在建筑领域,地基传导到建筑结构的振动和二次噪音,一直是难以有效阻隔与削减的难题,主要原因如下:
振动方面
传播介质特性:地基通常由土壤、岩石构成,这些介质传声和传振性能良好。其弹性与连续性为振动传播提供了便利,而土壤等介质的不均匀性,又会使振动在传播过程中出现复杂的反射、折射和散射现象。这极大地增加了振动传播的复杂性与不可预测性,也加大了阻隔振动的难度。
低频特性:经地基传导的振动多为低频振动。低频振动波长长、能量衰减小,能在地基和建筑结构中传播较长距离却不显著衰减。常规的隔振材料和技术对高频振动隔离效果尚可,但面对低频振动,因其波长大,就需要更大尺寸且经过特殊设计的隔振系统才能有效阻隔,这在实际工程中,往往需要进行专项设计。
建筑与地基的连接:建筑结构与地基紧密相连,振动可直接从地基传递至建筑结构。为确保建筑的稳定性和安全性,建筑基础通常需要与地基建立可靠连接,这就导致难以采用简单方法切断振动传播路径。
二次噪音方面
结构传声特性:振动经地基传递到建筑结构后,会引发建筑结构振动,进而产生二次噪音。建筑结构本身是一个复杂的弹性系统,振动在其中传播时会激发各种模态振动,这些振动会通过结构的各个部件,传播到建筑内部各个位置。由于建筑结构复杂,振动传播过程中会多次反射和散射,使得二次噪音在建筑内部的传播路径复杂多样,难以准确预测和有效控制。
固体传声效率高:与空气传声相比,固体(如建筑结构)对声音的传播效率更高,衰减更慢。二次噪音通过建筑结构传播时,能迅速传播到较远的距离和不同楼层,且传播过程中声音能量损失相对较小。这意味着即便在噪音源附近采取了一些隔音措施,二次噪音仍可能通过建筑结构传播到其他区域,造成噪音污染。
难以全面处理:要有效削减二次噪音,需对整个建筑结构进行全面处理,包括对墙体、楼板、梁柱等各个结构部件进行隔音和减振处理。但在实际情况中,由于建筑结构复杂和施工难度大,很难对所有可能传播二次噪音的路径和部位都进行有效处理。尤其是一些既有建筑在改造时,还会受到空间、成本和施工条件等因素限制,更难以实现全面的隔音减振措施。
注:二次辐射噪声,指的是被激励产生振动的建筑构件,其固体表面振动向周围空气介质辐射的声压波,亦称固体噪声,评价指标为等效 A 声压级。
而地基隔振却凭借卓越的隔振降噪效能、广泛的适用性、成熟可靠的技术体系以及良好的成本效益脱颖而出,成为解决这一难题的最优方案之一。
从根源上解决问题
阻断振动传播路径:振动主要通过地基传入建筑结构,地基隔振直接在振动源头与建筑之间设置屏障,能够有效阻断或减弱振动向建筑结构传播,从根本上减少振动能量输入,这对于降低建筑整体振动及后续二次噪音的产生至关重要。例如在一些靠近铁路或工厂的建筑中,采用地基隔振系统后,室内振动和噪音大幅降低,效果显著。
适应多种振动源:无论是来自外部,如交通、工业设备等产生的振动,还是因建筑自身,像大型机电设备运行引发的振动,地基隔振都能发挥作用,对不同类型和频率的振动都有一定隔离效果,通用性很强。
综合效益好
保护建筑结构安全:减少振动对建筑结构的作用,可降低结构因长期振动产生疲劳损伤的风险,延长建筑使用寿命,提高建筑的安全性和稳定性。尤其对于地震多发地区的建筑,包含地基隔振的震振双控系统能极大增强建筑的抗震能力,减少地震对建筑的破坏。
提升室内环境质量:有效降低振动传入建筑引发的二次噪音,能为室内创造更安静、舒适的环境,提高人们的生活和工作质量,这对于医院、学校、住宅等对声环境要求较高的建筑而言,尤为重要。
增加建筑适用性:良好的隔振效果使建筑能更好地适应各种复杂的周边环境,在一些原本因振动和噪音问题不适合建设的区域,也能够进行开发,扩大了建筑的可建设范围,提升了土地利用效率。
技术成熟度高
多种成熟技术可选:经过多年发展,地基隔振技术已相对成熟,有多种技术形式可供选择,如橡胶隔振系统、弹簧隔振系统等。这些技术都有明确的设计规范和施工标准,可根据建筑的具体需求和地质条件等因素,进行合理选型和设计。
成功案例丰富:在国内外,有大量采用地基隔振技术的成功项目,从普通住宅到大型公共建筑,例如一些对振动和噪音控制要求极高的博物馆、歌剧院等,都通过地基隔振取得了良好效果,为其广泛应用提供了有力的实践支撑。
长期成本优势
减少维修成本:由于地基隔振能有效保护建筑结构,减少振动对建筑构件的损坏,在建筑的使用周期内,可显著降低因结构损伤而产生的维修和加固成本。
降低运营成本:对于一些对环境要求高的建筑,如数据中心、精密仪器生产车间等,地基隔振有助于维持稳定的运行环境,减少因振动和噪音问题导致的设备故障和生产损失,降低长期运营成本。
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