劇院工程機(jī)電消聲隔振施工技術(shù)

楊貴喜，李永明，張寶貴，陳久磊，劉方超

（1.中國(guó)建筑第八工程局有限公司；2.鄭州城建集團(tuán)投資有限公司）

1 項(xiàng)目背景

鄭州大劇院位于鄭州市公共文化服務(wù)區(qū)四個(gè)中心，其設(shè)計(jì)理念為“黃河天水，藝術(shù)之舟”，整個(gè)外立面造型由七片迎風(fēng)展開的帆船型幕墻合圍而成。建成后將成為河南省體量最大、功能最齊全的文化藝術(shù)展演中心。其總建筑面積為127739.67m2，建設(shè)內(nèi)容包括1687 座的歌舞劇場(chǎng)（A 區(qū)）、461 座的戲曲排練廳（B區(qū)）、884座的音樂(lè)廳和421座的多功能廳（C區(qū)）以及地下商業(yè)、停車場(chǎng)和配套的附屬用房。

鄭州大劇院機(jī)電工程各系統(tǒng)非常復(fù)雜，設(shè)備眾多、管線密集，機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生及傳播大量的噪聲和振動(dòng)。本文通過(guò)機(jī)電消聲隔振施工技術(shù)提高了施工效率，確保了噪聲振動(dòng)的控制效果。

本技術(shù)在施工前細(xì)致分析機(jī)電系統(tǒng)震動(dòng)及噪聲，并進(jìn)行針對(duì)性的深化優(yōu)化設(shè)計(jì)，制定消聲減震措施。在結(jié)構(gòu)及建筑分區(qū)的基礎(chǔ)上充分考慮滿足建筑功能的合理機(jī)電系統(tǒng)分區(qū)，為需要進(jìn)行嚴(yán)格消聲減振控制的功能區(qū)設(shè)計(jì)獨(dú)立的機(jī)電系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)消聲、減振需要確定設(shè)備（設(shè)施）技術(shù)參數(shù)及控制流體流速，同時(shí)避免其他機(jī)電設(shè)施穿越。

在機(jī)電系統(tǒng)安裝施工過(guò)程中，深化設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮系統(tǒng)消聲、減振功能的需要，通過(guò)隔聲、吸聲、消聲、隔振、阻尼等處理方法，在機(jī)電系統(tǒng)中設(shè)置消聲減振設(shè)備（設(shè)施），改變或阻斷噪聲與振動(dòng)的傳播路徑。如設(shè)備采用浮筑基礎(chǔ)、減振浮臺(tái)及減震器等的隔聲隔振構(gòu)造，管道與結(jié)構(gòu)、管道與設(shè)備、管道與支吊架及支吊架與結(jié)構(gòu)（包括鋼結(jié)構(gòu)）之間采用消聲減震的隔離隔斷措施。

在機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備（設(shè)施）選型時(shí)，優(yōu)先選用低噪、低振的機(jī)電設(shè)備（設(shè)施），如箱式設(shè)備、變頻設(shè)備、緩閉式設(shè)備、靜音設(shè)備以及高效率、低轉(zhuǎn)速設(shè)備等。引入主動(dòng)式消聲抗振工藝。在機(jī)電系統(tǒng)深化設(shè)計(jì)中，針對(duì)系統(tǒng)消聲減振引入主動(dòng)式消聲抗振工藝，擾動(dòng)或改變機(jī)電系統(tǒng)固有噪聲、振動(dòng)頻率及傳播方向，達(dá)到消聲抗振的目的。

2 工藝流程及操作要點(diǎn)

圖1 為工藝流程圖。根據(jù)《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50118-2010）[1]，規(guī)定每一建筑功能分區(qū)的噪聲允許限值見(jiàn)表1。在結(jié)構(gòu)及建筑分區(qū)的基礎(chǔ)上充分考慮滿足建筑功能的合理機(jī)電系統(tǒng)分區(qū)，為需要進(jìn)行嚴(yán)格消聲減振控制的功能區(qū)設(shè)計(jì)獨(dú)立的機(jī)電系統(tǒng)。對(duì)每一機(jī)電分區(qū)的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行載荷、轉(zhuǎn)速、重心分布圖等減震單元選型，使敏感空間周圍的設(shè)備減振效率達(dá)到92%以上，其他設(shè)備的減振效率需達(dá)到85%。同時(shí)，為降低空調(diào)機(jī)房、風(fēng)機(jī)房和制冷機(jī)房等對(duì)毗鄰房間的噪聲干擾以及減低機(jī)房?jī)?nèi)的噪聲，為設(shè)備管理操作人員創(chuàng)造允許的噪聲環(huán)境。在進(jìn)行設(shè)備隔振設(shè)計(jì)的同時(shí)，對(duì)門窗墻體天花進(jìn)行吸聲降噪。根據(jù)計(jì)算分析，深化隔聲減振平面圖，并對(duì)墻體隔聲量、隔聲門最小隔聲限值，室內(nèi)天花、墻面做法與隔聲量，設(shè)備最小減震效率限值進(jìn)行標(biāo)注。

圖1 工藝流程圖

表1 各空間允許噪聲控制指標(biāo)

3 暖通系統(tǒng)的消聲深化設(shè)計(jì)

3.1 各空間空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)管允許風(fēng)速指標(biāo)

暖通系統(tǒng)的消聲主要包括降低沿管道傳播的風(fēng)機(jī)噪聲和合理控制氣流噪聲兩方面的內(nèi)容?？刂茪饬髟肼暤母敬胧┦墙档惋L(fēng)速，各空間暖通系統(tǒng)風(fēng)管允許風(fēng)速指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)管風(fēng)速允許值

