機(jī)電系統(tǒng)隔振降噪技術(shù)在工程中的應(yīng)用

□文/魏德為 付效鐸

機(jī)電系統(tǒng)隔振降噪技術(shù)在工程中的應(yīng)用

□文/魏德為 付效鐸

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步及人類生活水平的提高，人們對(duì)建筑物的要求不僅僅是為了滿足居住、辦公等基本功能性需要，更對(duì)其舒適性和環(huán)境要求越來(lái)越高，建筑物使用過(guò)程中的聲學(xué)控制即是其舒適性體驗(yàn)的重要組成部分。現(xiàn)代化的建筑物內(nèi)都安裝大量機(jī)電設(shè)備，以滿足使用過(guò)程中的各類功能需求，但設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的振動(dòng)是建筑物內(nèi)噪聲的重要來(lái)源。文章結(jié)合工程實(shí)例，詳細(xì)闡述了控制機(jī)電設(shè)備及管道振動(dòng)采取的措施。

機(jī)電設(shè)備；管道；浮動(dòng)地臺(tái)；慣性地臺(tái)；隔振；降噪

1　工程概況

某工程是由1棟超五星級(jí)精品酒店、2棟5A級(jí)寫字樓及1棟美術(shù)館組成的城市綜合體項(xiàng)目。工程整體地下4層，各單體地上3～22層不等，總建筑面積229 107 m2。各業(yè)態(tài)均包含大量機(jī)電設(shè)備及管道，如柴油發(fā)電機(jī)、空調(diào)機(jī)組、臥式水泵、制冷機(jī)組、風(fēng)管、水管等，為提高建筑居住、辦公環(huán)境的舒適度，針對(duì)不同部位、運(yùn)行荷載不同的機(jī)電設(shè)備等采取了不同的隔振減振處理措施。

2　淳動(dòng)地臺(tái)施工技術(shù)

浮動(dòng)地臺(tái)施工技術(shù)是從設(shè)備基礎(chǔ)的角度出發(fā)，通過(guò)優(yōu)化設(shè)備基礎(chǔ)做法，達(dá)到設(shè)備隔振的目的。其原理為通過(guò)設(shè)置彈性層將設(shè)備基礎(chǔ)及其上部設(shè)備與原有結(jié)構(gòu)板隔離，設(shè)備振動(dòng)傳導(dǎo)至彈性層時(shí)，彈性層對(duì)振動(dòng)進(jìn)行消化和吸收，可有效地降低設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中對(duì)原有結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，適用于大中型機(jī)電設(shè)備隔振處理。

2.1淳動(dòng)地臺(tái)組成

浮動(dòng)地臺(tái)由結(jié)構(gòu)樓板上的彈性層及浮筑層構(gòu)成。浮筑層一般由鋼筋混凝土澆筑而成，能夠有效增強(qiáng)樓板的隔聲量和震動(dòng)撞擊樓板的聲音等級(jí)，可為下層房間提供舒適、安靜的聲環(huán)境。浮動(dòng)地臺(tái)組成見(jiàn)圖1，其中150 mm厚混凝土層為浮筑層；彈性層采用規(guī)格為50 mm×50 mm×50 mm的隔振膠墊，浮筑層周邊粘貼10 mm厚圍邊膠墊。

圖1　淳動(dòng)地臺(tái)組成

2.2淳動(dòng)地臺(tái)彈性層設(shè)計(jì)

浮動(dòng)地臺(tái)彈性層設(shè)計(jì)主要是根據(jù)設(shè)備基礎(chǔ)大小、設(shè)備運(yùn)行荷載等確定阻尼隔振膠塊布置間距和數(shù)量。以通風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)風(fēng)機(jī)設(shè)備基礎(chǔ)為例（基礎(chǔ)尺寸為4 320 mm×2 120 mm），進(jìn)行浮動(dòng)地臺(tái)彈性層設(shè)計(jì)，見(jiàn)表1。

