噪聲課程設計-

1、內蒙古工業(yè)大學環(huán)境噪聲控制工程課程設計說明書目 錄第一章 緒論11.1設計題目11.2設計目的11.3設計要求11.4基本設計資料11.5內蒙古工業(yè)大學第一教學樓樓位置簡介2第二章 聲屏障設計概述32.1聲屏障概述32.2聲屏障設計程序32.2.1噪聲保護對象的確定32.2.2代表性受聲點的確定32.2.3噪聲標準42.2.4聲屏障設計目標值的確定42.2.5位置的確定52.2.6幾何尺寸的確定52.3聲學原理52.3.1繞射62.3.2透射7 2.3.3反射72.3.4 插入損失7第三章 聲屏障的設計與計算83.1聲源特性83.2繞射聲衰減計算83.2.1無限長線聲源，無限長聲屏障83.1.

2、2無限長線聲源及有限長聲屏障93.1.3三組方案的繞射聲衰減量計算103.2透射聲修正量的計算123.3反射聲修正量133.4地面吸聲衰減的確定133.5聲屏障實際插入損失14第四章 聲屏障形狀和材料的確定154.1聲屏障形狀154.2吸聲材料的選擇154.2.1路面采用吸聲瀝青154.2.2在教學樓墻體上粘貼吸聲材料15總 結17參考文獻18致 謝19 摘 要環(huán)境噪聲污染愈來愈受到人們的重視。隔聲是噪聲控制中最常用的技術之一。在聲源和接受者之間插入一個設施，使聲波傳播有一個顯著的附加衰減，從而減弱接收者所在的一定區(qū)域內的噪聲影響，這樣的設施就稱為隔聲屏障。聲波在傳播過程中，遇到隔聲屏障時，就

3、會發(fā)生發(fā)射、透射、繞射三種現象。本設計是對內蒙古工業(yè)大學第一教學樓旁交通道路聲屏障的設計。根據聲屏障的位置、幾何尺寸和材料結構的不同，設計聲屏障，達到降噪的目的。 關鍵詞：隔聲屏障；聲屏障設計；噪聲；降噪效果 AbstractEnvironmental noise pollution is getting more and more attention. Noise is one of the most commonly used techniques in the noise control. Insert a facility in between the sound source and

4、 the receiver, so that the acoustic wave propagation in a significant additional attenuation, which weakens the noise influence in certain areas where the recipient, such infrastructure is called the sound barrier.聲波在傳播過程中，遇到隔聲屏障時，就會發(fā)生發(fā)射、透射、繞射三種現象。本設計是對內蒙古工業(yè)大學第一教學樓旁交通道路聲屏障的設計。根據聲屏障的位置、幾何尺寸和材料結構的不同，設

5、計聲屏障，達到降噪的目的。Acoustic wave propagation in the process, encounter the sound barrier, will launch, transmission, diffraction three phenomena. The design is the design of road traffic noise barrier near the first teaching building of Inner Mongolia University of Technology. According to the sound barri

6、er location, geometry and material structure, design of sound barrier, to achieve the purpose of noise reduction.關鍵詞：隔聲屏障；聲屏障設計；噪聲；降噪效果Keywords: sound barrier; sound barrier design; noise; noise reduction effect第一章 緒論1.1設計題目內蒙古工業(yè)大學第一教學樓道路聲屏障設計1.2設計目的通過本課程設計環(huán)節(jié)的進行，目的是使我們通過對環(huán)境噪聲控制技術基礎課程學習的理論、原理部分有更深入的認

7、識，培養(yǎng)學生的科學研究能力，在一定程度上具備分析問題和解決問題能力，具備簡單的工程設計能力。通過簡單的噪聲控制技術的設計，培養(yǎng)我們獨立設計能力，掌握基本的設計方法，學會查閱技術資料，樹立正確的設計思想和嚴謹的工作作風。內蒙古工業(yè)大學第一教學樓地理位置距公路較近，公路噪聲對學生的影響較大，給學生的學習和生活帶來了極大地不變，本次課設的任務就是在教學樓與公路之間建立聲屏障，盡可能的減少公路噪聲。1.3設計要求（1）結合我國相關標準，為該校區(qū)教學樓設計一聲屏障；（2）完成噪聲敏感建筑物有關參數和使用標準的確定、聲屏障設計和計算聲屏障結構、材料及在兩座建筑物之間的相對位置；聲屏障的設計除了達到預期的降

