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摘要: 随着空调冷热源、冷却塔、水泵、风机等在建筑物顶部的广泛使用，其产生的噪声对住户的工作、学习和生活造成了不良的影响。本文在典型案例分析的基础上，对噪声源及传播途径进行了分析，最后提出了楼顶建筑设备隔振改造的措施：调节房间尺寸解决共振问题，及采取钢架“浮筑”隔振构造技术。
关键词: 楼顶建筑设备；隔振；改造
Abstract: With the cold and heat sources, cooling tower, water pump, fan in the top of the building widely used, its of the noise of the household of work, study and life caused ill effect. In this paper based on the analysis of the typical cases, the noise source and spread ways have been analyzed, and finally puts forward the roof construction equipment vibration isolation transforming measures: adjust room size solve problems resonance, and take steel "float up" isolation structure technology.
Key Words: the roof construction equipment; The isolation; transformation
中圖分类号：TU8 文献标识码：A文章编号：
前言
随着建筑业的飞速发展，建筑用地空间越来越紧张，导致许多建筑将冷却塔、空调冷热源、水泵风机、等设备安放在建筑物顶部，这些设备在运行过程中会引起振动和噪声，并将振动和噪声的能量传递给建筑物，一般都存在噪声与振动扰民现象，严重的干扰了居民的工作、学习和生活，对居民的身心健康造成影响。为减少振动对结构和环境的影响，需采取适当的主动隔振措施。实际工程中，很多设备特别是位于屋顶的设备，即使采取了隔振措施后，使用单位仍然反映设备相临房间明显振动和噪声过大。究其原因，抛开隔振装置选型、设备组装精度不达标及施工安装没有严格按规程操作外，采取的隔振方法本身存在缺陷是重要原因。 因此，调查和研究噪声声源和室内房间的声学特性对室内声环境的影响，对选择适合措施进行室内噪声的控制具有十分重要的意义。
1.典型案例
某城市一商品房的空调系统冷热源，采用风机盘管加新风系统、风冷热泵机组和末端按不同区域设置全空气系统。其中风冷热泵和冷热水泵设置于屋面。投入使用一年中，工作人员反映制冷制热效果很好，但楼层中特别是顶层房间的振动和噪声让人难以忍受。原因是屋面的设备振动造成。原隔振采取的是在混凝土屋面基础和设备之间加装橡胶隔振垫的传统方法，混凝土基础和屋面连为一体，振动能量通过混凝土基础传递到楼板，而楼板的刚度较小，产生受迫振动，并辐射出固体声。综合论证后采用钢架“浮筑”隔振进行改造。改造后楼层内基本感觉不到振动和噪声，现场测试结果也说明振动和噪声大大改善。
噪声源及传播途径分析
空调冷热源、风机、冷却塔、水泵等设备常被安放在建筑物顶部，这些设备高速运转产生激振力，导致基础振动，并产生固体声，现已水泵为例分析噪声源及传播途径。
2.1噪声源分析
水泵房噪声是由水泵工作噪声和电机噪声引起的综合噪声，比较复杂。我们对水泵房的噪声频率进行了测量，测得的倍频程声压级如表1和图1。从测试数据可以看出水泵房的噪声在31.5Hz——50Hz3频率范围内声压级较高，属于中低频噪声，以低频声为主。
图1水泵房不同频率的声压级
2.2传播途径的分析
噪声的传播是以空气声和固体声两种传播途径进行传播。在对住户室内噪声进行了测试结果发现，水泵房噪声频谱中63Hz、125Hz及250Hz几乎没有损失的传向住户，而高频声(如4000Hz、8000Hz)的损失就比较的大。这显然是固体传声的特点。根据水泵房内水泵、管道及水箱的布置的位置和情况，可以分析得到噪声的传播途径主要有：