表1　淳動(dòng)地臺(tái)彈性層設(shè)計(jì)計(jì)算

阻尼隔振膠墊布置見(jiàn)圖2。

圖2　阻尼隔振塊布置

2.3淳動(dòng)地臺(tái)施工方法

1）先綁扎鋼筋，支模澆筑圍邊混凝土；拆模后，將10 mm厚圍邊膠使用粘結(jié)劑粘貼在圍邊混凝土上，圍邊膠高度要大于浮筑層高度15 mm，圍邊膠上口高出浮筑層頂標(biāo)高5 mm，下口較浮筑層底標(biāo)高底10 mm，防止?jié)仓≈訒r(shí)圍邊膠上浮或浮筑層與圍邊混凝土硬性接觸，影響浮動(dòng)地臺(tái)效果。

2）浮動(dòng)地臺(tái)施工區(qū)域原結(jié)構(gòu)樓板應(yīng)清理干凈，表面應(yīng)平整、干燥。

3）按照彈性層設(shè)計(jì)的阻尼隔振塊間距，在清理干凈的結(jié)構(gòu)樓板上放線，定位阻尼隔振塊的位置。

4）放置阻尼隔振塊并放置2 mm厚鍍鋅鋼板作為浮筑層底模；當(dāng)基礎(chǔ)較大，需多塊鍍鋅鋼板鋪設(shè)時(shí)，相鄰鍍鋅鋼板應(yīng)相互搭接100 mm，鍍鋅鋼板與圍邊混凝土之間也許拼接嚴(yán)密，防止?jié)仓≈踊炷習(xí)r，混凝土流進(jìn)彈性層，造成浮筑層與結(jié)構(gòu)板粘連，影響隔振地臺(tái)效果。

5）綁扎浮筑層鋼筋并澆筑浮筑層混凝土；浮筑層混凝土澆筑時(shí)應(yīng)注思保護(hù)圍邊膠，不得破壞圍邊膠；澆筑浮筑層時(shí)應(yīng)盡量減少對(duì)浮筑層底模2 mm鍍鋅鋼板的沖擊，使用鐵鏟將混凝土放在模板上并使用平板振動(dòng)器緩慢振搗。

3　慣性地臺(tái)施工技術(shù)

浮動(dòng)地臺(tái)施工技術(shù)與浮動(dòng)地臺(tái)類似，同樣是從設(shè)備基礎(chǔ)的角度出發(fā)，通過(guò)優(yōu)化設(shè)備基礎(chǔ)做法，以達(dá)到設(shè)備減振的目的。其原理為借助彈簧減振器將設(shè)備基礎(chǔ)及其上部設(shè)備與原有結(jié)構(gòu)板隔離，設(shè)備振動(dòng)傳導(dǎo)至彈性減振器時(shí)，彈簧減振器對(duì)振動(dòng)進(jìn)行消化和吸收，以達(dá)到減小設(shè)備振動(dòng)沖擊原有結(jié)構(gòu)樓板，進(jìn)而降低對(duì)下部和周圍房間標(biāo)準(zhǔn)撞擊聲級(jí)和隔聲量，保證下部和周邊房間的安靜、舒適。適用于振動(dòng)量大、需要設(shè)備基礎(chǔ)尺寸較小的小型機(jī)電設(shè)備隔振處理，如臥式水泵等。

3.1慣性地臺(tái)組成

慣性地臺(tái)由基礎(chǔ)底座、彈簧支座及浮筑層組成，以制冷機(jī)房臥式水泵隔振地臺(tái)為例，其見(jiàn)圖3-圖6。

圖3　隔振地臺(tái)安裝平面

圖4　1-1剖面

圖5　限位

圖6　彈簧支座

3.2慣性地臺(tái)技術(shù)要求

1）機(jī)電設(shè)備應(yīng)完全裝嵌固定在慣性地臺(tái)浮筑層上，不得發(fā)生相對(duì)于浮筑層的位移或滑動(dòng)。

2）彈簧減振器物理屬性：

（1）彈簧減振器在額定荷載下靜態(tài)撓曲的高徑比應(yīng)在1.2～1.4之間，這能大大提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

