噪声第九章-声屏障

1、 聊城大学环境与规划学院聊城大学环境与规划学院李李 聪聪2013.12.109.1 声屏障的基本原理声屏障的基本原理9.2 声屏障插入损失的计算声屏障插入损失的计算9.3 声屏障设计程序声屏障设计程序9.4 声屏障插入损失的测量声屏障插入损失的测量9.5 声屏障工程的环保验收声屏障工程的环保验收本章内容本章内容v声屏障的声学原理；声屏障的声学原理；本课的重点难点本课的重点难点 近年来随着高速公路、铁路、城市轻近年来随着高速公路、铁路、城市轻轨、地铁等的迅速发展，轨、地铁等的迅速发展，虽然为人们的出行虽然为人们的出行带来了极大的方便，但同时它所产生的噪声带来了极大的方便，但同时它所产生的噪声污染

2、也成了一个突出的社会问题。污染也成了一个突出的社会问题。听觉疲劳或听力损伤听觉疲劳或听力损伤。当人的听觉受到噪声刺激，听觉敏。当人的听觉受到噪声刺激，听觉敏感性发生显著降低，甚至造成暂时或永久性的听觉损伤。感性发生显著降低，甚至造成暂时或永久性的听觉损伤。严重干扰人们的生活严重干扰人们的生活。噪声会影响人们的睡眠质量和时间。噪声会影响人们的睡眠质量和时间, ,当睡眠受到噪声干扰后当睡眠受到噪声干扰后, ,工作效率和健康都会受到影响。工作效率和健康都会受到影响。对人体生理产生影响对人体生理产生影响。许多调查资料表明：大量心脏病的。许多调查资料表明：大量心脏病的发展和恶化与噪声有着密切关系，噪声还

3、会引起消化系统发展和恶化与噪声有着密切关系，噪声还会引起消化系统方面的疾病。方面的疾病。对心理产生影响对心理产生影响。噪声引起的心理反应主要是烦恼或烦躁。噪声引起的心理反应主要是烦恼或烦躁, ,首先是对交谈和休息产生干扰，环境噪声如超过首先是对交谈和休息产生干扰，环境噪声如超过66dB(A)66dB(A)就就很难保证正常的交谈。很难保证正常的交谈。世界其他国家也正面临着交通噪声污染的威胁。世界其他国家也正面临着交通噪声污染的威胁。伦敦伦敦在一次噪声调查的报告中表明，在一次噪声调查的报告中表明，3636的伦敦的伦敦人受到不同程度交通噪声干扰，受飞机、铁路、工业人受到不同程度交通噪声干扰，受飞机、

4、铁路、工业和建筑施工噪声干扰的分别为和建筑施工噪声干扰的分别为9 9、5 5和和7 7，而在，而在家听到交通噪声的人家听到交通噪声的人高达高达9191；德国德国有有7070的人受到道路交通噪声的干扰；的人受到道路交通噪声的干扰；日本日本3838的人口生活在的人口生活在6565分贝以上的交通噪声暴分贝以上的交通噪声暴露环境中。露环境中。 众所周知，只有当噪声源、传播途径、接众所周知，只有当噪声源、传播途径、接受者三要素同时存在，噪声才构成对环境的污受者三要素同时存在，噪声才构成对环境的污染和对人的危害。因此控制噪声必须从三方面染和对人的危害。因此控制噪声必须从三方面着手着手: :噪声源噪声源的控

5、制的控制噪声噪声传播途径传播途径的控制的控制接受者接受者的防护的防护 解决道路噪声问题行之有效的方法就是解决道路噪声问题行之有效的方法就是在道路两侧安装：在道路两侧安装： 声屏障声屏障 在声源和接收者之间插入一个设施，使在声源和接收者之间插入一个设施，使声波传播有一个显著的附加衰减，从而减弱声波传播有一个显著的附加衰减，从而减弱接收者所在的一定区域内的噪声影响，这样接收者所在的一定区域内的噪声影响，这样的设施就称为声屏障。的设施就称为声屏障。 （1 1）美国）美国 美国于美国于19761976年颁布了年颁布了声屏障设计手声屏障设计手册册和和高速公路声屏障选择设计和施工高速公路声屏障选择设计和施

