现代建筑中,有各种机电设备,如风机、冷冻机组、水泵、电梯等,它们在运行过程及速率发生变化时,产生的振动,会发出振动噪声,并以弹性波的形式传入楼板,进入建筑结构中。致使建筑结构成为设备振动噪声主要传播途径。
设备在运行过程中的低频振动及噪声,均通过建筑结构振动传递,在建筑结构中,波速高、振动衰减小,在混凝土中传播速度4000~5000m/s,衰减量为0.03~0.2dB/m。通常建筑构件,其固有共振频率范围一般在100Hz以下,这与低频振动噪声主导频率十分接近,则极易激发建筑构件共振。低频振动经过结构辐射,振动结构噪声转变为空气传播噪声,对噪声敏感点产生影响。由于低频、超低频声波与人体器官频率相近,室内噪声值低于35dB(A)仍有可能影响正常学习休息和睡眠。
为了避免机电设备振动噪声的扩散传播,需要使用浮筑结构来隔离振动设备与建筑楼板的刚性连接。所谓的浮筑结构,顾名思义漂浮构筑的建筑结构。在就是在地面层与承重楼板之间配置弹性装置,如弹性材料、弹簧等,也即把地面层浮筑于楼板上。
浮筑结构的隔振效果取决于如下几个因素
1、形成刚性质量块,降低设备系统的振幅
设备的扰动频率ƒ是由设备自身的条件决定的,是固定值。为了降低传递振动噪声,主要是从降低隔振系统的固有频率Hz,降低振动传递比T,及降低设备传递的振动(振幅、加速度级)着手。为降低设备传递的振动,在多数情况下都将设备配置在相当设备重量2~5倍以上的刚性质量块上,在下面设隔振系统。以提高整体重量和刚性,降低设备系统的振幅,也可降低设备的重心。
2、设置弹性材料的隔离层,减少设备振动的传递比T
隔离层的设置,某种意义上就是形成隔振系统,降低自振频率ƒ0,减少隔振系统的刚度,以达到减少振动的传递。隔振系统承载的荷载产生的隔振系统压缩变形量越大,自振频率ƒ0愈低,频率比就愈大,从而使传递比小而隔振效果好。隔振效果即相应的噪声减低比例,而噪声减低量NR由隔振体系振动传递比T求出。
3、形成二次隔振,提高隔振效率
而利用原结构楼板上铺设的弹性隔离层,将原结构楼板与二次浇筑混凝土层其间形成没有结构联接的间隙,使二次浇筑混凝土层形成独立于结构楼板的,与设备系统形成一体的质量块,设备振动时,它将与二次浇筑混凝土层一起振动,由于二次浇筑混凝土层质量远大于设备系统质量,所以能降低设备系统的振动幅度,减少振动传递比例。而在设备下设置隔振系统,则相当于二次隔振,隔振效率大大提高。
浮筑结构设置的要点
浮筑结构的施工要点在于,应避免原楼板与二次浇筑混凝土层的任何刚性连接,即所谓的防止“声桥”的不利作用,因为固体声的振动很容易沿着墙、梁、柱、基础及楼板系统侧向传递到其它各层房间,尤其是楼板与四周墙壁的刚性连接,将振动能量沿结构传播,导致其它结构也辐射声能,将浮筑结构的隔振功能破坏殆尽。“声桥”往往由二次浇筑混凝土层时的漏浆、垫层中设备管线敷设不当、面层与墙面隔离不当、踢脚板与面层的直接接触等原因造成的。
为了防止出现“声桥”,应注意铺设的弹性隔离层上做好防水隔离,更多的是再铺上一层防水毡,在面层与墙面间的交界处将弹性隔离层设置至面层以上,采取隔离措施。必须使整体式刚性浮筑面层有足够的强度和必要的分缝,以防止面层裂缝。对于穿过墙和楼板的电缆和水暖管道,应用弹性吸声隔声材料包裹,避免结构层与浮筑层之间形成刚性连接。
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