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文檔簡介

1、淮安大劇院建筑聲學設計說明一、概述本項目位于淮安商務新城核心區(qū), 建筑設計師以獨特的設計構思, 結合城市 自然環(huán)境, 巧妙組合空間關系, 最終為我們展現了一個獨特的、 與眾不同的建筑 組合。對于建筑聲學設計來說, 如何在最終的設計中將建筑設計者的意圖與完美 的聲環(huán)境統一,是建筑聲學設計的前提之一。淮安大劇院工程包括大劇院、文化展示區(qū)、影視娛樂區(qū)及配套商業(yè)設施等。 建筑聲學設計的重點是大劇院及其附屬房間、 影視廳及其附屬房間。 建筑聲學設 計的內容包括主要空間的音質設計和環(huán)境噪聲控制。建筑聲學設計依據主要為:1) 淮安市大劇院設計方案競選書 ;2) 浙江大學建筑設計研究院設計的淮安大劇院建筑方案

2、圖紙;3) 劇場建筑設計規(guī)范 JGJ57-2000;4) 劇場、電影院及多用途廳堂建筑聲學設計規(guī)范 GB/T50356-2005;5) 電影院建筑設計規(guī)范 JGJ58-2008;6) 設計者在以往建筑聲學專業(yè)工作中獲得的經驗。1.1 音質設計概述1.1.1 大劇院 該大劇院主要用途為:大型歌舞、交響樂、大型會議以及其它文藝演出。根據大劇場使用功能要求及國內外劇場實際使用情況, 音質設計目標是: 在使用舞 臺聲反射罩時,完全采用自然聲演出;歌劇演出時,對有實力的劇團,具備自然 聲演出條件;其它用途如話劇、地方戲劇、會議等,使用時采用擴聲系統。追求 清晰度與豐滿度的平衡, 保證清晰度的前提下, 有

3、良好的豐滿度。 在音樂演出時, 由于使用聲反射罩,將獲得更好的豐滿度。聲音親切自然,明亮而有溫暖感,有 良好的空間感。無聲學缺陷,無噪聲干擾。劇場在聲學方面,不僅要滿足聽眾的要求,還需要滿足演員的要求,因此, 除觀眾廳外, 舞臺的聲學效果也必須做好。 在使用舞臺聲反射罩情況下, 演員可 以有很好的聲學條件。 在其它情況下,由于舞臺空間巨大, 演員難于獲得聲支持,需要電聲系統的配合和幫助1.1.2 影視廳 影視娛樂區(qū)及配套商業(yè)用房位于用地西側靠近四館位置,與劇院相對獨立, 利于單獨對外經營, 并可為四館及中心廣場人流提供娛樂餐飲服務。 影視娛樂區(qū) 包括一間IMAX巨幕影廳、3間100座左右中型電

4、影廳及一間50座VIP電影廳(配 備休息室)。上述影視廳均按數字立體聲影院設計。 電影院音質設計目標是: 保證觀眾廳 內有良好的清晰度, 真實還原影片的聲音重放效果; 觀眾廳內無回聲、 多重回聲、 顫動回聲、聲聚焦和共振等缺陷。1.2 大劇院及影視廳基本情況1.2.1 大劇院 大劇院觀眾廳的最大容座為 1314座,其中池座 762座(含殘疾人座椅 4座),一層樓座 291 座,二層樓座 261 座。觀眾廳設計有效容積約 11620 立方米, 每座 容積約為 8.8 立方米 / 座。觀眾廳平面大致呈鐘形, 觀眾廳最大寬度為 31.8 米,池座后墻距臺口線 (水 平投影距離)為 29.1 米,兩層

5、樓座后墻距臺口線(水平投影距離)均為 32.2 米。舞臺口寬 18 米,高 10 米,設有活動臺口。臺口前部為升降樂池,面積約為 100 平米,可容納雙管樂隊演出。該大劇院的特點是注重舞臺和觀眾的一體感, 采用兩層樓座包圍著觀眾廳的 形式。不僅營造出舞臺和觀眾之間的親密氛圍, 還增加了觀眾之間的交流, 創(chuàng)造 出好的觀演氣氛。 兩層樓座的欄板作為有效的聲反射面, 可有效增加池座前區(qū)的 早期反射聲。1.2.2 影視廳260人影視廳平面為21.46米X 13.35米,凈高約5米;兩個相鄰的118人 影視廳平面為16.12米X 9.24米,凈高約5米;獨立的118人影視廳平面為16.12 米X 9.4

