机电系统隔振降噪技术在工程中的应用

□文/魏德为 付效铎

机电系统隔振降噪技术在工程中的应用

□文/魏德为 付效铎

随着社会的不断进步及人类生活水平的提高，人们对建筑物的要求不仅仅是为了满足居住、办公等基本功能性需要，更对其舒适性和环境要求越来越高，建筑物使用过程中的声学控制即是其舒适性体验的重要组成部分。现代化的建筑物内都安装大量机电设备，以满足使用过程中的各类功能需求，但设备运转过程中的振动是建筑物内噪声的重要来源。文章结合工程实例，详细阐述了控制机电设备及管道振动采取的措施。

机电设备；管道；浮动地台；惯性地台；隔振；降噪

1　工程概况

某工程是由1栋超五星级精品酒店、2栋5A级写字楼及1栋美术馆组成的城市综合体项目。工程整体地下4层，各单体地上3～22层不等，总建筑面积229 107 m2。各业态均包含大量机电设备及管道，如柴油发电机、空调机组、卧式水泵、制冷机组、风管、水管等，为提高建筑居住、办公环境的舒适度，针对不同部位、运行荷载不同的机电设备等采取了不同的隔振减振处理措施。

2　淳动地台施工技术

浮动地台施工技术是从设备基础的角度出发，通过优化设备基础做法，达到设备隔振的目的。其原理为通过设置弹性层将设备基础及其上部设备与原有结构板隔离，设备振动传导至弹性层时，弹性层对振动进行消化和吸收，可有效地降低设备运行过程中对原有结构的振动，适用于大中型机电设备隔振处理。

2.1淳动地台组成

浮动地台由结构楼板上的弹性层及浮筑层构成。浮筑层一般由钢筋混凝土浇筑而成，能够有效增强楼板的隔声量和震动撞击楼板的声音等级，可为下层房间提供舒适、安静的声环境。浮动地台组成见图1，其中150 mm厚混凝土层为浮筑层；弹性层采用规格为50 mm×50 mm×50 mm的隔振胶垫，浮筑层周边粘贴10 mm厚围边胶垫。

图1　淳动地台组成

2.2淳动地台弹性层设计

浮动地台弹性层设计主要是根据设备基础大小、设备运行荷载等确定阻尼隔振胶块布置间距和数量。以通风机房内风机设备基础为例（基础尺寸为4 320 mm×2 120 mm），进行浮动地台弹性层设计，见表1。

表1　淳动地台弹性层设计计算

阻尼隔振胶垫布置见图2。

图2　阻尼隔振块布置

2.3淳动地台施工方法

1）先绑扎钢筋，支模浇筑围边混凝土；拆模后，将10 mm厚围边胶使用粘结剂粘贴在围边混凝土上，围边胶高度要大于浮筑层高度15 mm，围边胶上口高出浮筑层顶标高5 mm，下口较浮筑层底标高底10 mm，防止浇筑浮筑层时围边胶上浮或浮筑层与围边混凝土硬性接触，影响浮动地台效果。

2）浮动地台施工区域原结构楼板应清理干净，表面应平整、干燥。

3）按照弹性层设计的阻尼隔振块间距，在清理干净的结构楼板上放线，定位阻尼隔振块的位置。

4）放置阻尼隔振块并放置2 mm厚镀锌钢板作为浮筑层底模；当基础较大，需多块镀锌钢板铺设时，相邻镀锌钢板应相互搭接100 mm，镀锌钢板与围边混凝土之间也许拼接严密，防止浇筑浮筑层混凝土时，混凝土流进弹性层，造成浮筑层与结构板粘连，影响隔振地台效果。

5）绑扎浮筑层钢筋并浇筑浮筑层混凝土；浮筑层混凝土浇筑时应注思保护围边胶，不得破坏围边胶；浇筑浮筑层时应尽量减少对浮筑层底模2 mm镀锌钢板的冲击，使用铁铲将混凝土放在模板上并使用平板振动器缓慢振捣。

3　惯性地台施工技术

浮动地台施工技术与浮动地台类似，同样是从设备基础的角度出发，通过优化设备基础做法，以达到设备减振的目的。其原理为借助弹簧减振器将设备基础及其上部设备与原有结构板隔离，设备振动传导至弹性减振器时，弹簧减振器对振动进行消化和吸收，以达到减小设备振动冲击原有结构楼板，进而降低对下部和周围房间标准撞击声级和隔声量，保证下部和周边房间的安静、舒适。适用于振动量大、需要设备基础尺寸较小的小型机电设备隔振处理，如卧式水泵等。

3.1惯性地台组成

惯性地台由基础底座、弹簧支座及浮筑层组成，以制冷机房卧式水泵隔振地台为例，其见图3-图6。

图3　隔振地台安装平面

图4　1-1剖面

图5　限位

图6　弹簧支座

3.2惯性地台技术要求

1）机电设备应完全装嵌固定在惯性地台浮筑层上，不得发生相对于浮筑层的位移或滑动。

2）弹簧减振器物理属性：

（1）弹簧减振器在额定荷载下静态挠曲的高径比应在1.2～1.4之间，这能大大提高系统的稳定性；

（2）弹簧减振器在额定荷载下应预留50%以上过荷载负荷，以使弹簧减振器能够更稳定、寿命更长；

（3）弹簧减振器须最小被装载80%额定变形量的外部荷载；

（4）机电设备的隔振效率必须达到98%以上；

（5）弹簧减振器外壳应做热浸铅水处理，弹簧表面做烤漆处理，以加强其抗酸、碱、油的侵蚀能力，提高耐用性；

（6）本工程用弹簧减振器见图7。

图7　弹簧减震器

3）对常见各机电设备，其弹簧减振器变形量要求见表2。

表2　常见机电设备其弹簧减振器变形量要求mm

4）一般情况下惯性地台浮筑层长度及宽度须大于所承托设备的长度及宽度300 mm；惯性地台浮筑层的重量，通常通过其厚度确定，须至少为要承托的设备活动部分重量的1.5～2.0倍。

