巖土技術交流：隔振彈簧的消聲室設計與施工技術

摘要： 某消聲室建筑面積230m2，分為外圍護結構、辦公室部分和內消聲室部分，消聲室為一磚砌結構的箱體，放置在四周均勻分布的彈簧上，以達到隔振的目的。實驗室室內地坪±0.000，內箱頂標高6.280m，建筑物總高9.250m.關鍵詞： 隔振彈簧 施工 1、 消聲室的消聲室設計 本消聲室為半消聲室，箱體內平面尺寸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構。消聲室凈空間6.80m*6.00m*5.00m，在消聲室內墻及頂板設置預埋件，再在其上焊制掛尖劈的鋼筋網架。 2、 消聲室的隔振設計 經估算，彈簧以上箱體總荷載為3108.72KN. 2.1 彈簧的選用和數量的確定 本消聲室整個內箱體放置在彈簧上，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廠家加工工藝及彈簧精度等條件的限制，本設計先選定符合精度要求的彈簧，再根據彈簧的承載能力確定彈簧個數和布置。 經比較，本設計選用下列規格的隔振彈簧：d=40mm，D=190mm，彈簧自由高度H=300±1mm，總圈數N=5.5，有效圈數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，彈簧的彈性系數為常數）。考慮到彈簧長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，則需的彈簧數量為（G+P）/55.72=3108.72 / 55.72≈56個。在此工作荷載下，彈簧的壓縮量為60.0mm. 2.2 隔振設計與構造措施 消聲室的重量基本上均勻分布于彈簧上，并通過彈簧傳至下部基礎梁。由于彈簧的阻尼作用，大大消減了外界的噪聲、地面震動等各種內外因素對消聲室的影響，從而達到隔振消聲的目的。其關鍵的設計構造措施如下： （1） 考慮到消聲室為對稱結構，荷載具有對稱性，為保證箱體平衡，彈簧的布置必須嚴格均勻、對稱。 （2） 為保證彈簧受力均勻、便于連接、錨固和安裝，設計中使彈簧成對布置，與預埋鋼板焊接固定。 （3） 實驗臺與消聲室底板間設置隔振縫，縫寬15mm左右，并用海綿橡膠填縫，實驗臺與建筑物基礎之間設置橡膠隔振墊。 （4） 為保證箱體的穩定性，所有彈簧應嚴格準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為箱體的水平長度）。 3、隔振彈簧施工 隔振彈簧出廠前經逐個試壓，在同級荷載下，其壓縮高度基本一致。隔振彈簧的安裝基座應嚴格找平，然后錨固彈簧，逐一檢查無誤后開始施工上部消聲室底板和圈梁。 消聲室上部墻體應逐圈往上砌筑，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）。 3.1 確定彈簧受荷次數來源：考試大 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進行。彈簧以上箱體的恒載+模板及施工荷載為2824.45KN.48*3.5mm普通腳手架鋼管應滿足以下要求。 （1）、按軸心抗壓強度條件，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生足夠的摩擦力，以傳遞來自橫桿的荷載，并確保連接點不變形。每根立桿的摩擦力為6.0 KN，160根立桿的摩擦力為960 KN，分級次數為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 彈簧分級受荷的施工順序 第一次：±0.000標高底板恒荷載+2.1m高的墻體，圈梁和構造柱的重力荷載為949KN，待混凝土齡期28d后（強度達100%），開始對彈簧第一次加荷，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 .又經計算可知：每只彈簧壓縮量1mm時，其豎向承載力為0.928KN；56支彈簧壓縮量為18mm時，其豎向承載力為0.928*18*56=935.4KN 第二次：箱體四周的墻體，圈梁和構造柱施工完畢，其重力荷載為945 KN.實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標高頂板施工結束，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 彈簧的受荷過程 待7.800m標高屋面板施工完畢，拆除模板，解除施工荷載后，在消聲室結構自重荷載下，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淺見，希望能拋磚引玉，使此課題不斷完善。