消声室建筑隔振弹簧的设计与施工技术

摘要： 某消声室建筑面积230m2，分为外围护结构、办公室部分和内消声室部分，消声室为一砖砌结构的箱体，放置在四周均匀分布的弹簧上，以达到隔振的目的。实验室室内地坪±0.000，内箱顶标高6.280m，建筑物总高9.250m.关键词： 隔振弹簧 施工
    1、 消声室的消声室设计
    本消声室为半消声室，箱体内平面尺寸9.10*8.30m，消声措施采用400mm*400mm*1000mm的吸声尖劈，消声室与室外隔绝采用双层砖墙隔声结构。消声室净空间6.80m*6.00m*5.00m，在消声室内墙及顶板设置预埋件，再在其上焊制挂尖劈的钢筋网架。
    2、 消声室的隔振设计
    经估算，弹簧以上箱体总荷载为3108.72KN.
    2.1 弹簧的选用和数量的确定
    本消声室整个内箱体放置在弹簧上，首先要考虑弹簧能满足上部箱体的竖向承载力的要求。由于弹簧选用受生产厂家加工工艺及弹簧精度等条件的限制，本设计先选定符合精度要求的弹簧，再根据弹簧的承载能力确定弹簧个数和布置。
    经比较，本设计选用下列规格的隔振弹簧：d=40mm，D=190mm，弹簧自由高度H=300±1mm，总圈数N=5.5，有效圈数n=4，弹簧钢60SiMn，剪切弹性模量G=93.3Gpa，其极限承载力为79.6KN（在此荷载条件下，弹簧的弹性系数为常数）。考虑到弹簧长期受力条件下的疲劳特性，选取弹簧极限承载力的70%作为其工作荷载，即79.6kN *70%=55.72KN，则需的弹簧数量为（G+P）/55.72=3108.72 / 55.72≈56个。在此工作荷载下，弹簧的压缩量为60.0mm.
    2.2 隔振设计与构造措施
    消声室的重量基本上均匀分布于弹簧上，并通过弹簧传至下部基础梁。由于弹簧的阻尼作用，大大消减了外界的噪声、地面震动等各种内外因素对消声室的影响，从而达到隔振消声的目的。其关键的设计构造措施如下：
    （1） 考虑到消声室为对称结构，荷载具有对称性，为保证箱体平衡，弹簧的布置必须严格均匀、对称。
    （2） 为保证弹簧受力均匀、便于连接、锚固和安装，设计中使弹簧成对布置，与预埋钢板焊接固定。
    （3）  实验台与消声室底板间设置隔振缝，缝宽15mm左右，并用海绵橡胶填缝，实验台与建筑物基础之间设置橡胶隔振垫。
    （4）  为保证箱体的稳定性，所有弹簧应严格准确地在同一水平高度，隔振弹簧底座及顶部的水平偏差要求≤L/1000（L为箱体的水平长度）。
    3、隔振弹簧施工
    隔振弹簧出厂前经逐个试压，在同级荷载下，其压缩高度基本一致。隔振弹簧的安装基座应严格找平，然后锚固弹簧，逐一检查无误后开始施工上部消声室底板和圈梁。
    消声室上部墙体应逐圈往上砌筑，在同一水平面上四周荷载尽量控制相等，保证弹簧的受压变形尽量均匀，避免较大倾斜，并要求四壁垂直偏差≤10mm（总高度范围内）。
    3.1 确定弹簧受荷次数
    消声室的施工采用?48*3.5mm普通脚手架钢管，160根立杆和80根横杆用直角扣件拧紧固定后，与弹簧一起承受上部恒荷载和上部施工荷载。56支弹簧与±0.000底板四周梁模板安装同时进行。弹簧以上箱体的恒载+模板及施工荷载为2824.45KN.48*3.5mm普通脚手架钢管应满足以下要求。
     （1）、按轴心抗压强度条件，每根立杆的承载力为81.52 KN，160根立杆的竖向承载力为13043.2 KN，能满足承受上部恒荷载和施工荷载的要求；
     （2）、扣件与钢管立杆间的摩擦条件为在拧紧螺栓的情况下，扣件与钢管之间能产生足够的摩擦力，以传递来自横杆的荷载，并确保连接点不变形。每根立杆的摩擦力为6.0 KN，160根立杆的摩擦力为960 KN，分级次数为2824.45/960=2.94，所以脚手架钢管立杆可分3次给弹簧受荷。
    3.2 弹簧分级受荷的施工顺序
    第一次：±0.000标高底板恒荷载+2.1m高的墙体，圈梁和构造柱的重力荷载为949KN，待混凝土龄期28d后（强度达100%），开始对弹簧第一次加荷，即在钢管立杆上扣件下移18mm（分两次，每次下移9mm），弹簧受荷935.4KN .又经计算可知：每只弹簧压缩量1mm时，其竖向承载力为0.928KN；56支弹簧压缩量为18mm时，其竖向承载力为0.928*18*56=935.4KN
    第二次：箱体四周的墙体，圈梁和构造柱施工完毕，其重力荷载为945 KN.实际在钢管立杆上扣件下移18mm，弹簧受荷为935.4 KN.
    第三次：6.28m标高顶板施工结束，其重力荷载为523.4 KN.再在钢管立杆上扣件下移10mm，弹簧受荷为0.928*10*56=519.68 KN.
    3.3 弹簧的受荷过程
    待7.800m标高屋面板施工完毕，拆除模板，解除施工荷载后，在消声室结构自重荷载下，弹簧平均压缩量为18+18+10=46mm.
    目前，建筑物消声隔振属于建筑工程的新课题，以上是施工中的一点浅见，希望能抛砖引玉，使此课题不断完善。