消聲室建筑隔振彈簧的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

摘要： 某消聲室建筑面積230m2，分為外圍護(hù)結(jié)構(gòu)、辦公室部分和內(nèi)消聲室部分，消聲室為一磚砌結(jié)構(gòu)的箱體，放置在四周均勻分布的彈簧上，以達(dá)到隔振的目的。實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)地坪±0.000，內(nèi)箱頂標(biāo)高6.280m，建筑物總高9.250m.關(guān)鍵詞： 隔振彈簧 施工
    1、 消聲室的消聲室設(shè)計(jì)
    本消聲室為半消聲室，箱體內(nèi)平面尺寸9.10*8.30m，消聲措施采用400mm*400mm*1000mm的吸聲尖劈，消聲室與室外隔絕采用雙層磚墻隔聲結(jié)構(gòu)。消聲室凈空間6.80m*6.00m*5.00m，在消聲室內(nèi)墻及頂板設(shè)置預(yù)埋件，再在其上焊制掛尖劈的鋼筋網(wǎng)架。
    2、 消聲室的隔振設(shè)計(jì)
    經(jīng)估算，彈簧以上箱體總荷載為3108.72KN.
    2.1 彈簧的選用和數(shù)量的確定
    本消聲室整個(gè)內(nèi)箱體放置在彈簧上，首先要考慮彈簧能滿足上部箱體的豎向承載力的要求。由于彈簧選用受生產(chǎn)廠家加工工藝及彈簧精度等條件的限制，本設(shè)計(jì)先選定符合精度要求的彈簧，再根據(jù)彈簧的承載能力確定彈簧個(gè)數(shù)和布置。
    經(jīng)比較，本設(shè)計(jì)選用下列規(guī)格的隔振彈簧：d=40mm，D=190mm，彈簧自由高度H=300±1mm，總?cè)��?shù)N=5.5，有效圈數(shù)n=4，彈簧鋼60SiMn，剪切彈性模量G=93.3Gpa，其極限承載力為79.6KN（在此荷載條件下，彈簧的彈性系數(shù)為常數(shù)）。考慮到彈簧長(zhǎng)期受力條件下的疲勞特性，選取彈簧極限承載力的70%作為其工作荷載，即79.6kN *70%=55.72KN，則需的彈簧數(shù)量為（G+P）/55.72=3108.72 / 55.72≈56個(gè)。在此工作荷載下，彈簧的壓縮量為60.0mm.
    2.2 隔振設(shè)計(jì)與構(gòu)造措施
    消聲室的重量基本上均勻分布于彈簧上，并通過(guò)彈簧傳至下部基礎(chǔ)梁。由于彈簧的阻尼作用，大大消減了外界的噪聲、地面震動(dòng)等各種內(nèi)外因素對(duì)消聲室的影響，從而達(dá)到隔振消聲的目的。其關(guān)鍵的設(shè)計(jì)構(gòu)造措施如下：
    （1） 考慮到消聲室為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，荷載具有對(duì)稱(chēng)性，為保證箱體平衡，彈簧的布置必須嚴(yán)格均勻、對(duì)稱(chēng)。
    （2） 為保證彈簧受力均勻、便于連接、錨固和安裝，設(shè)計(jì)中使彈簧成對(duì)布置，與預(yù)埋鋼板焊接固定。
    （3）  實(shí)驗(yàn)臺(tái)與消聲室底板間設(shè)置隔振縫，縫寬15mm左右，并用海綿橡膠填縫，實(shí)驗(yàn)臺(tái)與建筑物基礎(chǔ)之間設(shè)置橡膠隔振墊。
    （4）  為保證箱體的穩(wěn)定性，所有彈簧應(yīng)嚴(yán)格準(zhǔn)確地在同一水平高度，隔振彈簧底座及頂部的水平偏差要求≤L/1000（L為箱體的水平長(zhǎng)度）。
    3、隔振彈簧施工
    隔振彈簧出廠前經(jīng)逐個(gè)試壓，在同級(jí)荷載下，其壓縮高度基本一致。隔振彈簧的安裝基座應(yīng)嚴(yán)格找平，然后錨固彈簧，逐一檢查無(wú)誤后開(kāi)始施工上部消聲室底板和圈梁。
    消聲室上部墻體應(yīng)逐圈往上砌筑，在同一水平面上四周荷載盡量控制相等，保證彈簧的受壓變形盡量均勻，避免較大傾斜，并要求四壁垂直偏差≤10mm（總高度范圍內(nèi)）。
    3.1 確定彈簧受荷次數(shù)
    消聲室的施工采用?48*3.5mm普通腳手架鋼管，160根立桿和80根橫桿用直角扣件擰緊固定后，與彈簧一起承受上部恒荷載和上部施工荷載。56支彈簧與±0.000底板四周梁模板安裝同時(shí)進(jìn)行。彈簧以上箱體的恒載+模板及施工荷載為2824.45KN.48*3.5mm普通腳手架鋼管應(yīng)滿足以下要求。
     （1）、按軸心抗壓強(qiáng)度條件，每根立桿的承載力為81.52 KN，160根立桿的豎向承載力為13043.2 KN，能滿足承受上部恒荷載和施工荷載的要求；
     （2）、扣件與鋼管立桿間的摩擦條件為在擰緊螺栓的情況下，扣件與鋼管之間能產(chǎn)生足夠的摩擦力，以傳遞來(lái)自橫桿的荷載，并確保連接點(diǎn)不變形。每根立桿的摩擦力為6.0 KN，160根立桿的摩擦力為960 KN，分級(jí)次數(shù)為2824.45/960=2.94，所以腳手架鋼管立桿可分3次給彈簧受荷。
    3.2 彈簧分級(jí)受荷的施工順序
    第一次：±0.000標(biāo)高底板恒荷載+2.1m高的墻體，圈梁和構(gòu)造柱的重力荷載為949KN，待混凝土齡期28d后（強(qiáng)度達(dá)100%），開(kāi)始對(duì)彈簧第一次加荷，即在鋼管立桿上扣件下移18mm（分兩次，每次下移9mm），彈簧受荷935.4KN .又經(jīng)計(jì)算可知：每只彈簧壓縮量1mm時(shí)，其豎向承載力為0.928KN；56支彈簧壓縮量為18mm時(shí)，其豎向承載力為0.928*18*56=935.4KN
    第二次：箱體四周的墻體，圈梁和構(gòu)造柱施工完畢，其重力荷載為945 KN.實(shí)際在鋼管立桿上扣件下移18mm，彈簧受荷為935.4 KN.
    第三次：6.28m標(biāo)高頂板施工結(jié)束，其重力荷載為523.4 KN.再在鋼管立桿上扣件下移10mm，彈簧受荷為0.928*10*56=519.68 KN.
    3.3 彈簧的受荷過(guò)程
    待7.800m標(biāo)高屋面板施工完畢，拆除模板，解除施工荷載后，在消聲室結(jié)構(gòu)自重荷載下，彈簧平均壓縮量為18+18+10=46mm.
    目前，建筑物消聲隔振屬于建筑工程的新課題，以上是施工中的一點(diǎn)淺見(jiàn)，希望能拋磚引玉，使此課題不斷完善。