6、工经验经验。19891989年，美国声屏障达到了年，美国声屏障达到了1158.48km1158.48km，总投资，总投资63.563.5亿元。还设计了亿元。还设计了“公路声屏障专家设计优化系统公路声屏障专家设计优化系统”，进一，进一步提高了公路声屏障的设计水平。步提高了公路声屏障的设计水平。 （2 2） 德国德国 在德国联邦公害保护法在德国联邦公害保护法19741974年年4 4月月1 1日起日起实行，规定了公路交通噪声公害的极限值。实行，规定了公路交通噪声公害的极限值。同年颁布了噪声污染防治法，并制定了同年颁布了噪声污染防治法，并制定了公公路声屏障设计规范和补充技术规定路声屏障设计规范和补充

7、技术规定等。据等。据19831983年资料报道，德国年资料报道，德国57005700万人中已有万人中已有40004000多万人深受噪声之害，公民要求从公路噪声多万人深受噪声之害，公民要求从公路噪声中得到解放。噪声控制措施有声屏障和隔音中得到解放。噪声控制措施有声屏障和隔音窗等。至窗等。至19871987年，德国修建的公路声屏障总年，德国修建的公路声屏障总长度已达长度已达500km500km。 （3 3） 日本日本 日本声屏障的修建始于日本声屏障的修建始于2020世纪世纪6060年代，年代，在在7070年代中期有了较大发展，到年代中期有了较大发展，到19901990年日本年日本修建的道路隔声屏障

8、总长就有修建的道路隔声屏障总长就有16001600公里，其公里，其中高速公路声屏障长为中高速公路声屏障长为455.5455.5公里，占高速公里，占高速公路总长的公路总长的1212。 （4 4） 法国法国 法国曾在法国曾在19881988年由政府部门组织举办了年由政府部门组织举办了使用于各种场合的声屏障的比赛。使用于各种场合的声屏障的比赛。 （5 5） 中国中国 我国我国19921992年在贵州的贵黄高速公路上安装了百年在贵州的贵黄高速公路上安装了百米试验性声屏障，随后各大城市纷纷采用声屏障来米试验性声屏障，随后各大城市纷纷采用声屏障来控制道路交通噪声。控制道路交通噪声。虽然主要从保护对象的实际

9、出虽然主要从保护对象的实际出发进行设计，但从系统工程的观点看，有时声学设发进行设计，但从系统工程的观点看，有时声学设计上甚至要牺牲某些可能达到的指标，以保证道路计上甚至要牺牲某些可能达到的指标，以保证道路声屏障的整体效果。道路声屏障的研究与设计对城声屏障的整体效果。道路声屏障的研究与设计对城市市“峡谷峡谷 效应的探讨、城市声环境的改善具有长效应的探讨、城市声环境的改善具有长远意义，我们可以借鉴国外的成熟经验，逐步完善远意义，我们可以借鉴国外的成熟经验，逐步完善道路声屏障技术的研究与开发。道路声屏障技术的研究与开发。 声屏障实质上就是一个明显干涉声波传声屏障实质上就是一个明显干涉声波传播的阻挡物

10、或部分阻挡物，它可以阻挡声的播的阻挡物或部分阻挡物，它可以阻挡声的传播而形成一个声影区，声屏障这个传播而形成一个声影区，声屏障这个“声影声影区区”的大小与声音的频率有关，频率越高，的大小与声音的频率有关，频率越高，声影区的范围也就越大。其降噪效果随声程声影区的范围也就越大。其降噪效果随声程路程差的增大而增加，一个足够高和长的声路程差的增大而增加，一个足够高和长的声屏障可以对处于声影区的受声点降噪屏障可以对处于声影区的受声点降噪5 515dB(15dB(分贝分贝) )。 v1 1、声学性能评价量、声学性能评价量 屏体吸声性能屏体吸声性能 平均吸声系数平均吸声系数 降噪系数降噪系数NRCNRC 屏

