《建筑物理( architectural physics) 》建筑隔声.ppt

第四讲 建筑隔声,4.1.1 人们对室内安静程度的要求,例：住宅 A声级 dB(A),日常：理想水平，室内应=50dB (A)会引 起居住用户的普遍不满 睡眠：理想水平，室内应=45dB (A)会引 起50%居住用户的不满,4.1.2当前建筑的隔声现状与原因,一.几个问题 1.建筑设计时有没有考虑过隔声？为什么要求隔声呼声高？ 2.什么是隔声？重要性？什么情况下隔声？ 3.如何对建筑进行隔声？ 二.隔声不好的因素： 1、设计问题建筑选址不合理，材料选用不当、施工存在问题等等。最主要的原因是建筑师。 2、材料不合格墙体材料、楼板、门、窗等等隔声性能不足。 3、特别是近年来轻型隔墙材料的使用，以及人们生活水平提高后对建筑品质要求提高，提出了建筑隔声的新课题,4.1.3 建筑隔声越来越引起人们的重视,1996年，在南京、无锡、苏州、上海及北京等地调查中，住宅用户对墙面、地面、顶棚、隔热、保温、通风、朝向、采光、隔声等住宅品质反映最强烈的是隔声。 在瑞典，将分户墙做成200mm厚的钢筋混凝土墙，比结构的要求要厚，造价也高,目的是隔声。 分室轻墙（如石膏板隔断） 做成双层结构内填吸声材料 的目的是隔声。 有些建筑的墙和楼板水平连 接上做成弹性连接，目的是 隔声。,4.2 建筑隔声,4.2.1 声波传入维护结构的三种途径 1）空气。通过孔洞、缝隙传入。 2）透射。声波结构产生振动再辐射 3）撞击和机械振动。结构振动再辐射 空气声(air borne sound) 固体声(solid borne sound) 4.2.2 空气声的透射系数与隔声量 1）透射系数。定义： =E透射/E总 入射声能1/100透过构件，则 =0.01 入射声能1/1000透过构件，则 =0.001 2) 隔声量R。定义： R=10lg(1/) (dB) =0.01R=10lg(1/0.01)=20dB =0.001R=10lg(1/0.001)=30dB 3) 换算关系:已知R，则=10-R/10,4.3.3 单层密致匀实墙的空气声隔绝,1、单层墙隔声频率特性的一般规律 影响隔声的因素：单位面积质量（面密度）、刚度、材 料内阻尼、边界条件等。,在理想情况下，（无刚度、无阻尼、柔顺质量、忽略边界条件），单层墙体隔声量理论推导得到： 隔声量R=20lg(f*m)-48 得到质量定律（mass law):墙体越重空气声隔声效果越好。 1）面密度增加一倍，隔声量增加6B。 2）频率增加加一倍，隔声量增加6B。 在实际情况下，在质量控制的频率范围内明显出现质量定律的表现，但比6dB要小，一般地，面密度增加一倍，隔声量增加4-5dB。,2.质量定律,墙体在声音激发下会产生受迫振动，振动既有垂直于墙面的也有沿墙面传播的，不同的入射频率或入射角度将产生不同的沿墙面传播的传播速度Cf。然而，不同频率的声波，墙体本身存在沿墙面传播固有传播速度Cb。在某种入射频率和入射角度下，出现Cf=Cb时，将产生“吻合效应”，这时，墙板非常“顺从”地跟随入射声波弯曲，使大量声能透射到另一侧去，形成隔声量的低谷。 声波无规则入射时，每种隔声材料都会在某一频率上发生吻合效应，这一频率被称为“吻合频率”，在隔声曲线上的低谷称为“吻合谷”。 薄、轻、柔的墙体吻合频率高；厚、重、刚的墙体吻合频率低。,3.吻合效应,4.3.4 双层墙的空气声隔声,双层墙增加隔声量的肌理,影响双层墙隔声量的因素,1.空气层厚度影响墙隔声量 最佳空气层厚度8-12cm，最大附加隔声量8-12dB。 2.双层墙的固有共振频率 双层墙隔声也遵循质量定律和出现吻合现象， 措施：两墙厚度、面照亮 入射声波频率范围大于系统固有振动频率的 2 倍 3.声桥的影响 定义：双层墙之间的刚性连接 失去双层墙的作用，隔声能力大大下降,4.3.5轻质墙的隔声,提高隔声量的措施： 1.将多层密实材料用多孔弹性材料分隔，做成复合墙 2.多层密实材料厚度相同，面质量不同 3.将空气层厚度增加到75mm以上，隔声量可提高8-10dB。 4.以多孔吸声材料填充空气层，隔声量可再增加2-8dB，,4.3.6 撞击声隔声的处理,撞击声压级主要决定于楼板厚度，其次：弹性模量、容 隔绝撞击声的措施： 1.楼板面上铺软质面层，减弱撞击声能，对高频有利。 2.在面层与楼板结构层之间铺弹性垫层，减弱结构层振动 3.在楼板下增加弹性吊顶，既隔空气声，也隔撞击声。