V第四講建筑隔聲

聲環(huán)境-第四講：

建筑隔聲

（第15章）1本講主要內(nèi)容：4.1、建筑隔聲的重要意義4.2、建筑隔聲基礎(chǔ)4.3、空氣聲隔聲4.4、標(biāo)準(zhǔn)撞擊聲（固體聲）隔聲24.1建筑隔聲的重要意義隔聲是控制噪聲的重要措施，效果十分顯著。但目前在很多場(chǎng)合對(duì)隔聲還不夠重視，以致對(duì)噪聲控制不夠。例如輕型建筑的隔聲已是當(dāng)前發(fā)展建筑事業(yè)的主要矛盾，很多輕型墻組成的分戶墻其隔聲量只有30dB，這與人們對(duì)環(huán)境的要求相差很遠(yuǎn)。34.1.1人們對(duì)室內(nèi)安靜程度的要求日常：理想水平，室內(nèi)應(yīng)<=40dB(A)；如果>=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)<=35dB(A)；如果>=45dB(A)會(huì)引

起50%居住用戶的不滿例：住宅[A聲級(jí)dB(A)]，民用建筑室內(nèi)允許噪聲級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如下表：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<=4044.1.2建筑隔聲越來越引起人們的重視1996年，在南京、無錫、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。54.1.3當(dāng)前建筑隔聲中存在的諸多問題1、設(shè)計(jì)問題——建筑選址不合理，材料選用不當(dāng)、施工存在問題等等。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。64.2建筑隔聲基礎(chǔ)（途徑、隔聲量、隔聲曲線）4.2.1聲波傳入圍護(hù)結(jié)構(gòu)的三種途徑：(1)經(jīng)由空氣直接傳播，即通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的縫隙和孔洞傳播。例如敞開的門窗、通風(fēng)管道、電纜管道以及門窗的縫隙等。(2)透過圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳播。經(jīng)由空氣傳播的聲音遇到密實(shí)的墻壁時(shí)，在聲波的作用下，墻壁將受到激發(fā)而產(chǎn)生振動(dòng)，使聲音透過墻壁而傳到鄰室去。

(3)由于建筑物中機(jī)械的撞擊或振動(dòng)的直接作用，使圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)而發(fā)聲。

前兩種情況，聲音是在空氣中傳播的，稱為“空氣傳聲”。而第三種情況，是振動(dòng)直接撞擊構(gòu)件使構(gòu)件發(fā)聲，這種聲音傳播的方式稱為“固體傳聲”，但最終仍是經(jīng)空氣傳至接收者。對(duì)空氣傳聲與固體傳聲的控制方法是有區(qū)別的。

74.2.2空氣聲的透射系數(shù)與隔聲量

（1）透射系數(shù)τ。定義：τ=E透射/E總

入射聲能如果有1/100的能量透過構(gòu)件，則透射系數(shù)τ=0.01

入射聲能如果有1/1000的能量透過構(gòu)件，則透射系數(shù)τ=0.001

（2）隔聲量R。構(gòu)件隔聲量

(或稱透射損失)，它與透射系數(shù)是相反的概念；隔聲量與透射系數(shù)之關(guān)系如下式：

τ=0.01R=10lg(1/0.01)=20dB

τ=0.001R=10lg(1/0.001)=30dB

（3）換算關(guān)系:隔聲量一般是在標(biāo)準(zhǔn)隔聲實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)試得出，根據(jù)值可利用下式推算出τ值：

已知R，則τ=10-R/1084.2.3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-4000Hz的17個(gè)1/3倍頻帶隔聲曲線。（90Hz--4500Hz）94.3空氣聲隔聲4.3.1空氣聲隔聲標(biāo)準(zhǔn)計(jì)權(quán)隔聲量Iα（Rw）

使用

Iα（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）以單值的形式比較不同構(gòu)件的隔聲效果。[與隔聲量的頻率特性曲線相比，描述隔聲使用的是單值Rw]空氣聲傳播過程中遇到圍護(hù)結(jié)構(gòu)，同一結(jié)構(gòu)對(duì)不同的頻率的隔聲性能不同，一般用隔聲曲線（6個(gè)倍頻帶或16個(gè)1/3倍頻帶的隔聲量來表示某一構(gòu)件的隔聲能力）；也用500Hz的平均隔聲量。使用較多的是用計(jì)權(quán)隔聲量單一數(shù)值來表示。10Iα

（Rw）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Iα

。

2）8分貝原則：任一100-4000Hz的17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)不超過8dB。