6、米,凈高約5米;96人影視廳平面為13.41米X 9.24米,凈高約5米; 50人VIP影視廳平面為8.74米X 9.91米(不含休息室),凈高約5米。、聲學設計指標針對此劇院以及影視廳的特性,根據前一章所述音質設計總體目標確定劇院 及影視廳的聲學設計客觀指標如下。2.1混響時間(RT混響時間是房間音質最重要的客觀參量之一。 它的定義是,聲源停止發(fā)聲后, 聲能衰減60dB所需的時間。參考我國劇場建筑設計規(guī)范 JGJ57-2000中對于 聲學設計的要求,根據劇場使用的要求及體積,在5001000Hz范圍內劇場觀眾 廳滿場混響時間應符合表2- 1的規(guī)定:劇場規(guī)范觀眾廳混響時間建議值(5001000

7、Hz滿場)表2-1使用條件觀眾廳混響時間歌舞1.3 1.6s話劇1.1 1.4s戲曲多用途、會議淮安大劇院按照其觀眾容量屬于大型劇場建筑,根據其多用途的使用功能, 同時參考國內外一些與該劇院規(guī)模相當的多用途劇場的混響時間參數可以看出, 該劇院中頻滿場混響時間設計值為 1.3s較為合適。進行音樂會等大型純音樂類 演出的時候須使用聲反射罩,當使用聲反射罩時,混響時間將有0.2s的提高。根據電影院建筑設計規(guī)范JGJ58-2008,影視廳混響時間應根據實際容積 按照公式或根據圖表確定上限及下限值。影視廳實際容積只有待裝修設計完成后 才能明確,因此本報告根據建筑圖紙計算的容積初步給出影視廳混響時間設計

8、值,待裝修設計階段再進行深入。大劇院以及影視廳混響時間頻率特性曲線的走勢應該基本平直。但對于大劇院來說低頻部分混響時間適當變長,低音比約為1.1,這對音樂的“溫暖感”是很重要的。高頻部分混響時間由于空氣聲的吸收可適當降低。表2-22-3是大劇院及影視廳兩個主要空間各頻率混響時間的預期設計值。倍頻程混響時間設計值表2-2場所中心頻率混響時間125250500100020004000大劇院(無聲反射罩)1.601.401.301.301.201.10大劇院(有聲反射罩)1.901.601.501.501.401.30房間名稱500Hz滿場混響時間設計值(S)260人影視廳0.3 0.55118人影

9、視廳(三個)0.3 0.596人影視廳0.25 0.450人影視廳0.2 0.37備注:由于影視廳空間未完全確定,上述設計值應待裝修設計時根據實際容積進行修正。影視中心各影視廳中頻滿場混響時間表2-32.2早期衰減時間(EDT早期衰減時間定義為聲源停止后聲音最初 10dB衰變所需的時間。EDT也是 評價廳堂音質的重要參數之一。EDT與 RT相比,它與上座率關系不大,至少在大型廳堂(1500座以上)中 是這樣。大型廳堂與小型廳堂相比,在最初的 10dB衰變時間(約200mS內, 聲波很少經受觀眾區(qū)反射。而且,在采用沙發(fā)椅的廳堂中,滿場與空場聲吸收之 間的差異不會使中頻EDT發(fā)生大的改變。2.3明

10、晰度(聲能比,C80用于評價音樂的明晰程度,它的定義是:早期聲能(080mS與后到(混 響)聲能(80ms)之比,即:80mS 2.p dtC =l0log(dB)2.p dt80msG。反映了早期聲和混響聲比值的情況。如果C80是一個較大的正值,則音樂會聽起來很清晰,但房間會比較沉寂;相反,如果G°是一個較大的負值,則混響會較長,音樂聽起來圓潤,但不清晰。在不同的場所希望有不同的C80值,鑒于上文對該劇院的功能定位,劇院應有較好的清晰度,Go值宜在3±1dB之間,當使用聲反射罩時C80可有適當的降低。2.4強度指數(G強度指數G的定義是:舞臺上的一個無指向性聲源在廳堂中某