8、噪指標外，還應符合景觀、結構、造價和養(yǎng)護等方面的要求。（3）編寫設計說明書；（字數不得小于5000字）（4）繪制聲屏障結構尺寸圖，安裝布置圖（相對位置及尺寸圖）。1.4基本設計資料根據道路交通噪聲預測方法和區(qū)域環(huán)境噪聲測量方法，實際測量該區(qū)域的噪聲值見表1-1。 表1-1 噪聲實際測量值預測點位置 測點垂直高度 預測點聲級晝間夜間一樓1.476.468.2二樓5.766.665.0三樓9.570.866.3四樓13.671.268.21.5內蒙古工業(yè)大學第一教學樓樓位置簡介內蒙古工業(yè)大學西配樓西側面臨馬路，雙向四車道，路面為瀝青路面，教學樓是四層教室和一層會議室?？傞L度為60米，樓高22米。樓

9、邊界與路面中心線距離為14米左右，車流量為1800輛/h，夜間1200輛/h，大型車與小型車比例為1：3，車速限制為60km/h。 公 路北 教 學 樓 空 地 圖1-1 第一教學樓平面布置圖 第二章 聲屏障設計概述2.1聲屏障概述在聲源和接受者之間插入一個設施，使聲波傳播有一個顯著的附加衰減，從而減弱接收者所在的一定區(qū)域內的噪聲影響，這樣的設施就就稱為聲屏障。聲波在傳播過程中，遇到聲屏障時，就會發(fā)生反射、透射、繞射三種現象。通常我們認為屏障能阻止直達聲的傳播，并使繞射聲有足夠的衰減，而透射聲的影響可以忽略不計。因此，聲屏障的隔聲效果可以采用減降噪量表示，它反映了聲屏障上述兩種屏障透聲的本領。

10、聲波只能從屏障上方繞射過去，而在其后形成一個聲影區(qū)，人們可以感到噪聲明顯的減弱了，這就是聲屏障的降噪效果。聲屏障的減噪量與噪聲的頻率、屏障的高度以及聲源與接收點之間的距離等因素有關。聲屏障的減噪效果與噪聲的頻率成分關系很大，對大于2000的高頻聲比800-1000左右的中頻聲的減噪效果要好，但對于25左右的低頻聲，則由于聲波波長比較長而很容易從屏障上方繞過去，所以效果就差。通常，聲屏障對高頻聲可降低10-15dB。聲屏障的高度，可根據聲源與接收點之間的距離設計，屏障的高度增加一倍，則其減噪量可增加6dB，為了使減噪的效果較好，應盡量使聲屏障靠近聲源與接收點。2.2聲屏障設計程序2.2.1噪聲保

11、護對象的確定根據聲環(huán)境評價的要求，確定噪聲防護對象，它可以是一個區(qū)域，也可以是一個或一群建筑物。本設計選擇內蒙古工業(yè)大學第一教學樓為保護對象。2.2.2代表性受聲點的確定代表性受聲點通常選擇噪聲最嚴重的敏感點，它根據道路路段與防護對象相對的位置以及地形地貌來確定，它可以是一個點，或者是一組點。通常，代表性受聲點處插入損失能滿足要求，則該區(qū)域的插入損失亦能滿足要求。由于四個預測點中，一樓的噪聲值最高，受影響最大，所以，本設計選擇教學樓一樓為代表性受聲點。晝間聲級為76.4dB，夜間聲級為68.2dB。2.2.3噪聲標準 表2-1噪聲標準值類別晝間夜間05040155452605036555470

