高層和超高層建筑中的振動與噪聲控制

              隨著社會經濟的發展和人們物質文化生活水平的提高,國內興建的高層建筑愈來愈多。一般來說,層高在6層以下稱為多層建筑,20層以下稱為小高層,20層以上稱為高層,高度在200m以上則稱為超高層。據介紹,上海超過20層以上的高層建筑已有3000余棟。這些高層建筑系高級賓館、飯店、酒樓、行政辦公樓、寫字樓、商務樓、醫院、高級公寓、高級住宅樓等。上海(也是國內)3棟超高層位于上海浦東陸家嘴地區,呈品字形,已形成上海標志性建筑。其中金茂大廈總高度420.5m,地上88層,地下3層。總建筑面積29萬m2,1998年8月28日建成,已運行10年。上海環球金融中心總高度492m,地上101層,地下3層,總建筑面積38萬m2,2008年8月建成,已投入運行。該棟建筑是目前國內最高的,離地面472m的“觀光天閣”是世界上游人可到達的最高處。85層的游泳池,78-93層五星級酒店,93層中餐廳都是世界上最高的。為抗風載和搖晃在90層安裝了重達150噸的阻尼器,這也是世界上超高層首次采用的隔振措施。
          2008年11月28日開工建設的上海中心擬于2014年建成,該大廈將成為中國第一高樓。總高度632m,地上121層,地下5層,總建筑面積57.8萬m2,總投資148億元。上海中心將是一座綠色超高層建筑,兼具5大功能——24小時甲級辦公;超五星級酒店;精品商業;觀光娛樂;特色會議等。四大環境亮點——形成微氣候環境,室內環境達標率100%;充分利用再生能源、節能率大于60%;雨污水收集起來,利用率不低于40%;建筑材料綠色優先,再循環材料的利用率超過10%。以上3棟超高層建筑的效果圖為圖1所示。
上海3棟超高層建筑效果圖
    高層和超高層建筑中都有許多噪聲源和振動源,雖然在設計過程中有所考慮,但往往在投入運行后才發現有的設計不周,有的安裝不當,有的無措施,從而造成超標,引起投訴,反過來再進行治理。多年來,作者在諸多高層和超高層建筑噪聲和振動控制設計中有一些體會,本文略作介紹,以引起各方重視。
1、高層和超高層建筑中常見的噪聲源和振動源
       一般高層建筑中的公用配套設施,例如空調系統,通風系統,給排水系統,供電系統,乘載系統,消防系統,餐飲和娛樂場所以及車輛出入等都會產生噪聲和振動。許多設備集中安裝于設備層內或裙房屋頂或主樓頂。以上海中心為例,噪聲設備共有 635 臺,分別置于地下室和 22、54、86、118層等 5 個設備層內。
1.1中央空調系統
    空調冷凍機組、冷卻塔、循環水泵等或熱泵機組、管道泵等。冷卻塔和熱泵機組需要敞開安裝于室外,其噪聲和振動可能會對內外環境都帶來影響。
1.2供電系統
    各型變壓器、變電箱往往置于地下室或設備層內,其低頻電磁聲和振動影響較大,也較難處理。
1.3供熱系統
    鍋爐房一般置于地下室或地上設備層內,無論是燃油鍋爐還是燃氣鍋爐燃燒器噪聲和煙道的振動,都會對內部帶來影響。
1.4電梯噪聲和振動
    金茂大廈有73部電梯,環球金融中心有126部電梯,電梯的運行噪聲和機房的振動往往被忽視,再進行治理十分困難。
1.5給排水系統
    各型給水泵、排水泵、游泳池冷熱水泵,消防水泵等泵體的噪聲和振動,以及管道傳聲等,是治理的重點之一。
1.6通風系統
    由于高層和超高層建筑多數為封閉結構,室內通風顯得特別重要,各型空調風機箱、排風機、新風機、排煙風機以及地下車庫排風機等,數量多,風量大,影響范圍廣,是治理的重點之一。
1.7餐飲及娛樂場所噪聲
    廚房油煙凈化通風裝置的噪聲,有些高層內設置KTV包房、音樂茶座、動感咖啡屋、迪斯科舞廳和保齡球館等娛樂場所,又在夜問營業,其噪聲和振動影響更為突出。
1.8車輛出入噪聲
    金茂大廈地下室停放1000輛轎車,環球金融中心地下室停放1100輛轎車,上海中心地下室停放2000輛轎車,這些車輛出入時的噪聲也是不可忽視的問題之一。