11、點產生的聲壓級,減去同一聲源在消聲室中發(fā)射相同聲功率時在10m距離處測得的聲壓級。表示式為:t22G = 10logdB:P(艸170 PA(t)dt式中,p(t)是10m距離處的自由場聲壓。強度指數主要由Gid值決定。本劇院由于使用擴聲系統,因此G值較低。2.5背景噪聲劇場觀眾廳背景噪聲應足夠低,應聽不到演出以外的聲音。為了達到要求,必須嚴格控制背景噪聲,需要采取特別的技術措施,由此將導致大幅增加建設投 資。綜合各種因素,確定淮安大劇院背景噪聲為不大于 NR25噪聲評價曲線,即 劇場建筑設計規(guī)范中甲等劇場要求。對于影視廳的背景噪聲,在通風、空調設備和放映設備等正常運轉條件下噪 聲級的限值為不

12、大于NR30為達到以上背景噪聲的要求,需要對各房間圍護結構的隔聲量、設備噪聲(如 空調噪聲)等進行控制。關于噪聲控制的具體措施將在第四部分詳述。二、音質設計措施3.1音質設計原則對于一個音樂建筑,其成功的音質效果取決于聽眾的主觀感受。 一個公認為 音質優(yōu)異的廳堂,肯定具有最佳的客觀聲學參量。為獲得最佳客觀聲學參量,需 要通過符合聲學原理的建筑措施來實現。對于非音樂建筑,則需要根據其主要功 能做出不同的設計。針對本方案劇院具體做到:語言清晰,滿足會議、報告等用途;在觀眾席均能獲得較強的來自舞臺聲源的直達聲;早期反射聲在觀眾席合理分布; 觀眾廳的吸聲量及其頻率特性控制在合理的水平,以獲得理想的混響

13、時 間及頻率特性;觀眾廳各反射面有良好的擴散,避免由體形不當引起的聲缺陷; 使演員具有良好的自我聽聞和相互聽聞條件,即要求演員能很好聽到自 己的聲音及其它演員(演奏員)的聲音。劇場隔絕外部噪聲的能力較強,內部對空調送風口噪聲控制較好。 針對影視廳具體做到:放映電影時,觀眾廳無回聲、多重回聲、顫動回聲、聲聚焦和共振等聲 缺陷;放映電影時,觀眾廳有良好的清晰度,真實還原影片的聲音重放效果。3.2 大劇院音質設計措施3.2.1 大劇院觀眾廳吊頂觀眾廳吊頂是觀眾廳的主要反射面, 其形狀需滿足給整個觀眾席提供早期反 射聲,有利于歌唱演員與樂池內的樂隊以及樂隊演奏員之間的相互聽聞, 有利于 把樂隊聲適當地

14、反射給觀眾席??紤]自然聲演出需要,可采用舞臺聲反射罩,以改善前部觀眾區(qū)域聽聞。 臺口附近的頂棚宜有較大面積的反射面, 如果做成水平面極易與舞臺面之間 形成顫動回聲,故應有一定的傾斜度,可向上傾斜48度。吊頂宜采用擴散造型, 選用較為厚實、 剛度大的板材, 建議采用能根據造型 預制的GRGKo GR(板以在我國新建的大型劇場中采用,如國家大劇院、上海東 方藝術中心、 河南藝術中心等, 均取得了良好的聲學和裝飾效果。 在這里對做吊 頂的GRG板有以下具體要求:頂棚面板要求厚度為 30mm;板后龍骨有足夠的剛度,吊點不宜過大;吊頂表面可有一些肌理造型,以利于更好的擴散反射聲音。3.2.2 大劇院觀眾

15、廳側墻考慮到該劇院觀眾廳中部較寬 (約 32米),中前部觀眾區(qū)域較難獲得充足的早期反射聲。因此觀眾廳側墻的裝修設計應有利于整個觀眾席有豐富的早期反射 聲,尤其是臺口附近的墻面,宜做成能覆蓋觀眾席中前部區(qū)域的反射面。目前臺口是易于擴散反射的弧形墻面,在此建議裝修設計宜做有較均勻的小尺度的肌 理,能使反射聲均勻反射到觀眾席(見圖 3-1所示)。圖3-1觀眾廳臺口處擴散肌理示意圖同時為了能起到很好的反射效果,減少對低頻聲的振動吸收,側墻構造應做 到較為密實,可使用面密度大于 40kg/川以上的成品反射板襯底,外貼裝修面層 材料。根據混響時間計算,約300平米的側墻應做吸聲處理,可采用穿孔木條板吸 聲

