上海中廣通環(huán)保科技有限公司
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目前，許多住宅小區(qū)、辦公樓和賓館的水泵房等普遍存在減振降噪措施不當(dāng)?shù)膯栴}。機(jī)房的噪聲對其周邊及上下的房間造成嚴(yán)重的干擾，從而影響人們的工作和生活。上海噪聲治理公司中廣通聲學(xué)針對某高層辦公建筑水泵機(jī)房的噪聲干擾問題，通過現(xiàn)場測試及仿真分析，找出了噪聲干擾的主要原因，并提出了相應(yīng)的解決方案。
1 工程現(xiàn)狀
本工程的水泵房位于高層辦公樓18層，當(dāng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，臨近的17層和19層的辦公人員受到嚴(yán)重的噪聲干擾；18層主要用于放置物品，無辦公人員受到噪聲干擾。設(shè)備房里有3臺循環(huán)水泵和3臺空調(diào)水泵。循環(huán)水泵出口法蘭通過軟接與出水總管相連，出水總管通過吊架與19層樓面相連。
經(jīng)現(xiàn)場勘察，發(fā)現(xiàn)17和19層樓道地面及墻面明顯存在振感，初步判斷為由18層水泵房引起。并發(fā)現(xiàn)水泵房存在以下情況：
1）水泵均有做隔振處理：水泵固定在混凝土中間質(zhì)量塊，質(zhì)量塊下設(shè)置圓柱形閉式彈簧減振器。但由于水泵運(yùn)行較長時(shí)間未更換減振器，減振器存在失效可能。
2）管道落在型鋼吊架上，通過箍圈固定，故管道與樓板間為剛性連接。
3）機(jī)房未作隔聲或吸聲處理。
4）雖然水泵有隔振處理，但水泵管道支架直接落地安裝，存在剛性連接。
由于17層的樓道及19層的樓道分別位于機(jī)房的正下方和正上方，并且17和19層的辦公室均不便進(jìn)行測試，經(jīng)與甲方溝通，我們選取17和19層樓道的中間處及18層機(jī)房控制室外1m處作為考核點(diǎn)。驗(yàn)收要求改造后三處考核點(diǎn)的背景噪聲（無其他噪聲干擾）能達(dá)到《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》要求的多人辦公室的底限標(biāo)準(zhǔn)，即≤45dBA。
2 現(xiàn)場測試
測試包括振動測試及噪聲測試。振動測試參照《建筑工程容許振動標(biāo)準(zhǔn)》，噪聲測試參照《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》。
測試儀器如表1所示。
振動測試現(xiàn)場圖如圖1所示，噪聲測試現(xiàn)場圖如圖2所示。
振動及噪聲測試時(shí)，除空調(diào)正常運(yùn)行外，無其他設(shè)備及人員干擾。現(xiàn)場振動測試結(jié)果如表2所示，噪聲測試結(jié)果如表3所示。
對19層樓道地面振動進(jìn)行了FFT測試，如圖3所示。由結(jié)果可知，150Hz處振動異常明顯。
另外，測試了循環(huán)泵的隔振效率。隔振效率定義為：減振器所隔離掉的振動的百分率，即，
循環(huán)泵機(jī)腳及其對應(yīng)地面處（即循環(huán)泵減振器上和下處）通頻帶的位移幅頻曲線如圖4所示。取峰值頻率處（23.4Hz）的結(jié)果，得出循環(huán)泵減振器的隔振效率為65.4%。
綜上測試結(jié)果可知：
1）三處考核點(diǎn)的背景噪聲值均超過45dBA。
2）循環(huán)泵減振器的隔振效率僅為65.4%，結(jié)果表明，減振器隔振效果不好。
3）循環(huán)泵軟接后法蘭處比軟接前法蘭處振動大很多，在125Hz倍頻帶，循環(huán)泵軟接后的振動值為軟接前的25倍；另外，19層樓道地面振動在150Hz處存在明顯峰值。由上述可知，水泵出口法蘭通過軟接與出水總管相連，出水總管通過吊架與19樓樓面相連。因此，可初步判斷循環(huán)泵的出水總管存在共振現(xiàn)象。
4）機(jī)房不僅有空氣傳聲，還存在固體傳聲。
3 模態(tài)仿真
模態(tài)是多自由度線性系統(tǒng)的一種固有特性，可以由系統(tǒng)的特征值與特征矢量來共同表示，它們分別從時(shí)空兩個(gè)方面來表達(dá)系統(tǒng)的振動特性。
結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)主要是通過求解多自由度結(jié)構(gòu)振動運(yùn)動方程得到，對于工程問題，在求解固有頻率和振型時(shí)，可以忽略阻尼的作用，便得到無阻尼自由振動方程。
求解上式，便可得到方程的特征值和特征矢量，即為結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型。
由前章可知，循環(huán)泵的出水總管可能存在共振現(xiàn)象，因此對其模態(tài)進(jìn)行仿真分析。用BEAM188單元模擬管道，管道軟接處用COMBIN40單元進(jìn)行模擬，管道吊架固定處以固支進(jìn)行考慮。管道的材料屬性是：密度為7800kg/m3，彈性模量為206GPa，泊松比為0.3；軟接的軸向剛度為1.5 MN/m，徑向剛度為0.5MN/m。
仿真模型如圖5所示，使用ANSYS的Lanczos算法進(jìn)行計(jì)算。仿真結(jié)果表明出水總管存在142.1Hz的模態(tài)，如圖6所示。由于142.1Hz與峰值頻率150Hz接近，判斷循環(huán)泵出水總管產(chǎn)生共振，并對樓道噪聲產(chǎn)生重要作用。
4 減振降噪方案
根據(jù)測試及仿真結(jié)果，提出機(jī)房的減振降噪方案：
1） 更換彈簧減振器
把循環(huán)泵及空調(diào)泵的圓柱形閉式彈簧減振器，替換為GTE開式彈簧減振器，并采用TZT減振臺座。減振示意圖如圖7所示。在安裝過程中，須合理布置減振器的數(shù)量及位置，以保證減振器的壓縮量一致。
2） 出水總管作彈性處理
對出水總管作彈性處理：管道用軟木固定，并通過型鋼和吊桿加裝HVS吊式彈簧減振器，如圖8所示。
3） 加裝隔聲吊頂
在機(jī)房加裝隔聲吊頂，構(gòu)造如圖9所示。
4） 加裝減振墊。
對管道支架加裝橡膠減振墊。
5 減振降噪效果
采用上述減振降噪方案后，對機(jī)房再次進(jìn)行振動和噪聲測試，振動和噪聲明顯降低。改造后三處考核點(diǎn)的背景噪聲如表4所示。結(jié)果表明，三處考核點(diǎn)的背景噪聲均小于45dBA（《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》要求的多人辦公室的底限標(biāo)準(zhǔn)），改造效果良好。
6 結(jié) 論
本文通過振動及噪聲測試和模態(tài)仿真分析，找出機(jī)房影響臨近辦公人員的原因：
1）水泵減振器失效；
2）水泵出水總管共振：
3）機(jī)房未做隔聲或吸聲處理；
4）管道支架或吊架存在剛性連接。根據(jù)上述問題提出了具有針對性的減振降噪方案。工程施工完成后，對水泵房進(jìn)行驗(yàn)收測試，振動和噪聲明顯降低。考核點(diǎn)的噪聲結(jié)果表明改造效果良好。
