关于高层建筑机电设备安装减震降噪措施的分析

关于高层建筑机电设备安装减震降噪措施的分析

周博

关键词：高层建筑屋面；撞击声；衰减量；浮筑地台

设备运行引起的振动和噪音（也称为撞击声）的控制是一个系统工程，需要在多个方面采取配套的措施方能达到要求。深圳很多项目在屋面设备基础安装时采用传统做法，仅在建筑屋面完成面上增加大小不一的混凝土墩作为设备、管道基础，在设备底部放置橡胶垫减震降噪，这样的做法工程进度快，但设备的振动仍会直接通过设备基础传播到建筑结构影响住户，效果不大；深圳桃源村保障房项目采用了新型的屋面吊装机电设备的做法，通过在花架上固定槽钢吊架，利用吊式弹簧减震器将设备基础、管道悬吊起来减震，但高层住户仍频频投诉，减振降噪效果仍不理想。经分析，因为设备的振动仍然通过花架直接传导在建筑结构上，进而影响顶层住户。

随后又通过对深圳龙悦居保障房、和悦居保障房、南山建工村等屋面设备减震降噪措施调研后发现，必须对所有可能的传播途径给予合适的隔振处理，杜绝设备振动不经过处理直接传递给主体结构。所以，我司在深圳地铁金融科技大厦的机电安装施工前，优化了隔振降噪工程的设计，采用新型浮筑地台，通过设备自身减振和浮筑地台的隔振、隔声性能，最大程度增加撞击声传递过程中的衰减值，以达到声学设计目标。

1.优化依据

参考《建筑声学设计手册》中撞击声隔声的实验资料判断设备及机房声音在各种材料及结构中传播时衰减量，从而优化设备基础摆放位置及材料选型。

结论：

1）由于楼板的整体性都比较好，因此各种结构水平方向声衰减量差异不大；

2）随着各种结构楼板与墙的连接构造的不同，垂直方向声衰减差别比较大；

3）内墙因和其他墙体或楼板的十字节点处有能量损失，故衰减量大，外墙衰减量小。

4）合理分配设备基础位置，选用衰减量大的材料作为基础减振。

2．优化思路

机电设备运行时对楼板撞击声的强弱显然和撞击力大小有关，而在楼板上活动的各种撞击力很难规范统一，为了便于比较各种楼板的撞击声和隔声性能，参照ISO140隔音测试规定标准打击器为撞击源，置于楼板上进行撞击，以楼下房间接收到的声压级来表述楼板的隔声性能。通常用两种方法表述楼板隔声性能，如表4所示。

在忽略楼板的边界条件时，可以得到标准打击器撞击光秃楼板时，楼下房间撞击声级的表达方式：

LN=20lg（f0.25/（E0.375×δ0.625×h1.75））+C

式中：LN------撞击声（dB）；f------频率（Hz）；

E------楼板材料的弹性模量（N/m2）；δ------楼板材料的密度（kg/m3）；h------楼板的厚度（m）；C------常数；

由上式得：a.LN随频率的0.25次方增加，大约每倍频程增加1.5dB；

b.LN随E、δ、h的增加而降低。

因此，想要改变楼板的隔声性能就要增大它的弹性模量、密度和厚度，其中增加厚度最为有效，厚度增加一倍，撞击声下降10分贝，但是由于结构和经济的限制，厚度不可能太大。

3.优化方案

我司所采用新型浮筑地台是由敷设在建筑结构楼面、屋面上的阻尼减震垫与钢板构成的弹性层，和由不小于100mm厚的标准质量加固混凝土（密度不低于2000kg/m3）浇筑的浮筑层共同构成，浮筑层周边用弹性材料与建筑墙体及结构隔开。弹性层铺设可以分为点铺和满铺两种方式，浮筑结构上的隔振隔声垫能最大限度的缩减、隔离建筑结构上的振动和噪声的传播污染，现场局部位置做法如图1。

工艺要求及特殊位置处理：

1.隔震垫必须能弹性地承托包括浮筑层及上方所有承载设置在内的静载荷以及动载荷；

2.对防水有要求的屋面等楼层必须在原楼板上做好防水处理；

3.隔震垫层之上后加的楼板及上方设施不能与建筑结构有刚性接触；

4.混凝土楼板浇筑前在钢模板上铺防水材料，防止砂浆渗漏造成刚性连接；

5.隔震垫间填充满50mm厚以上隔音棉材料；

6.浮筑地台与周边墙体之间必须用20mm厚的弹性材料隔开；

7.浮筑地台边界须超出设备300mm以上；

8.浮筑地台上方的管道尽量以支架的形式支撑在浮筑地台上，从而减少振动的传递。

9.设备本身底座固定时增加阻尼减震器进行进一步隔振、消声处理；

10.设备管道连接时增加橡胶软连接，法兰垫片采用聚四氟乙烯等柔性胶垫。

图1

浮动地台示意图

浮动地台制作过程

屋面完成后的水泵浮动地台

4.性能预测

浮筑地台撞击声隔声量预测：a.原结构楼板设计参数中，楼板的弹性模量E1为2.4×1010N/m2；b.原结构混凝土密度δ1为2300kg/m3；c.原结构楼板的厚度h1为120mm；d.拟采用浮筑胶垫的弹性模量E2为1.9×106N/m2；e.浮筑胶垫层的厚度h2为50mm；f.浮筑层的单位面积重量为240kg，浮筑平板的厚度为100mm；g.50mm厚的隔音棉密度为32kg/m3。

根据浮筑结构对撞击声的改善公式可预测撞击声对下一层空间的改善值∆LN=23dB（A），此情况未考虑声源室与受声室的空气吸声，如果考虑，该改善值将预计再提高10分贝左右。

5.效果及结论

我司地铁金融科技大厦未增加浮筑地台前，经检测，在计权规范化撞击声压级LN，W=78dB的钢筋混凝土楼板上，铺装该减振浮筑地台后，经撞击声隔声检测，计权规范化撞击声压级LN，W=48dB，计权撞击声压改善量∆LW=30dB。根据GB50118-2010《民用建筑隔声设计规范》中的楼板撞击声隔声标准，该浮筑地台撞击声隔声性能均达到住宅减震、学校建筑、医院建筑和旅馆建筑相应等级标准。现在浮筑地台已开始在我司各房建项目和后续代建的保障房项目中全面推广开来。

参考文献

[1]《声环境质量标准》（GB3096-2008）；

[2]《声学建筑和建筑构件隔声测量》（GB/T19889-2005）；

[3]《民用建筑隔声设计规范》（GB50118-2010）；

[4]《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）；

[5]《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）；

[6]《建筑隔声测量规范》（GBJ75-84）；

[7]《城市区域环境振动标准》（GB10070-1988）

[8]《深圳经济特区环境噪声污染防治条例》（2012版）