16、結構(穿孔率15%或阻燃織物軟包吸聲結構,建議側墻做吸聲的部位選在靠 近樓座或池座后部的墻面。大劇院觀眾廳后墻觀眾廳后墻需要做聲學處理主要有以下兩個原因:1. 根據觀眾廳混響時間的計算結果,觀眾廳后墻需做強吸聲構造來調節(jié)混響 時間;2. 由于后墻為弧形面,易產成回聲與聲聚焦等缺陷,因此要做強吸聲構造消 除可能產生的回聲。所做吸聲構造的面積可根據建成以后的實測進行調整。以上兩種情況本劇院均符合,因此需要對其部分后墻做吸聲處理,可采用穿孔木條板吸聲結構(穿孔率15%與阻燃織物軟包吸聲結構間隔布置。大劇院地面觀眾廳地面應該是不吸聲面層,綜合考慮裝飾效果及聲學要求,可采用木地 板,為防止木地板低頻吸聲

17、,木地板下必須密實不留空腔。可采用混凝土地面上 直接鋪設木地板。走道可鋪設短毛地毯。如考慮到造價問題,觀眾廳地面可采用有一定厚度的塑膠地板同樣,為減少木地板低頻吸聲,同時滿足一定的彈性要求,舞臺架空地板面 層為單層50mn厚木地板或25mn厚毛木地板上加25mn厚松木地板。325大劇院座椅座椅的吸聲量將占60%以上,因此,座椅的聲學特性對劇場音質十分重要。 大劇院中所采用的座椅必須嚴格控制其聲學特性。座椅聲學要求具體如下:1. 座椅吸聲量適當,坐人與不坐人吸聲量差別較小。為有利于達到上述要求, 座椅不坐人時,座板翻起后與靠背的夾角應大于 30度。具體要求座椅吸聲性能 滿足下表要求:座椅吸聲性能

18、要求表3-1倍頻程中心頻率f(Hz)125250500100020004000每座吸聲量(怦)0.35 0.40 0.45 0.45 0.45 0.45 0.450.500.550.550.550.552. 座椅的面層應能很好透聲,座椅靠背的上部及兩側應為反射面。3. 座椅的底面也應做吸聲處理(如選用大穿孔率穿孔板,穿孔率大于15%,內填吸聲材料)。4. 座椅應有阻尼,觀眾離座,座椅翻轉時不應產生噪聲。大劇院樂池、舞臺及其它為了不使樂隊在樂池演出時聲音過強, 對舞臺上演員聲音產生掩蔽。同時考 慮到樂池內縮進部分聲壓級會過響,不僅對樂師的聽力有損害,而且會產生干擾, 樂師聽不到臺上歌唱者的聲音而

19、難以溝通。因此樂池靠舞臺一側墻面需做部分吸 聲結構以減少其聲音的強度。為滿足歌唱演員與樂隊之間相互聽聞,樂池靠觀眾 席一側墻面及活動欄板必須做硬質的強反射面。該劇院舞臺空間巨大,舞臺內有一些吸聲構件,如幕布、道具等,但是為了 使舞臺空間與觀眾廳空間內的聲學條件相近, 需要在舞臺墻面做吸聲處理,可采 用穿孔FC板吸聲結構,穿孔率2%與 20%可隔布置。主舞臺吸聲構造做至一層天 橋底部,側臺做至結構梁底,表面均滾涂深灰色涂料,以防止反光。為避免舞臺 臺倉內的機械設備運行噪聲干擾,建議舞臺臺倉墻面做吸聲處理,做法可參考舞 臺墻面。觀眾廳入口通道墻面、聲閘的墻面及吊頂宜做吸聲結構,以更好的起到隔聲作用