3.3惯性地台弹簧减振器布置设计

惯性地台在施工前需提前根据设备的类型、重量及选用弹簧减震器的性能有针对性的进行深化，出具深化图纸，深化的内容包括弹簧减震器的数量和布置。深化计算较为简单，即利用胡克定律，弹簧变形量与设备重量成正比。

胡克定律F=NKX中，K为弹簧减振器自身属性，可以得到；F为设备的活荷载+静态荷载+设备运行冲击荷载，这些参数设备厂家均可提供；X为单个弹簧的变形量，其根据不同设备的变形量要求确定；N为需要的弹簧减振器个数，其余参数已知的情况下，可计算求得，要注思的是求得N之后，若N有小数，直接取整数位+1；将算的弹簧减振器数量，在考虑设备重量分布情况下合理布置。

3.4惯性地台施工方法

1）将需施工惯性地台的部位原结构混凝土楼板清理干净，将要施工的惯性地台位置线测放在楼板上。绑扎钢筋、支模、浇筑混凝土完成基础底座施工。

2）在基础底座旁边原结构楼板上预制浮筑层结构；需要注思的是支模时浮筑层［12#槽钢按照深化图纸定位预埋，浮筑层底部与原结构板之间铺设塑料薄膜，保证预制完成后浮筑层底部光滑平整；另外，为保证后续预制块可便捷起吊，在浇筑混凝土前在长方向两侧预埋吊钩，吊钩的位置、直径根据浮筑层大小、厚度确定。

3）浮筑层拆模后，将弹簧减振器支座上部钢件根据深化设计图纸位置焊接在［12#槽钢上。

4）利用拔杆及手拉葫芦将浮筑层预制块提升至基础底座正上方安装弹簧减振器，安装弹簧减振器时使弹簧减振器中间丝杆穿过上部钢件穿孔，使用螺帽将弹簧减振器及钢件连接在一起；然后缓慢将浮筑层落下，按图纸校准弹簧减震器位置后，将弹簧减振器使用膨胀螺栓固定在基础底座上，进而使基础底座、弹簧减振器及浮筑层连接成统一整体。

5）根据图纸在基础底座上浮筑层周边按图纸设置限位，完成惯性地台施工。

4　隔振胶垫减振施工技术

在实际施工中，存在部分不适合或不要求做整体式混凝土基础的设备，如变压器、锅炉、热交换机等，采用在设备底部加隔振胶垫技术，也可达到较好的减振效果。

4.1隔振胶垫减振组成

隔振胶垫减振方法组成简单，施工方便，只需在设备底部设置20～50 mm厚隔振胶垫即可。以本工程锅炉为例，其减振处理细部做法见图8，隔振胶垫实物见图9。

图8　锅炉下隔振胶垫减振做法

图9　本工程用隔振胶垫

4.2隔振胶垫技术要求

为更好达到预期的减震效果，本工程在施工过程和测试中总结隔振胶垫技术要求见表3。

表3　隔振胶垫技术要求

4.3隔振胶垫布置设计

主要是指选择隔振胶垫的厚度及铺设范围。隔振胶垫应铺设在设备与结构板接触传力部位。

隔振胶垫厚度与铺设范围由其动态刚度、变形量、设备荷载决定，设备荷载包括活荷载+静态荷载+冲击荷载。利用动态刚度计算公式X0=FT/Kd，其中X0为最大变形量；FT为最大变形量时每单位面积隔振胶垫所承受的荷载，可有总荷载和受力面积求得，受力面积可根据设备情况预先假定；Kd为动态刚度，为材料自身属性，可从厂家获得；知道上述参数后，即可求得变形量，求得的变形量在设备要求的最大变形量范围内即可。

5　机电管道减振处理施工技术

实际工程中不只存在机电设备自身的振动，在机电设备运行过程中，机电管道因其内流体的运动，同样可能会存在较大的振动，针对机电管道同样采取了有针对性地减振处理措施。

1）对需减振处理的吊挂或支撑在结构板上的风管、水管等，使用弹簧减震器或减振胶垫使之与结构板隔离，可有效减少因振动造成的环境影响，见图10-图11。

图1O　结构顶板帛挂管道减振处理

图11　结构底板支撑管道减振处理

2）对于需穿墙、穿楼板的管道，应在管道与结构板或墙体之间使用吸音棉（密度48 kg/m3）隔离，阻断管道振动的传递途径，见图12-图13。

图12　穿楼板管道减振处理

图13　穿墙管道减振处理

6　结语

噪音污染是影响人类身心健康的一大公害，而设备及管道振动是建筑室内噪音的主要来源，而控制振动的一种重要方法就是隔振减振，华都中心项目机电设备通过设置浮动地台、惯性地台、隔振胶垫，管道安装弹簧减震器等技术措施有效解决振动对结构的传递，取得了良好的效果。

□付效铎/中建八局三公司天津分公司。

TU87

C

1OO8-3197（2O16）O1-32-O4

2O15-11-27

魏德为/男，1989年出生，助理工程师，中建八局三公司天津分公司，从事工程技术营理工作。

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