    另外還有超高層建筑外部風場噪聲、裝飾件噪聲「例如某大廈外部裝飾件噪聲對內部影響有時高達60-70dB(A),未解決],大樓的晃動問題,施工打樁噪聲和振動問題都應引起重視。
2、高層和超高層建筑的噪聲評價及要求
    我國已頒布了許多噪聲和振動標準,對于不同地區、不同類型、不同用途的建筑規定了室內外要求。2008年新頒布的3個標準,規定了外環境對內環境的影響,應按此進行環境影響評價。對于高層和超高層建筑來說,還應按國家標準GBJ118-1988《民用建筑隔聲設計規范》和GB50096一1999《住宅設計規范》進行考核。2008年民用建筑隔聲設計規范修編送審稿中提出,住宅建筑中臥室、書房高要求的一級標準室內允許噪聲級樣問蕊40dB(A)、夜間≤30dB (A);旅館建筑中特級客房樣問噪聲蕊35dB(A)、夜間≤30dB (A);辦公建筑中辦公室會議室內噪聲≤35 dB (A)。
    對于住宅來說,室內振動限值應符合國家標準GB/T50355 -2005《住宅建筑室內振動限值及其測量方法標準》的相關規定。凡因室內噪聲源的振動引起的固體傳聲應達到國家標準GB222337-2008《社會生活環境噪聲排放標準》的要求,即睡眠房問1類區樣問噪聲應≤40dB(A)、夜間≤30dB(A), 2.3.4類區樣問應≤45dB(A)、夜間≤35dB(A)。同時應達到從31.SHz}-SOOHz頻帶內聲壓級的要求。
3高層和超高層隔振降噪實例
3.1上海金茂大廈51層設備層的噪聲治理
    上海金茂大廈51層設備層共分為4個區,安裝著多臺水泵、風機、變壓器等。原設計已加裝了隔振裝置。但隔振效率低,個別設備安裝不當,部分隔振器已壓死,支架托架為剛性聯接,致使樓下50層辦公室內噪聲超標,A聲級為54-SSdB, C聲級為79一80dBo"嗡嗡嗡”的低頻聲使人難以忍受,多年來租不出去。通過現場調查,測試,與用戶商討,首先對51層設備層內水泵、風機及其水管采取隔振措施,將原有隔振器更換為上海新民隔振器材有限公司生產的預應力阻尼彈簧減振器,所有支架、托架、吊架改為彈性結構,進出水管與水泵問加裝金屬波紋管或橡膠撓性接管等。其次對6臺變壓器振動對樓下的影響不采取隔振措施,而采取隔聲吸聲措施,將變壓器對應的50層樓下的頂棚加裝隔聲層,彈性吊件,吸聲吊頂。經治理,50層辦公室空場噪聲最高處由治理前的SSdB(A),降為42dB(A),整個樓層噪聲平均值由治理前的54dB(A)降為40dB(A)。達到了設計要求。業主比較滿意。上海金茂大廈振動噪聲治理措施圖如圖2、圖3所示。
3.2上海瑞吉紅塔大酒店噪聲治理    上海瑞吉紅塔大酒店位于浦東東方路,是一家超五星級大酒店,高45層。地下室安裝了一臺大型油鍋爐,鍋爐燃燒器噪聲和排煙管道振動,使一層大堂內地面垂向振動級高達80dB,振動十分明顯。將鍋爐排煙管道剛性聯接改為彈性聯接,所有吊桿改為彈性吊鉤,穿墻部分加裝隔振帶,管道進行隔聲保溫包扎。采取這些措施后一層大堂地面振動級由80dB降為60dB,已無振感。
3.3上海金光外灘變壓器振動治理
    上海金光外灘是由金光外灘置地廣場,五星級威斯汀大酒店和威斯汀公寓等三棟高層組成的現代化高層建筑群。位于上海市延安東路,層高50層。在大樓B1層設置了兩問主變室,內置35kv/1 Okv變壓器各1臺。變壓器的振動對一樓至五樓均有影響。通過測試分析和計算,在電力部門的配合下,將變壓器抬高,在其基座下面安裝了由上海新民隔振器材有限公司生
產的《變電設備的噪聲與振動控制裝置》「專利號為ZL200520045634.5]。使三樓室內噪聲由54dB(A),  72dBC降為35.7dB(A),  53dBC。五樓客房內噪聲由51.4dB(A) ,  69.SdBC降為36.1dB(A), 53dBC。所采取的技術措施如圖4,圖5所示。其振動治理效果列于表1.