12、600類標準適用于療養(yǎng)區(qū)、高級別墅區(qū)、高級賓館區(qū)等特別需要安靜的區(qū)域，位于城郊和鄉(xiāng)村的這一類區(qū)域分別按嚴于0類標準5dB執(zhí)行。 1類標準適用于以居住、文教機關為主的區(qū)域。鄉(xiāng)村居住環(huán)境可參照執(zhí)行該類標準。 2類標準適用于居住、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū)。 3類標準適用于工業(yè)區(qū)。 4類標準適用于城市中的道路交通干線道路兩側區(qū)域，穿越城區(qū)的內河航道兩側區(qū)域。穿越城區(qū)的鐵路主、次干線兩側區(qū)域的背景噪聲(指不通過列車時的噪聲水平)限值也執(zhí)行該類標準。 由此標準知，內蒙古工業(yè)大學第一教學樓屬于1類標準區(qū)，而且晝間標準值為55 dB，夜間標準值為45dB2.2.4聲屏障設計目標值的確定聲屏障設計目標值的確定與受聲點處

13、的道路交通噪聲值(實測或予測的)、受聲點的背景噪聲值以及環(huán)境噪聲標準值的大小有關。如果受聲點的背景噪聲值等于或低于功能區(qū)的環(huán)境噪聲標準值時，則設計目標值可以由道路交通噪聲值(實測或預測的)減去環(huán)境噪聲標準值來確定。由于晝間標準聲級為55dB，夜間的標準聲級為45 dB，所以，76.4-55=21.4 dB 68.2-45=23.2 因此此次設計的目標值為兩者中比較大的目標值為23.2 dB2.2.5位置的確定根據道路與防護對象之間的相對位置、周圍的地形地貌，應選擇最佳的聲屏障設置位置。選擇的原則或是聲屏障靠近聲源，或者靠近受聲點，或者可利用的土坡、堤壩等障礙物等，力求以較少的工程量達到設計目標

14、所需的聲衰減。本設計選擇把聲屏障設在公路和教學樓之間，分別距公路中心為9m，10m，11m，經計算后，選擇把聲屏障設在距公路中心11m處。2.2.6幾何尺寸的確定根據設計目標值，可以確定幾組聲屏障的長與高，形成多個組合方案，計算每個方案的插入損失，保留達到設計目標值的方案，并進行比選。本設計受聲點高度為1.4m，聲屏障的高度一般為36m，所以三組方案的高和長分別為：4m和82.38m（15度夾角原理， =L+7.46A = 82.38m，L為保護對象長度），4.5m和89.84m，5m和97.3m，經計算衰減量后，選擇衰減量最大的為14.3dB，再加上從經濟因素考慮，所以，本設計選擇聲屏障的高

15、度為4m，長度為82.38m。2.3聲學原理當噪聲源發(fā)出的聲波遇到聲屏障時，它將沿著三條路徑傳播(見圖2-1.a）：一部分越過聲屏障頂端繞射到達受聲點；一部分穿透聲屏障到達受聲點；一部分在聲屏障壁面上產生反射。聲屏障的插入損失主要取決于聲源發(fā)出的聲波沿這三條路徑傳播的聲能分配。聲源ABdSR反射路徑繞射路徑透射路徑道路聲屏障（a）聲波傳播路徑聲影區(qū)RS直線路徑徑繞射路徑(b)聲波繞射路徑SRº(c) 聲波的反射反射波直達波繞射波 圖2-1 聲波傳播路徑2.3.1繞射越過聲屏障頂端繞射到達受聲點的聲能比沒有屏障時的直達聲能小。直達聲與繞射聲的聲級之差，稱之為繞射聲衰減，其值用符號Ld表

16、示，并隨著角的增大而增大(見圖2-1.b)。聲屏障的繞射聲衰減是聲源、受聲點與聲屏障三者幾何關系和頻率的函數，它是決定聲屏障插入損失的主要物理量。2.3.2透射聲源發(fā)出的聲波透過聲屏障傳播到受聲點的現象。穿透聲屏障的聲能量取決于聲屏障的面密度、入射角及聲波的頻率。聲屏障隔聲的能力用傳聲損失TL來評價。TL大，透射的聲能小；TL小，則透射的聲能大，透射的聲能可能減少聲屏障的插入損失，透射引起的插入損失的降低量稱為透射聲修正量。用符號Lt表示。通常在聲學設計時，要求TLLd10dB，此時透射的聲能可以忽略不計，即Lt0。TLLd10dB，2.3.3反射當道路兩側均建有聲屏障，且聲屏障平行時，聲波將