（2）彈簧減振器在額定荷載下應(yīng)預(yù)留50%以上過(guò)荷載負(fù)荷，以使彈簧減振器能夠更穩(wěn)定、壽命更長(zhǎng)；

（3）彈簧減振器須最小被裝載80%額定變形量的外部荷載；

（4）機(jī)電設(shè)備的隔振效率必須達(dá)到98%以上；

（5）彈簧減振器外殼應(yīng)做熱浸鉛水處理，彈簧表面做烤漆處理，以加強(qiáng)其抗酸、堿、油的侵蝕能力，提高耐用性；

（6）本工程用彈簧減振器見(jiàn)圖7。

圖7　彈簧減震器

3）對(duì)常見(jiàn)各機(jī)電設(shè)備，其彈簧減振器變形量要求見(jiàn)表2。

表2　常見(jiàn)機(jī)電設(shè)備其彈簧減振器變形量要求mm

4）一般情況下慣性地臺(tái)浮筑層長(zhǎng)度及寬度須大于所承托設(shè)備的長(zhǎng)度及寬度300 mm；慣性地臺(tái)浮筑層的重量，通常通過(guò)其厚度確定，須至少為要承托的設(shè)備活動(dòng)部分重量的1.5～2.0倍。

3.3慣性地臺(tái)彈簧減振器布置設(shè)計(jì)

慣性地臺(tái)在施工前需提前根據(jù)設(shè)備的類型、重量及選用彈簧減震器的性能有針對(duì)性的進(jìn)行深化，出具深化圖紙，深化的內(nèi)容包括彈簧減震器的數(shù)量和布置。深化計(jì)算較為簡(jiǎn)單，即利用胡克定律，彈簧變形量與設(shè)備重量成正比。

胡克定律F=NKX中，K為彈簧減振器自身屬性，可以得到；F為設(shè)備的活荷載+靜態(tài)荷載+設(shè)備運(yùn)行沖擊荷載，這些參數(shù)設(shè)備廠家均可提供；X為單個(gè)彈簧的變形量，其根據(jù)不同設(shè)備的變形量要求確定；N為需要的彈簧減振器個(gè)數(shù)，其余參數(shù)已知的情況下，可計(jì)算求得，要注思的是求得N之后，若N有小數(shù)，直接取整數(shù)位+1；將算的彈簧減振器數(shù)量，在考慮設(shè)備重量分布情況下合理布置。

3.4慣性地臺(tái)施工方法

1）將需施工慣性地臺(tái)的部位原結(jié)構(gòu)混凝土樓板清理干凈，將要施工的慣性地臺(tái)位置線測(cè)放在樓板上。綁扎鋼筋、支模、澆筑混凝土完成基礎(chǔ)底座施工。

2）在基礎(chǔ)底座旁邊原結(jié)構(gòu)樓板上預(yù)制浮筑層結(jié)構(gòu)；需要注思的是支模時(shí)浮筑層［12#槽鋼按照深化圖紙定位預(yù)埋，浮筑層底部與原結(jié)構(gòu)板之間鋪設(shè)塑料薄膜，保證預(yù)制完成后浮筑層底部光滑平整；另外，為保證后續(xù)預(yù)制塊可便捷起吊，在澆筑混凝土前在長(zhǎng)方向兩側(cè)預(yù)埋吊鉤，吊鉤的位置、直徑根據(jù)浮筑層大小、厚度確定。

3）浮筑層拆模后，將彈簧減振器支座上部鋼件根據(jù)深化設(shè)計(jì)圖紙位置焊接在［12#槽鋼上。

4）利用拔桿及手拉葫蘆將浮筑層預(yù)制塊提升至基礎(chǔ)底座正上方安裝彈簧減振器，安裝彈簧減振器時(shí)使彈簧減振器中間絲桿穿過(guò)上部鋼件穿孔，使用螺帽將彈簧減振器及鋼件連接在一起；然后緩慢將浮筑層落下，按圖紙校準(zhǔn)彈簧減震器位置后，將彈簧減振器使用膨脹螺栓固定在基礎(chǔ)底座上，進(jìn)而使基礎(chǔ)底座、彈簧減振器及浮筑層連接成統(tǒng)一整體。

5）根據(jù)圖紙?jiān)诨A(chǔ)底座上浮筑層周邊按圖紙?jiān)O(shè)置限位，完成慣性地臺(tái)施工。

4　隔振膠墊減振施工技術(shù)

