度。減震隔震裝置如圖1所示。

第一，選擇合適的減震隔震裝置。根據(jù)建筑物的具體情況和振動特性，選擇合適的減震隔震裝置。常見的減震隔震裝置包括減震墊、隔震支座、減震隔離器和浮筏式基礎(chǔ)等。每種裝置都有其獨(dú)特的特點和適用場合，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)實際需求選擇最合適的減震隔震裝置。

第二，確定減震隔震裝置的規(guī)格和數(shù)量。根據(jù)建筑物的振動分析和設(shè)計要求，確定減震隔震裝置的規(guī)格和數(shù)量。這需要考慮建筑物的結(jié)構(gòu)形式、尺寸、材料和振動特性等因素。通過合理選擇減震隔震裝置的規(guī)格和數(shù)量，可以確保建筑物具有足夠的減震隔震能力來減少振動傳遞。

第三，合理布置減震隔震裝置的位置。在建筑物的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)之間合理布置減震隔震裝置的位置，可以提高減震隔震效果。這需要根據(jù)建筑物的振動傳遞路徑和受力狀況來確定減震隔震裝置的安裝位置。通常，減震隔震裝置應(yīng)安裝在建筑物的關(guān)鍵部位，如柱、墻體和基礎(chǔ)等，以最大限度地減少振動傳遞。

3 基礎(chǔ)控制策略

基礎(chǔ)控制是通過控制建筑物基礎(chǔ)的振動特性來控制機(jī)械振動的方法。在建筑工程中，可以采取以下2點控制策略。

3.1 采用深基礎(chǔ)

采用深基礎(chǔ)可以提高建筑物的穩(wěn)定性和抗震性能。深基礎(chǔ)可以將建筑物的重量均勻地傳遞到地基上，降低地基的振動響應(yīng)。

第一，選擇合適的深基礎(chǔ)類型。根據(jù)建筑物的荷載、地基條件和環(huán)境因素，選擇合適的深基礎(chǔ)類型。常見的深基礎(chǔ)類型包括樁基、沉井基礎(chǔ)、地下連續(xù)墻和巖石錨桿等。每種深基礎(chǔ)類型都有其獨(dú)特的優(yōu)點和適用場合，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)實際需求選擇最合適的基礎(chǔ)類型。

第二，確定深基礎(chǔ)的設(shè)計參數(shù)。在深基礎(chǔ)的設(shè)計過程中，需要確定基礎(chǔ)的設(shè)計參數(shù)，如樁徑、樁長、樁間距和地基承載力等。這些參數(shù)應(yīng)根據(jù)建筑物的荷載、地基條件和深基礎(chǔ)類型的特點進(jìn)行合理選取，以確?；A(chǔ)的穩(wěn)定性和抗震性能。

第三，考慮深基礎(chǔ)的施工方法。在深基礎(chǔ)的施工過程中，應(yīng)考慮施工方法和施工技術(shù)。根據(jù)不同的深基礎(chǔ)類型和地質(zhì)條件，選擇合適的施工方法，如鉆孔樁、沉井施工、地下連續(xù)墻施工和巖石錨桿施工等。合理的施工方法可以確保深基礎(chǔ)的施工質(zhì)量和安全[2]。

3.2 采用地基處理技術(shù)

地基處理技術(shù)可以改善地基的承載能力和抗震性能。例如，采用地基加固、地基減震等方法，可以有效地降低地基的振動傳遞到建筑物上。

第一，選擇合適的地基處理方法。根據(jù)建筑物的荷載、地基條件和環(huán)境因素，選擇合適的地基處理方法。常見的地基處理方法包括壓實、固結(jié)、置換、預(yù)壓和排水等。每種地基處理方法都有其獨(dú)特的優(yōu)點和適用場合，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)實際需求選擇最合適的地基處理方法。

第二，確定地基處理的設(shè)計參數(shù)。在地基處理的設(shè)計過程中，需要確定地基處理的設(shè)計參數(shù)，如處理深度、處理范圍和處理材料等。這些參數(shù)應(yīng)根據(jù)建筑物的荷載、地基條件和地基處理方法的特點進(jìn)行合理選取，以確保地基處理的效果和安全性。

4 結(jié)束語

建筑工程中的機(jī)械振動問題對建筑物的安全和舒適性具有重要影響。本文通過對振動源、結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)等方面的控制策略進(jìn)行研究，提出了一些有效的控制方法和策略。在實際工程中，可以根據(jù)具體情況選擇適當(dāng)?shù)目刂撇呗?，以降低機(jī)械振動對建筑物的影響。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬清原.機(jī)械振動中的兩個問題[J].石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院學(xué)報， 1986（2）：202-206.

[2] 王大專.工程機(jī)械施工振動對某民宅的影響分析[J].安徽建筑，2018，24（1）：200，218.