①水泵的运行引起的基础的振动，基础把振动传递给建筑结构，引起建筑的振动。
②管道本身的传递。
③由管道的支撑物如墙架、穿墙的管道及穿地的管道传递给墙体和楼板的振动。
根据民用建筑隔声设计规范(GBJ 118．88)如表一所示，本住宅属于第二级。卧室、书房噪声的限制为45dB(昼间)和35dB(夜间)。用便携式声级计测量发现，住户卧室内噪声声压级达到55dB(A()白天)，主要属于中低频噪声，并且以低频为主。噪声已超过国家的规范要求，故必须对噪声污染进行治理。
楼顶建筑设备隔振改造措施
3.1调节房间尺寸，解决共振问题
房间的尺寸对是舌产生共振影响比较大，特别在小型房间。应尽量避免尺寸的相近。因此我们通过调节吊顶的高度，来改变房问的尺寸。再者，卫生间的材料主要是瓷砖。瓷砖这种材料的吸声系数几乎为零，并且卫生间的四面墙相互平行，井全部使用此种材料。这种情况极易形成共振，因此在A墙上(如图3)。用铝靼板做成薄板吸声结构。薄板吸卢结构吸声频率在80Hz～3COI-Iz之问。属于低频吸声。并在薄板中内填玻璃吸音棉．增大吸声频率范围和增大吸声系数。考虑到经济方面的因素，在C墙面上挂一些防水性的织物，既可以起到改变墙的材质的作用，也能吸收一部分声能。
3.2钢架“浮筑”隔振构造
3.2.1钢架“浮筑”隔振构造及原理
钢架“浮筑”隔振构造如图1，钢架固结于混凝土结构梁柱，设备连同隔振器安装在钢架上。办公楼改造隔振装置，采用化学锚固将钢板后锚于混凝土柱中，再将加工好的钢架与钢板焊接连接。如对于新设隔振装置,可在混凝土梁柱中预埋钢板。
图 1 钢架“浮筑”隔振构造原理图
钢架浮筑隔振采用以隔为主，隔与阻结合的办法。一定程度借鉴了混凝土浮筑隔振法（图2），其构造是将装有隔振器的设备固定在浮筑混凝土板上，再用弹性材料支撑在楼板上，四周用膨胀橡胶塞实，宛如一个大型橡胶隔振器，隔振效果较好，但工艺过程复杂、施工周期长、造价高、浮筑混凝土板、施工难度大，而且其支撑支点仍然是楼板，不能避免楼板容易受迫振动和共振、辐射面大等缺陷。新技术以浮筑钢架代替浮筑混凝土板，对设备实行隔振，其支撑点为结构梁柱，优于混凝土浮筑法的隔振效果，而造价、施工难度、施工周期大大减少。
图 2 混凝土“浮筑”隔振常用构造
3.2.2隔振降噪效果现场测试
（1）测试方案。项目组选择了传统隔振装置（另一建筑物屋顶的热泵机组隔振系统）与办公楼热泵、水泵三项隔振工程进行了效果现场对比测试。在三项隔振工程中的运行设备、隔振装置和楼顶面布置压电加速度传感器及电阻应变片，测点布置如图3所示，分别采集热泵和水泵启动过程、正常运行过程和急停过程中各测点的动态响应，利用采集分析软件实时显示各通道采集信号的时域波形和FFT实时频率谱，同时采集楼顶和室内噪声。
图 3 三项隔振工程动态测试布点图
（2）测试结论。其一，采用在热泵与楼顶面之间加橡胶垫的传统隔振措施、设备和楼面的振动频率成分较多，振动幅值较大，环境噪声较高，隔振降噪效果不明显。其二，办公大楼热泵和水泵安装采用钢架“浮筑”隔振施工方法，对高频振动信号起到较好的隔振效果，设备和楼面的振动频率成分较单一，振动幅值较小，环境噪声较低，隔振降噪效果明显。
3.2.3治理后效果
根据以上治理措施，进行了综合的治理后，楼顶建筑设备的噪声明显的降低了，经过我们测试得到住户房间内噪声的声压级不到45dB，住户对噪声的反映明显的减小了，对治理的结果很满意，达到了预期的效果。
结 语
设备隔振降噪是跨振动、设备、声学、结构等学科的综合课题。钢架“浮筑” 隔振技术之所以能较好地达到隔振降噪效果，重要原因是隔振系统最终支撑点为竖向刚度极大的结构柱，直接将设备振动动力传递到地基。实施中有三个关键点: 钢架的结构形式及配置的确定计算；钢架基脚与混凝土结构梁柱的连接技术；隔振器安装严禁产生“振动短路”现象。钢架“浮筑”隔振技术不仅适用于设备隔振改造，亦适用新设置设备隔振，针对不同类型设备进一步进行隔振理论及局部构造的研究，可形成一种标准化体系。
参考文献
【1】胡志平.建筑暖通设备的振动与防治[J].浙江建筑.2008.25(1):65- 68 .
