引言

实验楼里常见一种布局：空调机组、新风机组、真空泵、空压机集中放在设备间，设备间与实验室上下相邻，或者在同一层里隔着一道墙。设备一开机，楼下的精密仪器就出现低频干扰，图像上表现为周期性抖动，测量数据出现缓慢漂移。

这类问题的处理难点不在单个环节。机组的减振器装了，机房的隔墙也砌了，楼下的仪器还是不稳。原因通常是只处理了三条传递路径里的一条，另外两条没动。

设备振动注入建筑结构后沿楼板、梁、柱传到楼下，机房里的声压经缝隙与管井传过来，风管、水管与桥架又把两端刚性连在一起。三条路径同时存在时，单独处理一条的收益有限。

先做一次场地振源自查，把机房侧与实验室侧分别在什么时段、哪个频段出现异常记下来再动手，比直接换设备更省成本，自查方法见楼板振动自查方法。

一、先分清传下来的是什么

1.1 结构传声：设备振动经楼板与梁柱传下来

机组运转时的振动力通过底座与楼板的连接点注入建筑结构，再沿楼板、梁、柱传播，在楼下房间的楼板与墙面上重新辐射成声音。这一路径有两个特点。

一是以低频为主。建筑构件对结构声的衰减随频率降低而下降，几十赫兹以下的成分在楼层之间衰减缓慢，隔开几层仍可能测到。

二是靠距离拉不开。空气声在空气中传播会随距离衰减，结构传声主要沿刚度高的构件走，传得远。

在楼下的听感上，结构传声多表现为低沉的持续嗡声，或者仪器图像上缓慢的周期性抖动。

1.2 空气声：机房噪声经缝隙与孔洞传过来

机房内的声压级本来就高，风机、压缩机、水泵的声功率都不小。这些声音经门缝、管井、穿墙孔洞、未封堵的桥架口传进实验室。

空气声以中高频为主，处理方式与结构传声完全不同，靠增加墙体和门的隔声量、封堵孔洞。质量定律给出的关系是：单层均质构件的隔声量随面密度与频率变化，面密度或频率每增加一倍，隔声量约增加 6dB。这条规律说明两件事，砌厚墙对中高频有效，对几十赫兹的低频段，靠加厚墙体换来的提升很有限。

1.3 管路与桥架：容易被漏掉的刚性旁路

风管、水管、气管、线缆桥架从机房穿到实验区。如果两端都是刚性固定，管路本身就是一根传振的通道，机房侧的减振器做得再好，振动也会顺着管壁传到实验室这一端。

管内的流体脉动还会叠加。水泵的转速频率、风机的叶片通过频率都会在管内形成压力波动，这部分来源与机组本体无关，处理方式也不同。

来源：三类路径的划分依据建筑声学与隔振设计的通行分类。具体到某个房间哪一条占主要，需要现场测量判断。

二、先在振源这一侧处理

2.1 机组减振：弹性支承与惰性块

设备减振要同时解决两件事，一是减小通过支座传入楼板的力，二是降低隔振体系的固有频率。

隔振设计的基本关系是，体系的固有频率要明显低于需要隔离的扰动频率。按《工程隔振设计标准》GB 50463-2019 的规定，隔振体系固有圆频率宜小于干扰圆频率的 0.4 倍。换成频率表述，体系固有频率应在扰动频率的 0.4 倍以下。以转速 1450 r/min 的机组为例，转频约 24Hz，体系固有频率宜在 10Hz 以下。

单个减振器直接支承往往做不到这一点，因为刚度受承载能力限制。常见做法是在设备与减振器之间加一块惰性块，用混凝土或型钢做配重。质量增大后，同样的刚度下体系固有频率下降，运行稳定性也更好。

阻尼同样要给足。GB 50463-2019 提出，隔振体系各方向的阻尼比一般不宜小于 0.10。阻尼的作用是抑制固有频率附近的放大，避免机组启停过程穿过共振区时出现大幅度摆动。

2.2 管路与桥架的弹性连接

管路的处理原则是把刚性通道断开，在机房这一端与实验室那一端之间插入弹性段。

• 风机进出口装柔性接头，长度按管径选取，安装时保持自然状态，不拉伸不压缩

• 水泵进出水管装可曲挠橡胶接头或波纹管补偿器

• 管道支吊架改用弹性吊架或减振支墩，与楼板之间加弹性垫

• 管道穿墙处预留孔洞，孔洞与管壁之间填弹性材料，不要让管壁直接顶在墙体上

• 线缆桥架与设备连接处加装弹性过渡段，桥架支架同样做弹性处理

2.3 让机组少出力

有些改进不需要新增部件。

机组选型时留出余量，避免长期在最高转速附近运行。风量水量的需求变化用变频调节，转速降下来，激励力随转速的平方下降。机组在机房内的位置也可以调整，把机组尽量靠近承重墙或柱，远离正对下方实验室的位置，缩短振动直接传到实验区楼板的路径。