20、。墻面可采用穿孔木條板吸聲結構(穿孔率15%),吊頂可采用穿孔石膏板吸聲結構(穿孔率 15%)。舞臺候場區(qū)域墻面及吊頂做吸聲處理,可避免演出時 該候場空間的噪聲干擾,做法可參考聲閘。臺口處揚聲器室(兩側及上部) 、耳 光室及面光室墻面及頂部均應做吸聲結構, 以防止不良聲音反射回觀眾廳內, 具 體做法見節(jié)點圖。放映室、音控室、光控室及追光室墻面及吊頂需做吸聲處理, 墻面可采用穿孔 FC 板吸聲結構(穿孔率 2%與 20%間隔布置),吊頂可采用穿孔 FC板吸聲吊頂(穿孔率20%。3.3 影視廳音質設計措施影視廳應于觀眾廳后墻采取防止回聲的措施。 主揚聲器組后面的端墻應做強 吸聲處理。 銀幕后面的墻

21、面必須作強吸聲處理。 其余墻面及吊頂裝修做法應根據 混響時間設計值按照實際容積進行混響時間計算后確定是否采用吸聲處理。 影視 廳放映機房應做強吸聲處理,墻面可采用穿孔 FC板吸聲結構(穿孔率2%與 20% 間隔布置),吊頂可采用穿孔FC板吸聲吊頂(穿孔率20%。影視廳觀眾廳入口 聲閘的墻面及吊頂做吸聲處理,墻面可采用穿孔木條板吸聲結構(穿孔率15%),吊頂可采用穿孔石膏板吸聲結構(穿孔率 15%)。影視廳座椅要求同多用途劇院 觀眾廳座椅。四、噪聲控制措施為了使聽音不受噪聲的干擾,有聽音要求的房間應控制較低的背景噪聲值。 一般空間噪聲也不應很大。噪聲控制的內容包括以下幾個方面:1)防止外部環(huán)境噪

22、聲傳入房間內部;2)防止各功能房間之間相互噪聲干擾, 防止設備間對功能房間的噪聲干擾;3)樓板撞擊聲控制;4)設備振動控制及設備間噪聲控制;5)空調系統噪聲控制;6)其它噪聲控制,如舞臺設備噪聲等。本設計噪聲控制的重點是上述 1)、2)和 4)項,主要是針對大劇院觀眾廳的背景噪聲控制、影視廳的背景噪聲控制以及冷卻塔周圍的環(huán)境噪聲控制主要手段是:1)提高房間門、墻體、樓板等的隔聲量;2)設備機房隔振設計;3)設備機房吸聲處理。 以下將對具體房間噪聲控制手段分述之。4.1 影視廳背景噪聲控制 控制影視廳墻體隔聲量是保證影視廳正常使用的關鍵。本項目中 2 個 118座影視廳、96座影視廳與50座VI

23、P廳均采用相鄰布置的方式,因此該共用墻體 的隔聲設計是本方案的重點, 具體做法見節(jié)點圖。 為保證影視廳的正常使用, 主 要采用以下方式控制背景噪聲:1影視廳進出口門均采用隔聲門,計權隔聲量不小于35dB;2. 相鄰影視廳的共用墻體計權隔聲量不小于 65dB,其余墻體計權隔聲量不 小于 50dB;3. 影視廳的樓板(含地面及天花)計權隔聲量不小于50dB;4. 建議影視廳采用獨立的空調系統,以避免共用空調管道時,通過空調管 道傳聲。通過實施以上 4 種措施,可使影視廳背景噪聲在通風、 空調設備和放映設備 等正常運轉條件下噪聲級的限值不大于 NR30。4.2 大劇院觀眾廳背景噪聲控制 由于樓板撞擊

24、聲結構傳聲控制措施復雜, 費用巨大, 因此, 僅對重點部位對 樓板撞擊聲進行控制, 本項目中主要是對位于大劇院舞臺上部的排練廳進行樓板 撞擊聲控制。 建議排練廳采用專用地板, 并在樓板面層與結構層之間設置彈性墊 層。對于大劇院周邊的空調機房、水泵房、冷凍機房、鍋爐房、配電房等噪聲較 大的設備用房, 其內側墻面及吊頂采用吸聲結構, 做法同劇院音控室。 設備房門 采用隔聲門,計權隔聲量不小于 35dB,設備采用隔振基礎。對于大劇院周邊其余設備用房, 根據其使用時產生噪聲的情況, 參考空調機房等的噪聲控制方法進行處理。為防止噪聲進入大劇院觀眾廳及舞臺, 通向觀眾廳的出入口通道墻面及吊頂 均采用吸聲結

