《建筑物理( architectural physics) 》第4章__建筑隔聲

1、第四講 建筑隔聲4.1.1 人們對(duì)室內(nèi)安靜程度的要求人們對(duì)室內(nèi)安靜程度的要求例：住宅 A聲級(jí) dB(A)一級(jí)（高標(biāo)準(zhǔn)）二級(jí)（一般標(biāo)準(zhǔn)）三級(jí)（最低標(biāo)準(zhǔn)）臥室 白天=40=45=50夜晚=30=35=40起居室白天=45=50=50夜晚=35=40=40日常：理想水平，室內(nèi)應(yīng)=50dB (A)會(huì)引 起居住用戶的普遍不滿睡眠：理想水平，室內(nèi)應(yīng)=45dB (A)會(huì)引 起50%居住用戶的不滿4.1.2當(dāng)前建筑的隔聲現(xiàn)狀與原因當(dāng)前建筑的隔聲現(xiàn)狀與原因一一.幾個(gè)問(wèn)題幾個(gè)問(wèn)題1.建筑設(shè)計(jì)時(shí)有沒有考慮過(guò)隔聲？為什么要求隔聲呼聲高？2.什么是隔聲？重要性？什么情況下隔聲？3.如何對(duì)建筑進(jìn)行隔聲？二二.隔聲不好的因

2、素：隔聲不好的因素：1、設(shè)計(jì)問(wèn)題建筑選址不合理，材料選用不當(dāng)、施工存在問(wèn)題等等。最主要的原因是建筑師。2、材料不合格墻體材料、樓板、門、窗等等隔聲性能不足。3、特別是近年來(lái)輕型隔墻材料的使用，以及人們生活水平提高后對(duì)建筑品質(zhì)要求提高，提出了建筑隔聲的新課題4.1.3 建筑隔聲越來(lái)越引起人們的重視建筑隔聲越來(lái)越引起人們的重視1996年，在南京、無(wú)錫、蘇州、上海及北京等地調(diào)查中，住宅用戶對(duì)墻面、地面、頂棚、隔熱、保溫、通風(fēng)、朝向、采光、隔聲等住宅品質(zhì)反映最強(qiáng)烈的是隔聲。在瑞典，將分戶墻做成200mm厚的鋼筋混凝土墻，比結(jié)構(gòu)的要求要厚，造價(jià)也高,目的是隔聲。分室輕墻（如石膏板隔斷）做成雙層結(jié)構(gòu)內(nèi)填吸

3、聲材料的目的是隔聲。有些建筑的墻和樓板水平連接上做成彈性連接，目的是隔聲。4.2 建筑隔聲建筑隔聲4.2.1 聲波傳入維護(hù)結(jié)構(gòu)的三種途徑聲波傳入維護(hù)結(jié)構(gòu)的三種途徑 1）空氣。通過(guò)孔洞、縫隙傳入。 2）透射。聲波結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)再輻射 3）撞擊和機(jī)械振動(dòng)。結(jié)構(gòu)振動(dòng)再輻射 空氣聲(air borne sound) 固體聲(solid borne sound)4.2.2 空氣聲的透射系數(shù)與隔聲量空氣聲的透射系數(shù)與隔聲量 1）透射系數(shù)。定義： =E透射/E總 入射聲能1/100透過(guò)構(gòu)件，則 =0.01 入射聲能1/1000透過(guò)構(gòu)件，則 =0.001 2) 隔聲量R。定義： R=10lg(1/) (dB)

4、=0.01R=10lg(1/0.01)=20dB =0.001R=10lg(1/0.001)=30dB 3) 換算關(guān)系:已知R，則=10-R/104.3.3 單層密致勻?qū)崏Φ目諝饴暩艚^單層密致勻?qū)崏Φ目諝饴暩艚^1、單層墻隔聲頻率特性的一般規(guī)律、單層墻隔聲頻率特性的一般規(guī)律 影響隔聲的因素：?jiǎn)挝幻娣e質(zhì)量（面密度）、剛度、材 料內(nèi)阻尼、邊界條件等。在理想情況下，（無(wú)剛度、無(wú)阻尼、柔順質(zhì)量、忽略邊界條件），單層墻體隔聲量理論推導(dǎo)得到： 隔聲量隔聲量R=20lg(f*m)-48得到質(zhì)量定律（mass law):墻體越重空氣聲隔聲效果墻體越重空氣聲隔聲效果越好越好。1）面密度增加一倍，隔聲量增加）面密度

5、增加一倍，隔聲量增加6B。2）頻率增加加一倍，隔聲量增加）頻率增加加一倍，隔聲量增加6B。在實(shí)際情況下，在質(zhì)量控制的頻率范圍內(nèi)明顯出現(xiàn)質(zhì)量定律的表現(xiàn)，但比6dB要小，一般地，面密度增加一倍，隔聲量增加4-5dB。2.質(zhì)量定律質(zhì)量定律墻體在聲音激發(fā)下會(huì)產(chǎn)生受迫振動(dòng)，振動(dòng)既有垂直于墻面的也有沿墻面?zhèn)鞑サ模煌娜肷漕l率或入射角度將產(chǎn)生不同的沿墻面?zhèn)鞑サ膫鞑ニ俣菴f。然而，不同頻率的聲波，墻體本身存在沿墻面?zhèn)鞑ス逃袀鞑ニ俣菴b。在某種入射頻率和入射角度下，出現(xiàn)Cf=Cb時(shí)，將產(chǎn)生“吻合效應(yīng)”，這時(shí)，墻板非常“順從”地跟隨入射聲波彎曲，使大量聲能透射到另一側(cè)去，形成隔聲量的低谷。 聲波無(wú)規(guī)則入射時(shí)，每