,4.4.1 空气声传声的组合隔声量,组合墙=墙+门或窗 E = E (墙）+ E (门或窗） 平均=（ wSw+ dSd）/（Sw+Sd）,例：某墙隔声量Rw=50dB,面积Sw=20m2 ,墙上一门，其隔声量Rd=20dB,面积2m2 ,求其组合墙隔声量。 解：组合墙平均透射系数为： 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 等传声量设计原则：墙上设计有门时，最合理的隔声 计是两者透射量相等。 即wSw= dSd。从经济角度来讲，通常，墙的隔声量略大于门即可，最大可不超过10dB。,4.4.2门窗隔声,门窗是建筑构件隔声的薄弱环节，可开启的门窗很难有较高的隔声量，提高门窗的隔声能力关键是门、窗扇及周边缝隙的处理。具体措施： 1.采用较厚玻璃，用双层或三层比厚单层要好，避免吻合效应，厚度不应相同，最好不平行放置。 2.在两层之间放吸声材料 3.缝隙的密封 对于隔声要求较高的场所要求用隔声门和隔声窗。 声闸示意图见右,门是墙体中隔声较差的部件。因为面密度较小，门四周的缝隙也是传声的途径。提高门的隔声能力关键在于门扇及其周边缝隙的处 理，为了达到较高的隔声量。可以用设置“声闸”的方法，即设置双层门 并在双层门之间的门斗内壁贴强吸声材料。 2.窗 窗是建筑围护结构隔声最薄弱的部件。可开启的窗很难有较高的隔声量。隔声窗通常是指不开启的观察窗。,隔声屏障,7.5.2 隔声屏障 隔声屏障是用来遮挡声源和接收点之间的隔声措施。隔声屏障对于高频声遮挡比较有效，对于低频声较差。隔声屏障隔声量可以通过频率、声程差和直达距离计算求得菲涅耳数N,根据N查表求得隔声量NR。,隔声罩,采用隔声罩来隔绝机器设备向外辐射的噪声，是在声源处控制噪声的有效措施。隔声罩外层常用1-2mm厚的钢板制成。内涂阻尼漆、沥青等阻尼层，目的是防止吻合效应和钢板低频共振。为了提高降噪效果，内层再铺一层吸声材料（如玻璃棉、微穿孔板等）。机器和隔声罩之间需要留有空隙，机器和隔声罩支撑之间、隔声罩与基础之间应加入减振器。,隔声间,在噪声强烈的环静内建造隔声性能良好的小室，对工作人员的听力进行保护，这种隔声设施是隔声间。隔声间不但要考虑隔声性能，还要考虑到观察方便、出入方便、不影响车间内正常运输、以及房间内供电、通风等。 一般隔声间外墙使用隔声性能较好的材料或结构，如砖、混凝土、纸面石膏板墙等，观察部分使用隔声窗，进出部分使用隔声门或吸声迷道等。隔声间室内一般使用较多吸声材料，如穿孔吸声板吊顶、软包墙面、以及吊挂空间吸声体等。,4.5.2 隔声量的频率特性隔声曲线,同一构件或结构，对不同频率的声波的透射能力不同，隔声量也不同，形成隔声曲线。,一般采用100Hz-4000Hz的17个1/3倍频带隔声曲线。,4.5.3 隔声的测量,1、空气声隔声测量,2、撞击声隔声测量,R=L1-L2+10lgS/A 共测100-4000Hz的17个1/3倍频带的 隔声量，得到隔声曲线。 S:被测构件面积 A:接收室吸声量 使用标准打击器打击楼板 Ln=Li-10lg(A0/A) A:接收室的吸声量 A0=10m2 (规定的标准） 共测100-4000Hz的17个1/3倍频带的隔声量，得到隔声曲线。,4.5.4 隔声的测量与计权,4.5.4.1 空气声隔声标准计权隔声量Rw 使用Rw的原因：1）考虑到人耳听觉特性和大部分构件的隔声特性。2）以单值的形式比较不同构件的隔声效果。 Rw的确定方法： 1）使用空气声隔声的标准曲线与实际隔声频率特性曲线进行比对，同时满足32分贝原则和8分贝原则的隔声最大的标准曲线的500Hz的隔声量为Rw。 2）32分贝原则：100-3150Hz的16个1/3倍频程的构件隔声量比标准曲线低的分贝数总和不大于32dB。 3）8分贝原则： 任一100-3150Hz的1/3倍频程的构件隔声量比标准曲线低的分贝数不超过8dB。 （美国国家标准为STC:标准传声等级，频率为125-4000Hz）,4.5.4.2 标准撞击声压级Lnp,w,Lpn,w的确定方法： 1）使用撞击声评价标准曲线与实际撞击声压级频率特性曲线进行比对，同时满足32分贝原则和8分贝原则的隔声最最小的标准曲线的500Hz的声压级为Lpn,w。 2）32分贝原则：100-3150Hz的16个1/3倍频程的撞击声压级比标准曲线高的分贝数总和不大于32dB。 3）8分贝原则： 任一100-3150Hz的1/3倍频程的比撞击声压级标准曲线高的分贝数不超过8dB。 典型楼板的Lnp,w 1) 80120mm的光裸混凝土楼板：Lpn,w约=8