【2】项端祈.空调系统消声与隔振设计[M]. 北京: 机械工业出版社.2005 .
【3】刘加平.建筑物理[M].北京.中国建筑工业出版社.1999．
关键词: 楼顶建筑设备；隔振；改造
Abstract: With the cold and heat sources, cooling tower, water pump, fan in the top of the building widely used, its of the noise of the household of work, study and life caused ill effect. In this paper based on the analysis of the typical cases, the noise source and spread ways have been analyzed, and finally puts forward the roof construction equipment vibration isolation transforming measures: adjust room size solve problems resonance, and take steel "float up" isolation structure technology.
Key Words: the roof construction equipment; The isolation; transformation
中圖分类号：TU8 文献标识码：A文章编号：
前言
随着建筑业的飞速发展，建筑用地空间越来越紧张，导致许多建筑将冷却塔、空调冷热源、水泵风机、等设备安放在建筑物顶部，这些设备在运行过程中会引起振动和噪声，并将振动和噪声的能量传递给建筑物，一般都存在噪声与振动扰民现象，严重的干扰了居民的工作、学习和生活，对居民的身心健康造成影响。为减少振动对结构和环境的影响，需采取适当的主动隔振措施。实际工程中，很多设备特别是位于屋顶的设备，即使采取了隔振措施后，使用单位仍然反映设备相临房间明显振动和噪声过大。究其原因，抛开隔振装置选型、设备组装精度不达标及施工安装没有严格按规程操作外，采取的隔振方法本身存在缺陷是重要原因。 因此，调查和研究噪声声源和室内房间的声学特性对室内声环境的影响，对选择适合措施进行室内噪声的控制具有十分重要的意义。
1.典型案例
某城市一商品房的空调系统冷热源，采用风机盘管加新风系统、风冷热泵机组和末端按不同区域设置全空气系统。其中风冷热泵和冷热水泵设置于屋面。投入使用一年中，工作人员反映制冷制热效果很好，但楼层中特别是顶层房间的振动和噪声让人难以忍受。原因是屋面的设备振动造成。原隔振采取的是在混凝土屋面基础和设备之间加装橡胶隔振垫的传统方法，混凝土基础和屋面连为一体，振动能量通过混凝土基础传递到楼板，而楼板的刚度较小，产生受迫振动，并辐射出固体声。综合论证后采用钢架“浮筑”隔振进行改造。改造后楼层内基本感觉不到振动和噪声，现场测试结果也说明振动和噪声大大改善。
噪声源及传播途径分析
空调冷热源、风机、冷却塔、水泵等设备常被安放在建筑物顶部，这些设备高速运转产生激振力，导致基础振动，并产生固体声，现已水泵为例分析噪声源及传播途径。
2.1噪声源分析
水泵房噪声是由水泵工作噪声和电机噪声引起的综合噪声，比较复杂。我们对水泵房的噪声频率进行了测量，测得的倍频程声压级如表1和图1。从测试数据可以看出水泵房的噪声在31.5Hz——50Hz3频率范围内声压级较高，属于中低频噪声，以低频声为主。
图1水泵房不同频率的声压级
2.2传播途径的分析
噪声的传播是以空气声和固体声两种传播途径进行传播。在对住户室内噪声进行了测试结果发现，水泵房噪声频谱中63Hz、125Hz及250Hz几乎没有损失的传向住户，而高频声(如4000Hz、8000Hz)的损失就比较的大。这显然是固体传声的特点。根据水泵房内水泵、管道及水箱的布置的位置和情况，可以分析得到噪声的传播途径主要有：
①水泵的运行引起的基础的振动，基础把振动传递给建筑结构，引起建筑的振动。
②管道本身的传递。
