高层办公建筑水泵房噪声解决方案

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高层办公建筑水泵房噪声解决方案

文章出处：技术资讯网责任编辑admin 阅读量：发表时间：2021-03-17 11:16

目前，许多住宅小区、办公楼和宾馆的水泵房等普遍存在减振降噪措施不当的问题。机房的噪声对其周边及上下的房间造成严重的干扰，从而影响人们的工作和生活。本文针对某高层办公建筑水泵机房的噪声干扰问题，通过现场测试及仿真分析，找出了噪声干扰的主要原因，并提出了相应的解决方案。
1 工程现状
本工程的水泵房位于高层办公楼18层，当设备运转时，临近的17层和19层的办公人员受到严重的噪声干扰；18层主要用于放置物品，无办公人员受到噪声干扰。设备房里有3台循环水泵和3台空调水泵。循环水泵出口法兰通过软接与出水总管相连，出水总管通过吊架与19层楼面相连。
经现场勘察，发现17和19层楼道地面及墙面明显存在振感，初步判断为由18层水泵房引起。并发现水泵房存在以下情况：
1）水泵均有做隔振处理：水泵固定在混凝土中间质量块，质量块下设置圆柱形闭式弹簧减振器。但由于水泵运行较长时间未更换减振器，减振器存在失效可能。
2）管道落在型钢吊架上，通过箍圈固定，故管道与楼板间为刚性连接。
3）机房未作隔声或吸声处理。
4）虽然水泵有隔振处理，但水泵管道支架直接落地安装，存在刚性连接。
由于17层的楼道及19层的楼道分别位于机房的正下方和正上方，并且17和19层的办公室均不便进行测试，经与甲方沟通，我们选取17和19层楼道的中间处及18层机房控制室外1m处作为考核点。验收要求改造后三处考核点的背景噪声（无其他噪声干扰）能达到《民用建筑隔声设计规范》要求的多人办公室的底限标准，即≤45dBA。
2 现场测试
测试包括振动测试及噪声测试。振动测试参照《建筑工程容许振动标准》，噪声测试参照《民用建筑隔声设计规范》。
测试仪器如表1所示。

振动测试现场图如图1所示，噪声测试现场图如图2所示。
振动及噪声测试时，除空调正常运行外，无其他设备及人员干扰。现场振动测试结果如表2所示，噪声测试结果如表3所示。

对19层楼道地面振动进行了FFT测试，如图3所示。由结果可知，150Hz处振动异常明显。

另外，测试了循环泵的隔振效率。隔振效率定义为：减振器所隔离掉的振动的百分率，即，

循环泵机脚及其对应地面处（即循环泵减振器上和下处）通频带的位移幅频曲线如图4所示。取峰值频率处（23.4Hz）的结果，得出循环泵减振器的隔振效率为65.4%。

综上测试结果可知：
1）三处考核点的背景噪声值均超过45dBA。
2）循环泵减振器的隔振效率仅为65.4%，结果表明，减振器隔振效果不好。
3）循环泵软接后法兰处比软接前法兰处振动大很多，在125Hz倍频带，循环泵软接后的振动值为软接前的25倍；另外，19层楼道地面振动在150Hz处存在明显峰值。由上述可知，水泵出口法兰通过软接与出水总管相连，出水总管通过吊架与19楼楼面相连。因此，可初步判断循环泵的出水总管存在共振现象。
4）机房不仅有空气传声，还存在固体传声。
3 模态仿真
模态是多自由度线性系统的一种固有特性，可以由系统的特征值与特征矢量来共同表示，它们分别从时空两个方面来表达系统的振动特性。
结构的模态参数主要是通过求解多自由度结构振动运动方程得到，对于工程问题，在求解固有频率和振型时，可以忽略阻尼的作用，便得到无阻尼自由振动方程。

求解上式，便可得到方程的特征值和特征矢量，即为结构的固有频率和振型。
由前章可知，循环泵的出水总管可能存在共振现象，因此对其模态进行仿真分析。用BEAM188单元模拟管道，管道软接处用COMBIN40单元进行模拟，管道吊架固定处以固支进行考虑。管道的材料属性是：密度为7800kg/m3，弹性模量为206GPa，泊松比为0.3；软接的轴向刚度为1.5 MN/m，径向刚度为0.5MN/m。
仿真模型如图5所示，使用ANSYS的Lanczos算法进行计算。仿真结果表明出水总管存在142.1Hz的模态，如图6所示。由于142.1Hz与峰值频率150Hz接近，判断循环泵出水总管产生共振，并对楼道噪声产生重要作用。

4 减振降噪方案
根据测试及仿真结果，提出机房的减振降噪方案：
1）更换弹簧减振器
把循环泵及空调泵的圆柱形闭式弹簧减振器，替换为GTE开式弹簧减振器，并采用TZT减振台座。减振示意图如图7所示。在安装过程中，须合理布置减振器的数量及位置，以保证减振器的压缩量一致。

2）出水总管作弹性处理
对出水总管作弹性处理：管道用软木固定，并通过型钢和吊杆加装HVS吊式弹簧减振器，如图8所示。

3）加装隔声吊顶
在机房加装隔声吊顶，构造如图9所示。
4）加装减振垫。
对管道支架加装橡胶减振垫。

5 减振降噪效果
采用上述减振降噪方案后，对机房再次进行振动和噪声测试，振动和噪声明显降低。改造后三处考核点的背景噪声如表4所示。结果表明，三处考核点的背景噪声均小于45dBA（《民用建筑隔声设计规范》要求的多人办公室的底限标准），改造效果良好。

6 结论
本文通过振动及噪声测试和模态仿真分析，找出机房影响临近办公人员的原因：
1）水泵减振器失效；
2）水泵出水总管共振：
3）机房未做隔声或吸声处理；
4）管道支架或吊架存在刚性连接。根据上述问题提出了具有针对性的减振降噪方案。工程施工完成后，对水泵房进行验收测试，振动和噪声明显降低。考核点的噪声结果表明改造效果良好。

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