适用条件： 变频改造与机组移位适合新建或改造阶段；已投运的机房，优先做减振与弹性连接。

三、再处理传递路径

3.1 浮筑地台

浮筑地台的做法是在原楼板上铺一层弹性垫层，再在上面浇筑混凝土质量层，把设备或整个机房地面做在这层质量层上。这样形成一个质量与弹簧组成的隔振体系，与设备减振的原理相同，区别在于隔振对象从单台设备扩大到了整个房间的地面。

设计上要抓住三点。

第三项是实际项目里出现较多的问题。浮筑地台的隔振效果取决于质量层是否与周围结构完全脱开，施工时一道没处理好的门口砂浆、一根直接落在原楼板上的支架，都会让整体效果明显下降。

3.2 房间隔声与孔洞封堵

机房与实验室之间的隔声按两条做，墙体与门窗的隔声量，以及所有穿过界面的孔洞。

• 机房与实验室之间的隔墙做到楼板底，不留吊顶内的空腔贯通

• 隔声门选带密封条的成品门，门下留缝不要超过设计值

• 管井、竖井的楼板位置做封堵，避免形成上下贯通的传声通道

• 墙面上的插座、开关盒、检修口做密封处理

撞击声方面可参照《民用建筑隔声设计规范》GB 50118-2010 对住宅分户楼板的要求，计权规范化撞击声压级不高于 75dB，高要求为不高于 65dB。实验建筑目前没有同类量化限值，这一组数值可作为判断楼板本身隔振基础好坏的参照，不能代替按设备要求做的振动测量。

要说明的是，楼板本身不是隔振元件。加厚楼板能提高空气声隔声量，对结构传声的改善有限，因为混凝土楼板是刚性构件，振动能量容易传递。治理结构传声的关键是打断传递路径，不是单纯增加构件重量。

3.3 把刚性旁路清一遍

改造前做一次现场排查，按下面几项走一遍。这项排查不增加成本，收益却直接。

• 检查管路、桥架、栏杆、操作平台是否把机房与实验区连成一体

• 检查设备底座与楼板之间是否存在未加弹性垫的二次灌浆层

• 检查浮筑地台边缘、柱脚、管根是否被砂浆或水泥封死

• 检查机房门是否长期敞开，门缝是否成为主要传声通道

四、实验室这一侧的判断与设备端措施

4.1 判据用哪一个

先确定判定标准，再谈设备。国内可用的判据有两类。

《建筑工程容许振动标准》GB 50868-2013 在时域范围内给出的显微镜容许振动速度峰值是：80 万倍电子显微镜与 14 万倍扫描电镜为 30 μm/s，6 万倍以下电子显微镜为 50 μm/s。同一标准在频域范围内按 1/3 倍频程给出限值，电子显微镜（含透射电镜与扫描电镜）在 4 至 8Hz 频段按加速度控制，均方根值 0.30 mm/s²，在 8 至 100Hz 频段按速度控制，均方根值 6.00 μm/s。

三者的物理量不同。时域给的是速度峰值，频域给的是 1/3 倍频程均方根值，频域中不同频段控制的量也不一样，低频按加速度、中高频按速度。这两类数值不能直接互相换算比较，测量报告里要写清楚用的是哪一种。各等级与设备的对应关系见VC 曲线与电镜振动等级对照。

4.2 设备端隔振按频段分工

实测频谱画出来之后，看超限落在哪一段。

被动隔振方案的固有频率标称值在 1.5 至 3Hz 之间，按传递率关系推算，有效隔振起点约在固有频率的 1.41 倍处，即 2 至 4Hz。设备间的机组、水泵、风机，转频多落在 20 至 50Hz，倍频成分更高，这一段由气浮平台一类被动方案承担是合适的，承载与中高频隔振一并解决。

超限落在 1 至 10Hz 时，被动方案不衰减，需要主动隔振参与。主动隔振由压电传感器、执行器与电子控制器构成闭环，隔振起点由控制器带宽与执行器能力决定。以 HERZ AVI 系列为例，AVI-400 的隔振起始频率为 0.5Hz，系统负载能力 0 至 800kg；AVI-600 标准配置为 1Hz，选配 LFS 前馈系统后为 0.5Hz，负载能力 0 至 1200kg，可扩展至 1680kg。两类方案的频段边界与判断依据见主动隔振与被动隔振的边界。

GB 50463-2019 对主动隔振给出的取值是传递率不宜大于 0.2，比被动隔振的常规要求更严，这一点可以在方案对比时作为参考量。

4.3 台座与组合方式

设备端隔振不是加一块平台就结束。台座结构本身有固有频率，GB 50463-2019 提出，台座结构的一阶固有频率宜避开精密设备自身固有频率的 1.5 倍范围，目的是避免台座与设备之间出现耦合共振。

全频段都有超限时，做法是按频段分工组合，主动模块负责低频，气浮平台负责中高频与承载，两者叠加使用。组合方案要确认安装净高、供电条件与设备重心位置，模块的负载分档按实际重量选并留余量。