11、体隔声性能屏体隔声性能 传声损失传声损失 计权隔声量计权隔声量 屏体的降噪效果（插入损失屏体的降噪效果（插入损失ILIL） 安装声屏障前后的声压级之差安装声屏障前后的声压级之差 v2 2、声学原理（、声学原理（绕射声、透射声、反射声绕射声、透射声、反射声） v绕射声衰减绕射声衰减L Ld d 直达声与绕射声的声级之差。直达声与绕射声的声级之差。 是决定声屏障插入损失的主要物理量是决定声屏障插入损失的主要物理量 v透射声透射声 声波透过声屏障传播到受声点；声波透过声屏障传播到受声点； 大小与声屏障的大小与声屏障的隔声量隔声量TLTL、入射角度入射角度和和频率；频率； 减少声屏障的插入损失，其损失

12、量称为减少声屏障的插入损失，其损失量称为透射声透射声修正量（修正量（L Lt t）； TL-TL-L Lt t 大于等于大于等于10 dB10 dB， L Lt t 约等于约等于0 0。 v反射声反射声 两侧均建有声屏障，声波在声屏障之间多次反两侧均建有声屏障，声波在声屏障之间多次反射，并绕过声屏障到达受声点，减少射，并绕过声屏障到达受声点，减少ILIL； 由反射引起的由反射引起的ILIL损失量称为损失量称为反射声修正量反射声修正量 （L Lr r）； 靠近道路一侧加声屏障。靠近道路一侧加声屏障。 声屏障的形状和材料种类多种多样，可声屏障的形状和材料种类多种多样，可以用土、砖、混凝土、木材、以

13、用土、砖、混凝土、木材、金属和其它复金属和其它复合材料来构筑合材料来构筑。修建声屏障除考虑其降噪作用外，还要修建声屏障除考虑其降噪作用外，还要注意其经济实用，并与其所处环境相协调做注意其经济实用，并与其所处环境相协调做到视觉满意。目前常用的声屏障大体上可分到视觉满意。目前常用的声屏障大体上可分为下面几大类：为下面几大类： A: A:吸隔声板组装类声屏障吸隔声板组装类声屏障（1 1）金属类声屏障）金属类声屏障（2 2）非金属类声屏障（透明、非透明）非金属类声屏障（透明、非透明） B:B:砌体砌筑类声屏障砌体砌筑类声屏障（1 1）预制构件砌筑生态声屏障）预制构件砌筑生态声屏障（2 2）普通砌体砌筑

14、生态声屏）普通砌体砌筑生态声屏（3 3）砌体类一般声屏障）砌体类一般声屏障 声屏障由声屏障板、透明屏体和支撑构建组成；支声屏障由声屏障板、透明屏体和支撑构建组成；支撑构件可用撑构件可用H H钢制作，也可用钢筋混凝土结构。支撑构钢制作，也可用钢筋混凝土结构。支撑构件同基础的连接可用地脚螺栓连接，也可预制预埋。件同基础的连接可用地脚螺栓连接，也可预制预埋。单面声屏障板结构见图二；双面吸声声屏障见图三；单面声屏障板结构见图二；双面吸声声屏障见图三；透明屏体结构见图四。透明屏体结构见图四。声屏障的减噪量与噪声的频率、屏障的高度以及声屏障的减噪量与噪声的频率、屏障的高度以及声源与接收点之间的距离等因素有

15、关。声源与接收点之间的距离等因素有关。声屏障的减噪效果与噪声的频率成分关系很大，声屏障的减噪效果与噪声的频率成分关系很大，通常，声屏障对高频声可降低通常，声屏障对高频声可降低l015dBl015dB。声屏障的高度，可根据声源与接收点之间的距离声屏障的高度，可根据声源与接收点之间的距离设计，屏障的高度增加一倍，则其减噪量可增加设计，屏障的高度增加一倍，则其减噪量可增加6dB6dB，为了使屏障的减噪效果较好，应尽量使屏障靠近声，为了使屏障的减噪效果较好，应尽量使屏障靠近声源或接收点。源或接收点。 根据被保护对象的噪声污染现状、噪声标根据被保护对象的噪声污染现状、噪声标准和背景噪声确定合理的声屏障设