17、在聲屏障間多次反射，并越過聲屏障頂端繞射到受聲點，它將會降低聲屏障的插入損失，由反射聲波引起的插入損失的降低量稱之為反射聲修正量，用符號Lr表示。由于本設計中，只在道路一邊設聲屏障，而且公路和教學樓之間沒有任何障礙物，所以，本設計中不存在反射聲修正量，即Lr=0dB2.3.4 插入損失插入損失為繞射聲衰減量減去透射聲修正量和反射聲修正量第三章 聲屏障的設計與計算3.1聲源特性3.1.1 時間特性交通噪聲是隨時間起伏的聲源。本設計中，采用等效A聲級表示時間平均特性。3.1.2 頻率特性交通噪聲的頻率特性在聲屏障設計中是最重要的參數之一。交通噪聲屬于無限線聲源，等效頻率為500HZ。3.2繞射聲衰

18、減計算3.2.1無限長線聲源，無限長聲屏障當聲源為一無限長不相干線聲源時，其繞射聲衰減為： （3-1） 式中：f 聲波頻率，Hz； = A+B-d為聲程差，m； c聲速，m/s。3.1.2無限長線聲源及有限長聲屏障Ld仍由上式（3-1）計算。然后根據圖2-2進行修正。修正后的Ld取決于遮蔽角/。圖2-2 (b)中虛線表示：無限長屏障聲衰減為8.5dB，若有限長聲屏障對應的遮蔽角百分率為92%，則有限長聲屏障的聲衰減為6.6dB。 （a） （b）圖3-1 有限長度的聲屏障及線聲源的修正圖3.1.3三組方案的繞射聲衰減量計算（1）方案1 該受聲點高度為1.4m，聲源（車輛）平均高度的一半為0.8m

19、，等效頻率為500，聲屏障總高度h 為4m,聲屏障長 =L+7.46A = 82.38m，聲屏障距公路中心為11m，受聲點距公路中心為14m。 則根據公式得 設計聲屏障為82.38米，角為 則根據修正圖查處，修正后的14.3dB（2）方案2 該受聲點高度為1.4m，聲源（車輛）平均高度的一半為0.8m，等效頻率為500，聲屏障總高度h為4.5m,聲屏障長 =L+7.46A = 89.84mm，聲屏障距公路中心為10m，受聲點距公路中心為14m。 則根據公式得 設計聲屏障為89.84m，角為。 則根據修正圖查處，修正后的13.9dB（3）方案3該受聲點高度為1.4m，聲源（車輛）平均高度的一半為

20、0.8m，等效頻率為500，聲屏障總高度h為5m,聲屏障長 =L+7.46A = 97.3m ，聲屏障距公路中心為9m，受聲點距公路中心為14m。 則根據公式得 設計聲屏障為97.3m，角為。 則根據修正圖查處，修正后的13.2dB3.2透射聲修正量的計算因為三種方案的插入損失都達不到降噪要求，所以需要考慮隔聲，常見的幾種隔聲材料如下： 材料及結構的厚度/mm面密度/kg.m-2平均隔聲量/dB雙層1厚鋁板（中空70）5.230雙層1厚鋼板（中空70）15.641.6雙層1.5厚鋼板（中空70）23.445.7 由于本設計的目標值為23.2dB，加上15dB的安全值，所以隔聲量應選擇大于38.

21、2dB的，加上考慮經濟因素，本設計隔聲材料選擇雙層1厚鋼板（中空70），隔聲量TL=41.6dB 因為最大的繞射聲衰減量為14.3dB ，41.6-14.3=27.310 所以 3.3反射聲修正量反射聲修正量取決于聲屏障、受聲點及聲源的高度，受聲點道聲屏障與公路之間有沒有障礙物，由于本設計中，只在道路一邊設聲屏障，而且公路和教學樓之間沒有任何障礙物，所以，本設計中不存在反射聲修正量，即Lr=0dB3.4地面吸聲衰減的確定如果地面不是剛性的，則會對傳播過程中的聲波產生一定的吸收，從而會使聲波產生一定的衰減。由地面吸收產生的聲衰減稱之為地面吸收聲衰減，用符號LG表示。403213060120240