25、構(見第三部分所述) ,觀眾廳入口門采用隔聲門,計權隔聲量不 小于35dB。舞臺道具口入口采用隔聲卷簾門,完成后的門整體計權隔聲量應大 于45dB,以確保隔聲效果。大劇院觀眾廳墻體計權隔聲量不小于60dB,舞臺墻體計權隔聲量不小于50dB;觀眾廳及舞臺屋頂計權隔聲量不小于 50dB。根據以往的經驗及教訓, 舞臺內部設備噪聲可以造成噪聲干擾, 因此舞臺臺 倉墻面需做吸聲處理。同理,樂池臺倉墻面也需做吸聲處理。由于池座下設有靜壓箱, 為防止設備噪聲通過靜壓箱傳至觀眾廳, 因此靜壓 箱內墻面及頂部需做吸聲處理。根據以往劇場建設的情況,空調系統噪聲超標比較嚴重,達 10dB 以上,引 起噪聲超標原因主

26、要是送回風系統消聲量不夠及風速過大。 因此,本工程空調設 計時,對于空調系統,除了做好設備隔振外,還應控制一定的出口風速,建議控 制出口風速在23m/s,以防止風口再生噪聲超標,并保證消聲器的數量和質量, 嚴格控制管道消聲,最終保證空調噪聲達標。4.3 設備隔振設計4.3.1 概述針對各廳室本底噪聲的允許值, 除了對圍護結構進行隔聲設計外, 還需對設 備振動產生的噪聲加以控制,以達到控制背景噪聲的要求。根據以往設計經驗, 提早考慮設備隔振設計有利于在下一步的設計中充分考慮到聲學設計的需要, 使 得建筑聲學同土建、 設備等工種的配合更融洽。 因此,以下將對設備設計中可能 需要采用的主要隔振設計進

27、行介紹,以供參考。4.3.2 具體措施4.3.2.1 設備隔振:(1)空調機組及風機 各類空調機組及風機設備在運行時, 其振動和固體聲會沿著基礎、 樓板、墻 體、及管道等傳遞, 除振動固體聲傳遞外, 直接安裝在樓板上風機設備會激發(fā)樓 板的振動,并輻射出噪聲。為了安裝和調整方便,空調箱設備應加隔振臺座(或隔振鋼臺座) ,以增加 系統的質量, 降低隔振系統重心。 并且能增加系統的穩(wěn)定性, 減少隔振系統的位 移,從而減小風機設備因設置隔振裝置而增加顫動。對于重量不大的空調機組可采用混凝土梁作為基座, 同時在梁下安裝有阻尼 彈簧的隔振器(見隔振節(jié)點圖 1)。若空調箱及排風機在樓板上, 由于樓板剛度較小

28、, 為確保更好的效率, 建議 在設備機房內用橡膠隔聲板滿鋪加鋼筋混凝土板做半浮筑結構的雙層隔振措施 (見隔振節(jié)點圖 2)。風機安裝形式不同, 隔振的處理方式也不同。 以下列舉了四種風機設備的隔 振:柜式離心風機、管道風機、吊裝風機以及混流風機,具體見隔振節(jié)點圖36。(2)冷凍機組冷凍機組設備自身質量大, 轉速高, 所以隔振要求也相對較高, 多采用鋼混 凝土板混合結構作為基座形式進行隔振, 以降低隔振體系的重心, 提高隔振體系 穩(wěn)定性。通過采用阻尼彈簧減振隔振器使得傳到支承結構上的干擾力盡可能的小 (見隔振節(jié)點圖 7)。(3)水泵為使設備隔振傳遞率達到規(guī)定要求, 使隔振元件受力均勻, 設備振動受到控 制,因此要求水泵隔振基座有一定的質量和剛度, 同時根據產品技術參數及隔振 設計的要求,設計計算隔振基座的重量必須是水泵重量 1.5 倍以上控制面振幅。對設備房區(qū)域環(huán)境有特殊要求時, 水泵可采用雙層隔振設計, 以提高它的隔 振效率,如橡膠隔振墊加阻尼彈簧隔振器的雙層隔振設計, 不僅有很好的隔振效 率且高頻隔聲也有很好的效果。 本文僅列舉臥式水泵及立式水泵兩種常見設備隔 振做法,見隔振節(jié)點圖 810。(4)

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