3）32分貝原則：100-4000Hz的17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。11

典型墻體構(gòu)件的隔聲指數(shù)Iα（Rw）(實(shí)驗(yàn)室測(cè)量值,實(shí)際應(yīng)用時(shí)要低3-5dB）構(gòu)件Iα(dB)240磚墻，兩面20mm抹灰54120磚墻，兩面20mm抹灰48100mm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻板48180mm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻板52290mm厚水泥空心砌塊，兩面20mm抹灰54190mm厚水泥空心砌塊，兩面20mm抹灰4975mm輕鋼龍骨雙面雙層12mm紙面石膏板墻42-4475mm輕鋼龍骨雙面雙層12mm紙面石膏板墻，內(nèi)填玻璃棉glasswool或巖棉minalwool50-53對(duì)于住宅建筑隔墻，國家規(guī)定分三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)一級(jí):Iα>=50dB二級(jí)：Iα>=45dB

三級(jí)：Iα>=40dB124.3.2單層勻質(zhì)密實(shí)墻的空氣聲隔絕（1）、單層墻隔聲頻率特性的一般規(guī)律影響隔聲的因素：單位面積質(zhì)量（面密度）、剛度、材料內(nèi)阻尼、邊界條件等。單層勻質(zhì)密實(shí)墻是沒有孔隙傳聲，它通過墻體本身的振動(dòng)。將入射聲能的一部分傳播到墻體的另一側(cè)去。圖中：單層勻質(zhì)密實(shí)墻隔聲頻率特性曲線縱軸：隔聲量dB橫軸：頻率Hz13（2）、質(zhì)量定律在理想情況下，（無剛度、無阻尼、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：R=20lg(f×M0)-48得到質(zhì)量定律（masslaw):墻體越重，空氣聲隔聲效果越好。1）面密度增加一倍，隔聲量增加6dB。2）頻率增加加一倍，隔聲量增加6dB。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。14（3）、吻合效應(yīng)

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)鞑サ摹２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，墻體本身存在著固有的自由彎曲波傳播速度Cb

。

如果板在斜入射聲波激發(fā)下產(chǎn)生的受迫彎曲波的傳播速度Cf

等于板固有的自由彎曲波傳播速度Cb時(shí)，即出現(xiàn)Cf=Cb時(shí)，將產(chǎn)生“吻合效應(yīng)”，這時(shí)，墻板非?！绊槒摹钡馗S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。

15吻合頻率：聲波無規(guī)入射時(shí)，每種隔聲材料都會(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。164.3.3雙層墻的空氣聲隔聲

雙層墻體之間的空氣間層相當(dāng)于“彈簧”，具有減振作用。即空氣間層會(huì)產(chǎn)生一個(gè)附加隔聲量，其間層厚度超過10cm，隔聲量將不增加。

174.3.4輕型墻的空氣聲隔絕隨著大量的住宅建設(shè)與高層建筑的發(fā)展，要求建筑的工業(yè)化程度越來越高，同時(shí)還要求減輕建筑的自重，以滿足建筑的高速發(fā)展。常用的輕型墻體有：紙面石膏板、圓孔珍珠巖石膏板、加氣混凝土板、碳化板等。傳統(tǒng)的240mm厚的磚墻，其平均隔聲量約為53dB，而現(xiàn)有的輕型墻其平均隔聲量為30dB。18提高輕型墻隔聲能力的措施：根據(jù)國內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)，采用的主要措施與效果如下:

（1）將多層密實(shí)材料用多孔彈性材料（玻璃棉、巖棉、泡沫塑料）分隔，做成夾層結(jié)構(gòu)。則隔聲量比同重量單層墻提高很多。用松軟的吸聲材料填充空氣間層，一般可以提高輕型墻的隔聲量2~8dB.

（2）薄板疊合,避免板材的吻合效應(yīng)引起的諧振，應(yīng)使各層材料的體（面）密度不同而厚度相同，在質(zhì)量定律范圍內(nèi)，可以得到較理想的隔聲。（3）彈性連接，雙墻分離，避免聲橋傳聲這種做法盡量提高空氣間層的厚度，

,當(dāng)將空氣層的厚度增加到7.5cm以上時(shí)，在大多數(shù)的頻帶內(nèi)可以增加隔聲量8~10dB。194.3.5隔聲處理實(shí)例—門窗

（1）、面密度提高隔聲量：對(duì)于要求隔聲較高的門(30～45dB)，在某些場(chǎng)合下，可以采用構(gòu)造簡單的鋼筋混凝土門扇，它有足夠的隔聲能力并能防火，但通常是使用復(fù)合結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)由于阻抗的變化而使聲波反射，從而提高了隔聲量。（2）、聲閘提高隔聲量：需要經(jīng)常開啟的門，門扇重量不宜過大，門縫也較難密封。為了達(dá)到較高的隔聲量，可以設(shè)置所謂“聲閘”來提高其隔聲能力。（3）、注意使用窗玻璃：隔聲窗時(shí)，首先要保證窗玻璃有足夠的厚度，層數(shù)應(yīng)在兩層以上，同時(shí)，兩層玻璃不應(yīng)平行，以免引起共振。為了避免隔聲窗的吻合效應(yīng)，雙層玻璃的厚度應(yīng)不相同。