6、種隔聲材料都會(huì)在某一頻率上發(fā)生吻合效應(yīng)，這一頻率被稱為“吻合頻率”，在隔聲曲線上的低谷稱為“吻合谷”。 薄、輕、柔的墻體吻合頻率高；厚、重、剛的墻體吻合頻率低。 3.吻合效應(yīng)吻合效應(yīng)4.3.4 雙層墻的空氣聲隔聲雙層墻的空氣聲隔聲雙層墻增加隔聲量的肌理雙層墻增加隔聲量的肌理影響雙層墻隔聲量的因素影響雙層墻隔聲量的因素1.空氣層厚度影響墻隔聲量 最佳空氣層厚度8-12cm，最大附加隔聲量8-12dB。2.雙層墻的固有共振頻率 雙層墻隔聲也遵循質(zhì)量定律和出現(xiàn)吻合現(xiàn)象，措施措施：兩墻厚度、面照亮 入射聲波頻率范圍大于系統(tǒng)固有振動(dòng)頻率的 2 倍3.聲橋的影響 定義：雙層墻之間的剛性連接 失去雙層墻的作

7、用，隔聲能力大大下降4.3.5輕質(zhì)墻的隔聲輕質(zhì)墻的隔聲提高隔聲量的措施：提高隔聲量的措施：1.將多層密實(shí)材料用多孔彈性材料分隔，做成復(fù)合墻2.多層密實(shí)材料厚度相同，面質(zhì)量不同3.將空氣層厚度增加到75mm以上，隔聲量可提高8-10dB。4.以多孔吸聲材料填充空氣層，隔聲量可再增加2-8dB，4.3.6 撞擊聲隔聲的處理撞擊聲壓級(jí)主要決定于樓板厚度，其次：彈性模量、容隔絕撞擊聲的措施隔絕撞擊聲的措施：1.樓板面上鋪軟質(zhì)面層，減弱撞擊聲能，對(duì)高頻有利。2.在面層與樓板結(jié)構(gòu)層之間鋪彈性墊層，減弱結(jié)構(gòu)層振動(dòng)3.在樓板下增加彈性吊頂，既隔空氣聲，也隔撞擊聲。 4.4.1 空氣空氣聲傳聲的組合隔聲量組合墻

8、=墻+門或窗 E = E (墻）+ E (門或窗） 平均=（ wSw+ dSd）/（Sw+Sd）例：某墻隔聲量Rw=50dB,面積Sw=20m2 ,墻上一門，其隔聲量Rd=20dB,面積2m2 ,求其組合墻隔聲量。 解：組合墻平均透射系數(shù)為： c =（ wSw+ dSd）/（Sw+Sd） 其中：Rw=50dB w=10-5 , Rd=20dB w=10-2 故， c=(2010-5 + 2010-2 )/(20+2)=9.2 10-4 故 Rc=10lg(1/ c)=30.4dB?等傳聲量設(shè)計(jì)原則等傳聲量設(shè)計(jì)原則：墻上設(shè)計(jì)有門時(shí)，最合理的隔聲計(jì)是兩者透射量相等。 即wSw= dSd。從經(jīng)濟(jì)角度

9、來(lái)講，通常，墻的隔聲量略大于門即可，最大可不超過(guò)10dB。4.4.2門窗隔聲門窗是建筑構(gòu)件隔聲的薄弱環(huán)節(jié)，可開啟的門窗很難有較高的隔聲量，提高門窗的隔聲能力關(guān)鍵是門、窗扇及周邊縫隙的處理。具體措施：1.采用較厚玻璃，用雙層或三層比厚單層要好，避免吻合效應(yīng)，厚度不應(yīng)相同，最好不平行放置。2.在兩層之間放吸聲材料3.縫隙的密封對(duì)于隔聲要求較高的場(chǎng)所要求用隔聲門和隔聲窗。聲閘示意圖見右門是墻體中隔聲較差的部件。因?yàn)槊婷芏容^小，門四周的縫隙也是傳聲的途徑。提高門的隔聲能力關(guān)鍵在于門扇及其周邊縫隙的處 理，為了達(dá)到較高的隔聲量。可以用設(shè)置“聲閘”的方法，即設(shè)置雙層門 并在雙層門之間的門斗內(nèi)壁貼強(qiáng)吸聲材料