在實(shí)際施工中，存在部分不適合或不要求做整體式混凝土基礎(chǔ)的設(shè)備，如變壓器、鍋爐、熱交換機(jī)等，采用在設(shè)備底部加隔振膠墊技術(shù)，也可達(dá)到較好的減振效果。

4.1隔振膠墊減振組成

隔振膠墊減振方法組成簡(jiǎn)單，施工方便，只需在設(shè)備底部設(shè)置20～50 mm厚隔振膠墊即可。以本工程鍋爐為例，其減振處理細(xì)部做法見(jiàn)圖8，隔振膠墊實(shí)物見(jiàn)圖9。

圖8　鍋爐下隔振膠墊減振做法

圖9　本工程用隔振膠墊

4.2隔振膠墊技術(shù)要求

為更好達(dá)到預(yù)期的減震效果，本工程在施工過(guò)程和測(cè)試中總結(jié)隔振膠墊技術(shù)要求見(jiàn)表3。

表3　隔振膠墊技術(shù)要求

4.3隔振膠墊布置設(shè)計(jì)

主要是指選擇隔振膠墊的厚度及鋪設(shè)范圍。隔振膠墊應(yīng)鋪設(shè)在設(shè)備與結(jié)構(gòu)板接觸傳力部位。

隔振膠墊厚度與鋪設(shè)范圍由其動(dòng)態(tài)剛度、變形量、設(shè)備荷載決定，設(shè)備荷載包括活荷載+靜態(tài)荷載+沖擊荷載。利用動(dòng)態(tài)剛度計(jì)算公式X0=FT/Kd，其中X0為最大變形量；FT為最大變形量時(shí)每單位面積隔振膠墊所承受的荷載，可有總荷載和受力面積求得，受力面積可根據(jù)設(shè)備情況預(yù)先假定；Kd為動(dòng)態(tài)剛度，為材料自身屬性，可從廠家獲得；知道上述參數(shù)后，即可求得變形量，求得的變形量在設(shè)備要求的最大變形量范圍內(nèi)即可。

5　機(jī)電管道減振處理施工技術(shù)

實(shí)際工程中不只存在機(jī)電設(shè)備自身的振動(dòng)，在機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，機(jī)電管道因其內(nèi)流體的運(yùn)動(dòng)，同樣可能會(huì)存在較大的振動(dòng)，針對(duì)機(jī)電管道同樣采取了有針對(duì)性地減振處理措施。

1）對(duì)需減振處理的吊掛或支撐在結(jié)構(gòu)板上的風(fēng)管、水管等，使用彈簧減震器或減振膠墊使之與結(jié)構(gòu)板隔離，可有效減少因振動(dòng)造成的環(huán)境影響，見(jiàn)圖10-圖11。

圖1O　結(jié)構(gòu)頂板帛掛管道減振處理

圖11　結(jié)構(gòu)底板支撐管道減振處理

2）對(duì)于需穿墻、穿樓板的管道，應(yīng)在管道與結(jié)構(gòu)板或墻體之間使用吸音棉（密度48 kg/m3）隔離，阻斷管道振動(dòng)的傳遞途徑，見(jiàn)圖12-圖13。

圖12　穿樓板管道減振處理

圖13　穿墻管道減振處理

6　結(jié)語(yǔ)

噪音污染是影響人類身心健康的一大公害，而設(shè)備及管道振動(dòng)是建筑室內(nèi)噪音的主要來(lái)源，而控制振動(dòng)的一種重要方法就是隔振減振，華都中心項(xiàng)目機(jī)電設(shè)備通過(guò)設(shè)置浮動(dòng)地臺(tái)、慣性地臺(tái)、隔振膠墊，管道安裝彈簧減震器等技術(shù)措施有效解決振動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)的傳遞，取得了良好的效果。

□付效鐸/中建八局三公司天津分公司。

TU87

C

1OO8-3197（2O16）O1-32-O4

2O15-11-27

魏德為/男，1989年出生，助理工程師，中建八局三公司天津分公司，從事工程技術(shù)營(yíng)理工作。

□DOI編碼：1O.3969/j.issn.1OO8-3197.2O16.O1.O12