22、15 圖2-3 地面吸聲衰減圖圖2-3中的等效距離DE由下列公式計算： DN受聲點至最近的車道中心線距離，m；DF受聲點至最遠的車道中心線距離，m。則，。查圖得。3.5聲屏障實際插入損失方案1的插入損失 ： 方案2的插入損失 ： 方案3的插入損失 ： 三種方案都沒有達到目標值，所以選擇插入損失最大的方案1，聲屏障高度為4m，長度為82.38m。 第四章 聲屏障形狀和材料的確定4.1聲屏障形狀聲屏障的幾何形狀主要包括直線型、折板型、彎曲形、半封閉或全封閉型，聲屏障的選擇主要依據插入損失和現場的條件決定，對于非直立型聲屏障，其等效高度等于聲源至聲屏障頂端連線與直立部分延長線的交點的高度，由于保護對

23、象是教學樓，教學樓與公路之間距離不大，從景觀、造價、養(yǎng)護方面考慮，因此，本設計選擇直線型。4.2吸聲材料的選擇4.2.1路面采用吸聲瀝青橡膠瀝青混合料能消化廢舊的汽車輪胎，鋪設后的道路還能減少汽車噪音。經專業(yè)機構測試，車速在每小時80公里的情況下，橡膠改性瀝青路面與原來經常使用的SBS改性瀝青路面相比，降低行車噪聲2dB；車速在每小時60公里的情況下，降低行車噪聲2-4dB，這相當于減少三分之一的交通量。而采用了溫拌技術后，現場鋪設也不再產生污染大氣環(huán)境的硫化氫氣體，還節(jié)省了以往現場道路鋪設時加熱橡膠瀝青用料的燃油。4.2.2在教學樓墻體上粘貼吸聲材料吸聲材料按吸聲機理分為： 1、靠從表面至內

24、部許多細小的敞開孔道使聲波衰減的多孔材料，以吸收中高頻聲波為主，有纖維狀聚集組織的各種有機或無機纖維及其制品以及多孔結構的開孔型泡沫塑料和膨脹珍珠巖制品。 2、靠共振作用吸聲的柔性材料（如閉孔型泡沫塑料，吸收中頻）、膜狀材料（如塑料膜或布、帆布、漆布和人造革，吸收低中頻）、板狀材料（如膠合板、硬質纖維板、石棉水泥板和石膏板，吸收低頻）和穿孔板(各種板狀材料或金屬板上打孔而制得，吸收中頻)。以上材料復合使用，可擴大吸聲范圍，提高吸聲系數。用裝飾吸聲板貼壁或吊頂，多孔材料和穿孔板或膜狀材料組合裝于墻面，甚至采用浮云式懸掛，都可改善室內音質，控制噪聲。多孔材料除吸收空氣聲外，還能減弱固體聲和空室氣聲

25、所引起的振動。將多孔材料填入各種板狀材料組成的復合結構內，可提高隔聲能力并減輕結構重量。 吸聲材料主要用于控制和調整室內的混響時間， 消除回聲，以改善室內的聽聞條件；用于降低喧鬧場所的噪聲，以改善生活環(huán)境和勞動條件（見吸聲降噪）；還廣泛用于降低通風空調管道的噪聲。吸聲材料按其物理性能和吸聲方式可分為多孔性吸聲材料和共振吸聲結構兩大類。后者包括單個共振器、穿孔板共振吸聲結構、薄板吸聲結構和柔順材料等。本設計在教學樓墻體上粘貼吸聲材料，可以使得噪聲降低8-10dB。綜上所述，該聲屏障設計成直線型，位置在離教學樓3m處，聲屏障的高度為4m，長度為82.38m。聲屏障的材料選擇雙層1mm厚鋼板（中空70mm），該鋼板的面密度為15.6/kg,符合該隔聲屏障的要求，并在教學樓外側加一些吸聲材料，起到降噪的目的，外面可繪制廣告或宣傳畫，以增加聲屏障的美觀性。表4-1 聲屏障參數表聲屏障參數數值形狀直線型高度4m長度82.38m面密度15.6/kg材料雙層1mm厚鋼板（中空70）底座高度0.8m相鄰兩個支柱間距離10m總 結由