10、。2.窗 窗是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔聲最薄弱的部件。可開啟的窗很難有較高的隔聲量。隔聲窗通常是指不開啟的觀察窗。 隔聲屏障隔聲屏障7.5.2 隔聲屏障隔聲屏障是用來(lái)遮擋聲源和接收點(diǎn)之間的隔聲措施。隔聲屏障對(duì)于高頻聲遮擋比較有效，對(duì)于低頻聲較差。隔聲屏障隔聲量可以通過(guò)頻率、聲程差和直達(dá)距離計(jì)算求得菲涅耳數(shù)N,根據(jù)N查表求得隔聲量NR。隔聲罩隔聲罩采用隔聲罩來(lái)隔絕機(jī)器設(shè)備向外輻射的噪聲，是在聲源處控制噪聲的有效措施。隔聲罩外層常用1-2mm厚的鋼板制成。內(nèi)涂阻尼漆、瀝青等阻尼層，目的是防止吻合效應(yīng)和鋼板低頻共振。為了提高降噪效果，內(nèi)層再鋪一層吸聲材料（如玻璃棉、微穿孔板等）。機(jī)器和隔聲罩之間需要留有空隙，

11、機(jī)器和隔聲罩支撐之間、隔聲罩與基礎(chǔ)之間應(yīng)加入減振器。隔聲間在噪聲強(qiáng)烈的環(huán)靜內(nèi)建造隔聲性能良好的小室，對(duì)工作人員的聽力進(jìn)行保護(hù)，這種隔聲設(shè)施是隔聲間。隔聲間不但要考慮隔聲性能，還要考慮到觀察方便、出入方便、不影響車間內(nèi)正常運(yùn)輸、以及房間內(nèi)供電、通風(fēng)等。一般隔聲間外墻使用隔聲性能較好的材料或結(jié)構(gòu)，如磚、混凝土、紙面石膏板墻等，觀察部分使用隔聲窗，進(jìn)出部分使用隔聲門或吸聲迷道等。隔聲間室內(nèi)一般使用較多吸聲材料，如穿孔吸聲板吊頂、軟包墻面、以及吊掛空間吸聲體等。4.5.2 隔聲量的頻率特性隔聲曲線同一構(gòu)件或結(jié)構(gòu)，對(duì)不同頻率的聲波的透射能力不同，隔聲量也不同，形成隔聲曲線。一般采用100Hz-4000H

12、z的17個(gè)1/3倍頻帶隔聲曲線。4.5.3 隔聲的測(cè)量1、空氣聲隔聲測(cè)量2、撞擊聲隔聲測(cè)量R=L1-L2+10lgS/A 共測(cè)100-4000Hz的17個(gè)1/3倍頻帶的 隔聲量，得到隔聲曲線。 S:被測(cè)構(gòu)件面積 A:接收室吸聲量使用標(biāo)準(zhǔn)打擊器打擊樓板 Ln=Li-10lg(A0/A) A:接收室的吸聲量 A0=10m2 (規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)） 共測(cè)100-4000Hz的17個(gè)1/3倍頻帶的隔聲量，得到隔聲曲線。4.5.4 隔聲的測(cè)量與計(jì)權(quán)隔聲的測(cè)量與計(jì)權(quán)4.5.4.1 空氣聲隔聲標(biāo)準(zhǔn)計(jì)權(quán)隔聲量空氣聲隔聲標(biāo)準(zhǔn)計(jì)權(quán)隔聲量Rw 使用Rw的原因：1）考慮到人耳聽覺特性和大部分構(gòu)件的隔聲特性。2）以單值的形式比

13、較不同構(gòu)件的隔聲效果。Rw的確定方法的確定方法：1）使用空氣聲隔聲的標(biāo)準(zhǔn)曲線與實(shí)際隔聲頻率特性曲線進(jìn)行比對(duì)，同時(shí)滿足32分貝原則和8分貝原則的隔聲最大的標(biāo)準(zhǔn)曲線的500Hz的隔聲量為Rw。2）32分貝原則：100-3150Hz的16個(gè)1/3倍頻程的構(gòu)件隔聲量比標(biāo)準(zhǔn)曲線低的分貝數(shù)總和不大于32dB。3）8分貝原則： 任一100-3150Hz的1/3倍頻程的構(gòu)件隔聲量比標(biāo)準(zhǔn)曲線低的分貝數(shù)不超過(guò)8dB。（美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為STC:標(biāo)準(zhǔn)傳聲等級(jí)，頻率為125-4000Hz）4.5.4.2 標(biāo)準(zhǔn)撞擊聲壓級(jí)Lnp,w頻率參考量100+2125+2160+2200+2250+2315+2400+15000630-1800-21000-31250-41600-72000-102500-133150-16Lpn,w的確定方法：1）使用撞擊聲評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)曲線與實(shí)際撞擊聲壓級(jí)頻率特性曲線進(jìn)行比對(duì)，同時(shí)滿足32分貝原則和8分貝原則的隔聲最最小的標(biāo)準(zhǔn)曲線的500Hz的聲壓級(jí)為L(zhǎng)pn,w。2）32分貝原則：100-3150Hz的16個(gè)1/3倍頻程的撞擊聲壓級(jí)比標(biāo)準(zhǔn)曲線高的分貝數(shù)總和不大于32dB。3）8分貝原則： 任一100-3150Hz