3.2 消聲措施

3.2.1 對(duì)每一空間進(jìn)行消聲分析

以戲劇廳空調(diào)系統(tǒng)消聲為例，戲劇院空調(diào)系統(tǒng)采用單風(fēng)機(jī)變頻一次回風(fēng)全空氣空調(diào)系統(tǒng)，設(shè)備主要有一臺(tái)空調(diào)機(jī)組：AHU-M-D202，機(jī)組參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 戲劇廳設(shè)備參數(shù)表

3.2.2 暖通消聲計(jì)算結(jié)果

AHU-M-D202送風(fēng)管路系統(tǒng)需要在主管上安裝1個(gè)有效消聲長(zhǎng)度為1.5m的消聲器AHU-M-D202（-1），AHU-M-D202 回風(fēng)管路系統(tǒng)需要在主支管上分別安裝2個(gè)有效消聲長(zhǎng)度為1.5m的消聲器AHU-MD202（-2）、AHU-M-D202（-3）、AHU-M-D202（-4）、AHU-M-D202（-5），才能滿足戲劇院的本底噪聲標(biāo)準(zhǔn)。消聲單元的消聲性能參數(shù)要求見(jiàn)表4。

表4 AHU-M-D202 消聲單元的消聲性能參數(shù)表

3.2.3 消聲風(fēng)管應(yīng)用

對(duì)于背景噪聲要求值在NR30或更嚴(yán)格的區(qū)域，如觀眾廳、舞臺(tái)、化妝間、會(huì)議室等，采用消聲風(fēng)管，以降低設(shè)備噪聲的影響。

3.2.4 消聲靜壓箱應(yīng)用

空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)統(tǒng)一采用消聲靜壓箱，消聲靜壓箱不僅能穩(wěn)定靜壓，還能對(duì)通過(guò)風(fēng)管內(nèi)傳播的噪音起到降噪作用。消聲靜壓箱的做法可參照?qǐng)D2，保溫層（箱外）+箱體（≥1.5mm 厚的鍍鋅鋼板）+25mm 厚的環(huán)保吸聲材料（包裹玻纖布防止粉塵溢出）。消聲靜壓箱的傳聲損失應(yīng)符合計(jì)算表。

圖2 成品消聲靜壓箱節(jié)點(diǎn)做法

3.2.5 消聲器應(yīng)用

消聲器的制作或采購(gòu)以及安裝應(yīng)根據(jù)消聲器配置表來(lái)確定，并且由專業(yè)廠家進(jìn)行復(fù)核計(jì)算，提供暖通消聲計(jì)算書于聲學(xué)顧問(wèn)方審核后方可施工。消聲器的安裝位置、串聯(lián)的距離和與彎頭的距離有一定的技術(shù)要求，宜大于管道當(dāng)量直徑的5倍，如果放置不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的氣流噪聲，從而影響整體效果。

4 設(shè)備隔振深化設(shè)計(jì)

機(jī)電設(shè)備的噪聲除了通過(guò)空氣傳播到室外，還會(huì)通過(guò)建筑物的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)進(jìn)行傳播。削弱由機(jī)器傳給基礎(chǔ)的震動(dòng)，是由消除它們之間的剛性連接來(lái)達(dá)到。對(duì)所有風(fēng)機(jī)、水泵、空調(diào)機(jī)組等會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)震動(dòng)噪聲的設(shè)備均由設(shè)備廠家做了隔振計(jì)算，對(duì)每臺(tái)設(shè)備選擇了合適的形式與規(guī)格的減震器。

以本工程歌劇廳負(fù)一層餐廳用空調(diào)機(jī)組為例。該機(jī)組總重量約為860kg，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為n=1230r/min，允許傳遞率設(shè)為T=20%，計(jì)劃采用橡膠減震墊。

①查詢減震傳遞曲線得，當(dāng)T=20%時(shí)，f/f0=2.5，計(jì)算得f0=8Hz。

②查詢減震基礎(chǔ)計(jì)算曲線得，當(dāng)n=1230r/min，T=20%，靜態(tài)形變值為δ=0.4cm。

③查表得彈性體厚度h=3cm。

④采用四個(gè)橡膠減震墊，則減震基座斷面F=860/（1.6×4）=134cm2。

通過(guò)以上計(jì)算，橡膠減震墊選用14cm×10cm×3cm。

通過(guò)對(duì)所有重要機(jī)電設(shè)備管線進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，針對(duì)不同設(shè)備管道，采取了不同的吸音隔振措施。主要有橡膠墊隔振、彈簧減震器隔振、橡膠減震器隔振幾種，空調(diào)機(jī)組橡膠墊隔振示意圖如圖3所示。

圖3 空調(diào)機(jī)組橡膠墊隔振

5 聲學(xué)檢測(cè)

在施工過(guò)程中，使用Dirac 軟件對(duì)舞臺(tái)、觀眾廳及設(shè)備機(jī)房等重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行了定期檢測(cè)。測(cè)試結(jié)果顯示，設(shè)備運(yùn)行時(shí)的噪聲符合設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本工法適用于大、中型公共建筑工程機(jī)電系統(tǒng)消聲減振施工，特別適用于廣播電視中心、音樂(lè)廳、大劇院、會(huì)議中心等對(duì)于聲學(xué)有極高要求的工程。鄭州大劇院項(xiàng)目施工過(guò)程中成功推廣應(yīng)用了《劇院工程機(jī)電消聲隔振施工工法》，通過(guò)科學(xué)組織、精心施工，節(jié)約了成本，保證了施工質(zhì)量。該工法的成功實(shí)施，提高了施工效率，減少了噪聲污染，提升了聲學(xué)效果，確保了鄭州大劇院的成功建設(shè)。