高层和超高层建筑中的振动与噪声控制

              随着社会经济的发展和人们物质文化生活水平的提高,国内兴建的高层建筑愈来愈多。一般来说,层高在6层以下称为多层建筑,20层以下称为小高层,20层以上称为高层,高度在200m以上则称为超高层。据介绍,上海超过20层以上的高层建筑已有3000余栋。这些高层建筑系高级宾馆、饭店、酒楼、行政办公楼、写字楼、商务楼、医院、高级公寓、高级住宅楼等。上海(也是国内)3栋超高层位于上海浦东陆家嘴地区,呈品字形,已形成上海标志性建筑。其中金茂大厦总高度420.5m,地上88层,地下3层。总建筑面积29万m2,1998年8月28日建成,已运行10年。上海环球金融中心总高度492m,地上101层,地下3层,总建筑面积38万m2,2008年8月建成,已投入运行。该栋建筑是目前国内最高的,离地面472m的“观光天阁”是世界上游人可到达的最高处。85层的游泳池,78-93层五星级酒店,93层中餐厅都是世界上最高的。为抗风载和摇晃在90层安装了重达150吨的阻尼器,这也是世界上超高层首次采用的隔振措施。
          2008年11月28日开工建设的上海中心拟于2014年建成,该大厦将成为中国第一高楼。总高度632m,地上121层,地下5层,总建筑面积57.8万m2,总投资148亿元。上海中心将是一座绿色超高层建筑,兼具5大功能——24小时甲级办公;超五星级酒店;精品商业;观光娱乐;特色会议等。四大环境亮点——形成微气候环境,室内环境达标率100%;充分利用再生能源、节能率大于60%;雨污水收集起来,利用率不低于40%;建筑材料绿色优先,再循环材料的利用率超过10%。以上3栋超高层建筑的效果图为图1所示。
上海3栋超高层建筑效果图
    高层和超高层建筑中都有许多噪声源和振动源,虽然在设计过程中有所考虑,但往往在投入运行后才发现有的设计不周,有的安装不当,有的无措施,从而造成超标,引起投诉,反过来再进行治理。多年来,作者在诸多高层和超高层建筑噪声和振动控制设计中有一些体会,本文略作介绍,以引起各方重视。
1、高层和超高层建筑中常见的噪声源和振动源
       一般高层建筑中的公用配套设施,例如空调系统,通风系统,给排水系统,供电系统,乘载系统,消防系统,餐饮和娱乐场所以及车辆出入等都会产生噪声和振动。许多设备集中安装于设备层内或裙房屋顶或主楼顶。以上海中心为例,噪声设备共有 635 台,分别置于地下室和 22、54、86、118层等 5 个设备层内。
1.1中央空调系统
    空调冷冻机组、冷却塔、循环水泵等或热泵机组、管道泵等。冷却塔和热泵机组需要敞开安装于室外,其噪声和振动可能会对内外环境都带来影响。
1.2供电系统
    各型变压器、变电箱往往置于地下室或设备层内,其低频电磁声和振动影响较大,也较难处理。
1.3供热系统
    锅炉房一般置于地下室或地上设备层内,无论是燃油锅炉还是燃气锅炉燃烧器噪声和烟道的振动,都会对内部带来影响。
1.4电梯噪声和振动
    金茂大厦有73部电梯,环球金融中心有126部电梯,电梯的运行噪声和机房的振动往往被忽视,再进行治理十分困难。
1.5给排水系统
    各型给水泵、排水泵、游泳池冷热水泵,消防水泵等泵体的噪声和振动,以及管道传声等,是治理的重点之一。
1.6通风系统
    由于高层和超高层建筑多数为封闭结构,室内通风显得特别重要,各型空调风机箱、排风机、新风机、排烟风机以及地下车库排风机等,数量多,风量大,影响范围广,是治理的重点之一。
1.7餐饮及娱乐场所噪声
    厨房油烟净化通风装置的噪声,有些高层内设置KTV包房、音乐茶座、动感咖啡屋、迪斯科舞厅和保龄球馆等娱乐场所,又在夜问营业,其噪声和振动影响更为突出。
1.8车辆出入噪声
    金茂大厦地下室停放1000辆轿车,环球金融中心地下室停放1100辆轿车,上海中心地下室停放2000辆轿车,这些车辆出入时的噪声也是不可忽视的问题之一。