3.4杭州耀江大廈27層樓面熱泵機組振動治理
    杭州環城北路市府對面的耀江大廈是一棟高層智能化高級辦公樓,在其27層屋面上安裝了6臺頓漢一布什大型熱泵機組、管道泵等空調設備。這些設備運行時產生的振動和固體傳聲對樓下26層至24層辦公室均有影響。對熱泵機組采取了雙層隔振措施,進出水管加裝了橡膠撓性接管,管道支架托架吊架均為彈性結構。經治理,26層辦公室內噪聲由治理前的63dB(A)降為40.1dB(A), 25層辦公室內噪聲由S1dB(A)降為35 .1 dB (A) 0 24層辦公室內噪聲由46dB(A)降為32.3dB (A),取得了滿意的治理效果。圖6、圖7為杭州耀江大廈外形及其熱泵機組振動治理措施圖。
3.5中國鐵路物資大廈空調水泵噪聲振動治理
    中國鐵路物資大廈位于上海市會文路,系一棟高層辦公樓,在十三層室內安裝了4臺大型立式水泵,為空調系統配套服務。由于隔振措施不當,致使樓下十二層的多功能大廳無法使用,十一層至九層的辦公室也受到水泵振動的影響。通過調查分析和測試評估并與用戶商量,折除原水泵隔振裝置,重新設計安裝了上海新民隔振器材有限公司阻尼彈簧減振器及配套鋼混隔振基座系統,更新了橡膠撓性接管,所有支架吊架均改為彈性支撐,水泵房內安裝了吸聲吊頂。經綜合治理,12樓多功能大廳內噪聲由58dB(A)降為36dB(A), 10樓辦公室內由S1dB(A)降為38dB(A), 9樓辦公室內由SOdB(A)降為39dB(A)。用戶十分滿意。圖8為空調水泵隔振裝置照片圖。
3.6上海環球金融中心變壓器隔振
    上海環球金融中心共配置了由江蘇華鵬變壓器有限公司提供的51臺1600/1200KVA型變壓器,分別安裝于地下二層,6層,18層,30層,42層,54層,66層等7個設備層內。為降低變壓器噪聲和振動對樓上樓下的影響,在所有51臺變壓器下方安裝了由上海新民隔振器材有限公司生產的“變電設備的噪聲與控制裝置”(專利號為ZL200520045634.5,包括鋼結構支座和金屬彈簧隔振器。投入運行1年多來,業主普遍反映良好。既保證了變壓器的正常運行,又隔離了固體傳聲影響,圖9、圖10為變壓器隔振裝置措施圖。目前,該裝置在上海新建變電站中均已廣泛運用。
4結語
    高層和超高層建筑中的噪聲和振動問題十分突出,作者碰到的都是投入運行后噪聲超標或有投訴再去調查、測試、提出治理方案,采取降噪措施,雖然問題都可以解決,都可以達到相關標準的規定,但十分被動,也很吃力,同時還要承擔較大的風險。若能在設計、施工、安裝、調試、測試驗收過程中將這些問題解決,那是很方便的。這些大型高檔的建筑,最好從一開始就聘請噪聲和振動專業工程師擔任技術顧問,進行技術咨詢,將問題解決在設計階段,解決在圖紙上。聲學工程師應參與建設項目的全過程,從選用低噪聲設備開始,特別注意對敏感點的影響,采取嚴格的治理措施,精心設計和精心施工安裝,就會取得滿意的效果。
 
 
 
 
 


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