20214.3.6空氣聲傳聲的組合隔聲量對(duì)于有門、窗和墻構(gòu)成的組合墻來說，墻體的隔聲量較高，而門、窗的隔聲能力往往比墻體低得多，這樣導(dǎo)致整個(gè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔聲量大大降低。對(duì)于組合墻透射系數(shù)的求法可按下式：Eτ=Eτ(墻）+Eτ(門或窗）

平均透射系數(shù)：τ=（τwSw+

τdSd）/（Sw+Sd）22?為了提高組合墻的隔聲量，在設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)遵循等傳聲量設(shè)計(jì)原則：墻上設(shè)計(jì)有門或窗時(shí)，最合理的隔聲設(shè)計(jì)是使墻體和門兩者透射量相等。即τwSw=

τdSd。從經(jīng)濟(jì)角度來講，通常，墻的隔聲量略大于門即可，最大可不超過10dB。234.3.7房間噪聲的降低值噪聲通過墻體傳至鄰室的聲壓級(jí)為L2，而發(fā)聲室的聲壓級(jí)為L1,兩室聲壓級(jí)差為D=L1-L2。D的大小首先取決于隔墻的隔聲量R，而且還與接收室的總吸聲量、隔墻的面積S有關(guān)，關(guān)系為：

D=R+10LgA-10LgS=R+10LgA/SdB通過以上公式，一方面在隔墻隔聲量R已知的情況下可以預(yù)測(cè)隔墻房間噪聲的降低量D，另一方面，為了滿足“允許噪聲”的條件下，應(yīng)采用何種隔聲量的隔墻。由以上公式可以得到，在D被認(rèn)為是已知的條件下，有：

R=D-10LgA/S這是選用隔墻隔聲降噪的一個(gè)基本公式。244.4標(biāo)準(zhǔn)撞擊聲（固體聲）隔聲撞擊聲隔絕的復(fù)雜性①對(duì)撞擊聲的激發(fā)、傳播和輻射等原理雖有一定的研究，但由于問題的復(fù)雜性，至今沒有滿意的結(jié)果。②隔絕撞擊聲的材料發(fā)展緩慢，撞擊聲的控制尚無很好的辦法。一些隔絕措施往往造價(jià)很高，難以廣泛應(yīng)用。撞擊聲隔絕是目前大量民用建筑中噪聲隔絕的薄弱環(huán)節(jié)。254.4.1、撞擊聲的計(jì)量撞擊聲是建筑空間圍蔽結(jié)構(gòu)（通常是樓板）在外側(cè)直接撞擊而激法的，但接收的是被撞結(jié)構(gòu)向建筑空間輻射的空氣聲。為了能比較不同材料和構(gòu)造方式的樓板對(duì)撞擊聲的隔絕性能，須保證各自的撞擊能量和形態(tài)是一樣的，為此，需使用一個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)的打擊器。

當(dāng)樓板受到撞擊時(shí)，樓板成為聲源直接向四周輻射聲能，用標(biāo)準(zhǔn)撞擊聲級(jí)Lnp,w（LN

）作為評(píng)價(jià)指標(biāo)26Lnp,w（LN

）的確定方法：(撞擊聲隔聲指數(shù)）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8分貝原則和32分貝原則的隔聲最小的標(biāo)準(zhǔn)曲線的500Hz的聲壓級(jí)為Lpn,w。2）8分貝原則：任一100-4000Hz的17個(gè)1/3倍頻程的比撞擊聲壓級(jí)標(biāo)準(zhǔn)曲線高的分貝數(shù)不超過8dB。3）32分貝原則：100-4000Hz的17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。274.4.2撞擊聲隔聲的處理措施振源撞擊樓板，樓板受迫振動(dòng)而發(fā)聲；同時(shí)由于樓板與四周墻體的剛性連接，將振動(dòng)能量沿結(jié)構(gòu)向四處傳播，導(dǎo)致其它結(jié)構(gòu)也輻射聲能。

改善樓板隔絕撞擊聲的性能。其主要措施有三：(1)在樓板面層處進(jìn)行處理，使撞擊聲能減弱，以降低樓板本身的振動(dòng)。(2)在樓板面層受撞擊產(chǎn)生振動(dòng)后，使面層與結(jié)構(gòu)層之間進(jìn)行減振而減弱振動(dòng)的傳播，并使振動(dòng)不致傳給其他剛性結(jié)構(gòu)。(3)當(dāng)樓板整體已被撞擊而產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，則可用空氣聲隔絕的辦法來降低樓板產(chǎn)生的固體聲。28294.4.