③由管道的支撑物如墙架、穿墙的管道及穿地的管道传递给墙体和楼板的振动。
根据民用建筑隔声设计规范(GBJ 118．88)如表一所示，本住宅属于第二级。卧室、书房噪声的限制为45dB(昼间)和35dB(夜间)。用便携式声级计测量发现，住户卧室内噪声声压级达到55dB(A()白天)，主要属于中低频噪声，并且以低频为主。噪声已超过国家的规范要求，故必须对噪声污染进行治理。
楼顶建筑设备隔振改造措施
3.1调节房间尺寸，解决共振问题
房间的尺寸对是舌产生共振影响比较大，特别在小型房间。应尽量避免尺寸的相近。因此我们通过调节吊顶的高度，来改变房问的尺寸。再者，卫生间的材料主要是瓷砖。瓷砖这种材料的吸声系数几乎为零，并且卫生间的四面墙相互平行，井全部使用此种材料。这种情况极易形成共振，因此在A墙上(如图3)。用铝靼板做成薄板吸声结构。薄板吸卢结构吸声频率在80Hz～3COI-Iz之问。属于低频吸声。并在薄板中内填玻璃吸音棉．增大吸声频率范围和增大吸声系数。考虑到经济方面的因素，在C墙面上挂一些防水性的织物，既可以起到改变墙的材质的作用，也能吸收一部分声能。
3.2钢架“浮筑”隔振构造
3.2.1钢架“浮筑”隔振构造及原理
钢架“浮筑”隔振构造如图1，钢架固结于混凝土结构梁柱，设备连同隔振器安装在钢架上。办公楼改造隔振装置，采用化学锚固将钢板后锚于混凝土柱中，再将加工好的钢架与钢板焊接连接。如对于新设隔振装置,可在混凝土梁柱中预埋钢板。
图 1 钢架“浮筑”隔振构造原理图
钢架浮筑隔振采用以隔为主，隔与阻结合的办法。一定程度借鉴了混凝土浮筑隔振法（图2），其构造是将装有隔振器的设备固定在浮筑混凝土板上，再用弹性材料支撑在楼板上，四周用膨胀橡胶塞实，宛如一个大型橡胶隔振器，隔振效果较好，但工艺过程复杂、施工周期长、造价高、浮筑混凝土板、施工难度大，而且其支撑支点仍然是楼板，不能避免楼板容易受迫振动和共振、辐射面大等缺陷。新技术以浮筑钢架代替浮筑混凝土板，对设备实行隔振，其支撑点为结构梁柱，优于混凝土浮筑法的隔振效果，而造价、施工难度、施工周期大大减少。
图 2 混凝土“浮筑”隔振常用构造
3.2.2隔振降噪效果现场测试
（1）测试方案。项目组选择了传统隔振装置（另一建筑物屋顶的热泵机组隔振系统）与办公楼热泵、水泵三项隔振工程进行了效果现场对比测试。在三项隔振工程中的运行设备、隔振装置和楼顶面布置压电加速度传感器及电阻应变片，测点布置如图3所示，分别采集热泵和水泵启动过程、正常运行过程和急停过程中各测点的动态响应，利用采集分析软件实时显示各通道采集信号的时域波形和FFT实时频率谱，同时采集楼顶和室内噪声。
图 3 三项隔振工程动态测试布点图
（2）测试结论。其一，采用在热泵与楼顶面之间加橡胶垫的传统隔振措施、设备和楼面的振动频率成分较多，振动幅值较大，环境噪声较高，隔振降噪效果不明显。其二，办公大楼热泵和水泵安装采用钢架“浮筑”隔振施工方法，对高频振动信号起到较好的隔振效果，设备和楼面的振动频率成分较单一，振动幅值较小，环境噪声较低，隔振降噪效果明显。
3.2.3治理后效果
根据以上治理措施，进行了综合的治理后，楼顶建筑设备的噪声明显的降低了，经过我们测试得到住户房间内噪声的声压级不到45dB，住户对噪声的反映明显的减小了，对治理的结果很满意，达到了预期的效果。
结 语
设备隔振降噪是跨振动、设备、声学、结构等学科的综合课题。钢架“浮筑” 隔振技术之所以能较好地达到隔振降噪效果，重要原因是隔振系统最终支撑点为竖向刚度极大的结构柱，直接将设备振动动力传递到地基。实施中有三个关键点: 钢架的结构形式及配置的确定计算；钢架基脚与混凝土结构梁柱的连接技术；隔振器安装严禁产生“振动短路”现象。钢架“浮筑”隔振技术不仅适用于设备隔振改造，亦适用新设置设备隔振，针对不同类型设备进一步进行隔振理论及局部构造的研究，可形成一种标准化体系。
参考文献
【1】胡志平.建筑暖通设备的振动与防治[J].浙江建筑.2008.25(1):65- 68 .
【2】项端祈.空调系统消声与隔振设计[M]. 北京: 机械工业出版社.2005 .
【3】刘加平.建筑物理[M].北京.中国建筑工业出版社.1999．