    另外还有超高层建筑外部风场噪声、装饰件噪声「例如某大厦外部装饰件噪声对内部影响有时高达60-70dB(A),未解决],大楼的晃动问题,施工打桩噪声和振动问题都应引起重视。
2、高层和超高层建筑的噪声评价及要求
    我国已颁布了许多噪声和振动标准,对于不同地区、不同类型、不同用途的建筑规定了室内外要求。2008年新颁布的3个标准,规定了外环境对内环境的影响,应按此进行环境影响评价。对于高层和超高层建筑来说,还应按国家标准GBJ118-1988《民用建筑隔声设计规范》和GB50096一1999《住宅设计规范》进行考核。2008年民用建筑隔声设计规范修编送审稿中提出,住宅建筑中卧室、书房高要求的一级标准室内允许噪声级样问蕊40dB(A)、夜间≤30dB (A);旅馆建筑中特级客房样问噪声蕊35dB(A)、夜间≤30dB (A);办公建筑中办公室会议室内噪声≤35 dB (A)。
    对于住宅来说,室内振动限值应符合国家标准GB/T50355 -2005《住宅建筑室内振动限值及其测量方法标准》的相关规定。凡因室内噪声源的振动引起的固体传声应达到国家标准GB222337-2008《社会生活环境噪声排放标准》的要求,即睡眠房问1类区样问噪声应≤40dB(A)、夜间≤30dB(A), 2.3.4类区样问应≤45dB(A)、夜间≤35dB(A)。同时应达到从31.SHz}-SOOHz频带内声压级的要求。
3高层和超高层隔振降噪实例
3.1上海金茂大厦51层设备层的噪声治理
    上海金茂大厦51层设备层共分为4个区,安装着多台水泵、风机、变压器等。原设计已加装了隔振装置。但隔振效率低,个别设备安装不当,部分隔振器已压死,支架托架为刚性联接,致使楼下50层办公室内噪声超标,A声级为54-SSdB, C声级为79一80dBo"嗡嗡嗡”的低频声使人难以忍受,多年来租不出去。通过现场调查,测试,与用户商讨,首先对51层设备层内水泵、风机及其水管采取隔振措施,将原有隔振器更换为上海新民隔振器材有限公司生产的预应力阻尼弹簧减振器,所有支架、托架、吊架改为弹性结构,进出水管与水泵问加装金属波纹管或橡胶挠性接管等。其次对6台变压器振动对楼下的影响不采取隔振措施,而采取隔声吸声措施,将变压器对应的50层楼下的顶棚加装隔声层,弹性吊件,吸声吊顶。经治理,50层办公室空场噪声最高处由治理前的SSdB(A),降为42dB(A),整个楼层噪声平均值由治理前的54dB(A)降为40dB(A)。达到了设计要求。业主比较满意。上海金茂大厦振动噪声治理措施图如图2、图3所示。
3.2上海瑞吉红塔大酒店噪声治理    上海瑞吉红塔大酒店位于浦东东方路,是一家超五星级大酒店,高45层。地下室安装了一台大型油锅炉,锅炉燃烧器噪声和排烟管道振动,使一层大堂内地面垂向振动级高达80dB,振动十分明显。将锅炉排烟管道刚性联接改为弹性联接,所有吊杆改为弹性吊钩,穿墙部分加装隔振带,管道进行隔声保温包扎。采取这些措施后一层大堂地面振动级由80dB降为60dB,已无振感。
3.3上海金光外滩变压器振动治理
    上海金光外滩是由金光外滩置地广场,五星级威斯汀大酒店和威斯汀公寓等三栋高层组成的现代化高层建筑群。位于上海市延安东路,层高50层。在大楼B1层设置了两问主变室,内置35kv/1 Okv变压器各1台。变压器的振动对一楼至五楼均有影响。通过测试分析和计算,在电力部门的配合下,将变压器抬高,在其基座下面安装了由上海新民隔振器材有限公司生
产的《变电设备的噪声与振动控制装置》「专利号为ZL200520045634.5]。使三楼室内噪声由54dB(A),  72dBC降为35.7dB(A),  53dBC。五楼客房内噪声由51.4dB(A) ,  69.SdBC降为36.1dB(A), 53dBC。所采取的技术措施如图4,图5所示。其振动治理效果列于表1.