五、按现场条件排处理顺序

处理顺序不是固定的，取决于机房土建能不能动、实验室有没有停机窗口。下面按两种常见条件分别给顺序。

5.1 机房土建不能动

这是多数项目的实际情况，机房已经投运，浮筑地台没做，墙体也改不了。可行的顺序是：

1. 排查并处理刚性旁路，管路、桥架加弹性连接

2. 机组加装减振器与惰性块，管路支吊架改弹性吊架

3. 封堵机房门缝、管井与穿墙孔洞

4. 在实验室侧加装设备端隔振，低频超限时增加主动模块

5. 复测，逐个频段与目标曲线比对

第一项与第三项的成本低，应优先做。第五项是判断前面四项是否够用的唯一依据，不能省。

5.2 新建或改造阶段

土建与机电条件都可调整时，把源头与路径一次做到位更经济：

1. 机房选址时避开正对下方实验室的位置，机组靠近承重墙或柱布置

2. 机房地面做浮筑地台，按隔振设计确定垫层刚度与质量层质量

3. 机组基础加惰性块，管路进出口预留弹性连接空间

4. 机房墙体与门按隔声要求施工，孔洞预留到位并封堵

5. 实验室侧的设备端隔振按设备厂家的场地振动要求预留条件

5.3 顺序背后的两条判断

第一条是路径优先于设备。传递路径没打断时，设备端隔振要额外承担本该在源头和路径上解决的量，成本更高。

第二条是先测后改。机房侧与实验室侧的频谱测出来，超限频带定下来，才知道该在哪一段投入。凭听感判断低频还是中高频，容易选错方向。

六、常见问题

问：楼上设备间的声音在楼下听着是低沉的嗡声，这是空气声还是结构传声？

答：低频持续嗡声以结构传声为主。判断方法是看它是否随距离明显衰减，空气声随距离衰减快，走到走廊另一端会明显减弱；结构传声沿楼板与梁柱传播，同一层不同房间的差异不大。也可以用手触摸楼板与墙面感受振动，触感明显的一侧通常结构传声较强。准确区分需要做频谱测量。

问：机房已经做了减振，楼下还是有低频振动，先查哪里？

答：先查刚性旁路。管路、桥架、栏杆、设备底座的二次灌浆层，以及浮筑地台边缘是否被砂浆封死，这几处任何一处连通，减振器的效果都会明显下降。其次查机组实际转速下的激励频率是否落在隔振体系的固有频率附近，体系固有频率应低于扰动频率的 0.4 倍。

问：浮筑地台能替代设备端的隔振台吗？

答：两者的作用对象不同。浮筑地台隔离的是机房内多台设备注入楼板的振动，作用范围是整个房间；设备端隔振台隔离的是传到设备安装点的残余振动，作用对象是单台仪器。机房侧做到位以后，实验室侧的振动水平会下降，设备端是否还需要隔振，取决于残余振动是否仍在设备容许值以上，要看复测结果，不宜预设。

问：楼下仪器已经装了气浮平台，为什么还有低频问题？

答：气浮平台的固有频率标称值在 1.5 至 3Hz 之间，有效隔振起点约 2 至 4Hz，1 至 10Hz 这一段不在它的处理范围内。设备间机组与水泵的低频激励、建筑结构在几赫兹处的响应，都可能落在这一段。这类超限需要在设备端增加主动隔振模块，或者回到机房侧处理振源与路径。

问：振动要求该按哪个标准定？

答：以设备厂家给出的安装条件文件为准。设备文件没有明确数值时，可参照 GB 50868-2013 中对应设备类别的容许值，或 IEST-RP-CC012.2 的设备对应表。注意区分物理量，时域给的是速度峰值，频域给的是 1/3 倍频程均方根值，两者不能直接换算比较。

七、结语

设备间与实验室上下相邻时的振动问题，处理顺序可以概括为三句话：先把三条传递路径分清，再在振源与路径上减轻投入，在设备端兜底。

落到具体动作上，第一步是现场排查刚性旁路，这一步成本低、见效直接；第二步是按 GB 50463-2019 的固有频率与阻尼要求做振源减振，必要时做浮筑地台；第三步是测出频谱，按 GB 50868-2013 或设备厂家给出的判据逐频带比对，再决定设备端用被动还是主动方案。判断的起点是先确认楼下仪器看到的异常到底是不是振动引起的，扫描电镜图像的异常条纹判断里给了排查顺序。

网站的产品页里有各系列隔振模块的参数与负载分档，案例页里有不同场景的交付记录，可以按频段与设备类型对照查看。

参考文献

1. 《建筑工程容许振动标准》GB 50868-2013。（第 4.2 节计量与检测仪器、第 4.4 节显微镜的容许振动值表）

2. 《工程隔振设计标准》GB 50463-2019。（隔振体系固有频率与干扰频率的关系、阻尼比取值、精密仪器及设备隔振的设计要求）

3. 《民用建筑隔声设计规范》GB 50118-2010。（分户楼板空气声隔声与撞击声隔声要求）

4. IEST-RP-CC012.2, Considerations in Cleanroom Design. Institute of Environmental Sciences and Technology.（VC 曲线限值与设备对应表）

5. Rao, S. S. Mechanical Vibrations, 6th ed., Pearson.（单自由度隔振理论与传递率）

6. Preumont, A. Vibration Control of Active Structures: An Introduction, 4th ed., Springer.（主动隔振的闭环控制原理）