3.4杭州耀江大厦27层楼面热泵机组振动治理
    杭州环城北路市府对面的耀江大厦是一栋高层智能化高级办公楼,在其27层屋面上安装了6台顿汉一布什大型热泵机组、管道泵等空调设备。这些设备运行时产生的振动和固体传声对楼下26层至24层办公室均有影响。对热泵机组采取了双层隔振措施,进出水管加装了橡胶挠性接管,管道支架托架吊架均为弹性结构。经治理,26层办公室内噪声由治理前的63dB(A)降为40.1dB(A), 25层办公室内噪声由S1dB(A)降为35 .1 dB (A) 0 24层办公室内噪声由46dB(A)降为32.3dB (A),取得了满意的治理效果。图6、图7为杭州耀江大厦外形及其热泵机组振动治理措施图。
3.5中国铁路物资大厦空调水泵噪声振动治理
    中国铁路物资大厦位于上海市会文路,系一栋高层办公楼,在十三层室内安装了4台大型立式水泵,为空调系统配套服务。由于隔振措施不当,致使楼下十二层的多功能大厅无法使用,十一层至九层的办公室也受到水泵振动的影响。通过调查分析和测试评估并与用户商量,折除原水泵隔振装置,重新设计安装了上海新民隔振器材有限公司阻尼弹簧减振器及配套钢混隔振基座系统,更新了橡胶挠性接管,所有支架吊架均改为弹性支撑,水泵房内安装了吸声吊顶。经综合治理,12楼多功能大厅内噪声由58dB(A)降为36dB(A), 10楼办公室内由S1dB(A)降为38dB(A), 9楼办公室内由SOdB(A)降为39dB(A)。用户十分满意。图8为空调水泵隔振装置照片图。
3.6上海环球金融中心变压器隔振
    上海环球金融中心共配置了由江苏华鹏变压器有限公司提供的51台1600/1200KVA型变压器,分别安装于地下二层,6层,18层,30层,42层,54层,66层等7个设备层内。为降低变压器噪声和振动对楼上楼下的影响,在所有51台变压器下方安装了由上海新民隔振器材有限公司生产的“变电设备的噪声与控制装置”(专利号为ZL200520045634.5,包括钢结构支座和金属弹簧隔振器。投入运行1年多来,业主普遍反映良好。既保证了变压器的正常运行,又隔离了固体传声影响,图9、图10为变压器隔振装置措施图。目前,该装置在上海新建变电站中均已广泛运用。
4结语
    高层和超高层建筑中的噪声和振动问题十分突出,作者碰到的都是投入运行后噪声超标或有投诉再去调查、测试、提出治理方案,采取降噪措施,虽然问题都可以解决,都可以达到相关标准的规定,但十分被动,也很吃力,同时还要承担较大的风险。若能在设计、施工、安装、调试、测试验收过程中将这些问题解决,那是很方便的。这些大型高档的建筑,最好从一开始就聘请噪声和振动专业工程师担任技术顾问,进行技术咨询,将问题解决在设计阶段,解决在图纸上。声学工程师应参与建设项目的全过程,从选用低噪声设备开始,特别注意对敏感点的影响,采取严格的治理措施,精心设计和精心施工安装,就会取得满意的效果。
 
 
 
 
 


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