16、计指标。准和背景噪声确定合理的声屏障设计指标。据声屏障降噪设计指标要求，确定声屏障据声屏障降噪设计指标要求，确定声屏障声学设计参数和材料，包括长度、高度、材声学设计参数和材料，包括长度、高度、材料的要求和吸声要求。料的要求和吸声要求。结构的力学性能设计，包括荷载、稳定性、结构的力学性能设计，包括荷载、稳定性、结构强度、抗震性能等。结构强度、抗震性能等。安全性能，特别是要保证声屏障设立不影响道路安全性能，特别是要保证声屏障设立不影响道路交通安全，不影响道路交通系统其他设施功能的发交通安全，不影响道路交通系统其他设施功能的发挥。挥。景观要求，声屏障的结构造型、材质、色彩的选景观要求，声屏障的结构造

17、型、材质、色彩的选用，要和声屏障周围的环境相协调，如有可能应考用，要和声屏障周围的环境相协调，如有可能应考虑景观设计和绿化。虑景观设计和绿化。在设计声屏障时，要充分考虑地形地貌的利用和在设计声屏障时，要充分考虑地形地貌的利用和影响，发挥声屏障的作用，降低声屏障的成本。影响，发挥声屏障的作用，降低声屏障的成本。 插入损失（插入损失（D DILIL）是评价声屏障降噪效果最常用）是评价声屏障降噪效果最常用的物理量，其定义为声场中某固定点在设置声屏障的物理量，其定义为声场中某固定点在设置声屏障前后的声级之差。降噪效果一般采用前后的声级之差。降噪效果一般采用63634000Hz4000Hz的的倍频程或倍

18、频程或50505000Hz5000Hz的的1/31/3倍频程的插入损失来评倍频程的插入损失来评价，单一评价量则采用实际声源状况下的最大价，单一评价量则采用实际声源状况下的最大A A声声级插入损失或等效连续级插入损失或等效连续A A声级。声级。 参照课本参照课本9.29.2 影响声屏障插入损失的因素有很多，如声屏障影响声屏障插入损失的因素有很多，如声屏障的相对位置、高度以及形式等。的相对位置、高度以及形式等。 （）声屏障的水平位置应尽量的靠近声源，这（）声屏障的水平位置应尽量的靠近声源，这样有利于加大屏障的阴影区，从而提高其声衰减的样有利于加大屏障的阴影区，从而提高其声衰减的作用。在其他条件不变

19、的情况下，声屏障距声源较作用。在其他条件不变的情况下，声屏障距声源较近时的阴影区域大于距声源较远的情况。近时的阴影区域大于距声源较远的情况。 （）声屏障越高，其阴影区域越大，对声音的衰（）声屏障越高，其阴影区域越大，对声音的衰减作用也就越大，这是显而且易见的。但声屏障过减作用也就越大，这是显而且易见的。但声屏障过高，可能会带来结构、环境和造价等诸多问题，所高，可能会带来结构、环境和造价等诸多问题，所以声屏障本身不可能建造得太高。在设计声屏障时以声屏障本身不可能建造得太高。在设计声屏障时应该因地制宜，利用地形地貌，提高声屏障的有效应该因地制宜，利用地形地貌，提高声屏障的有效高度，以最小的代价，获

20、取最佳的效果。高度，以最小的代价，获取最佳的效果。 一般情况下，当声源位置较高，而接收一般情况下，当声源位置较高，而接收区域较低时，声屏障对声音的衰减较果最好区域较低时，声屏障对声音的衰减较果最好，例如在高架公路或立效桥上设置声屏障，例如在高架公路或立效桥上设置声屏障，此时由于利用了高速公路和立交桥本身的高此时由于利用了高速公路和立交桥本身的高度来提高屏障的有效高度，可以增大声屏障度来提高屏障的有效高度，可以增大声屏障的阴影区域。的阴影区域。 （）声屏障的形式对声衰减的效果也有很大的（）声屏障的形式对声衰减的效果也有很大的影响。如果在声屏障的顶端向声源方向伸出一个影响。如果在声屏障的顶端向声源

21、方向伸出一个挑檐，就相当于将整个声屏障向声源方向移动，挑檐，就相当于将整个声屏障向声源方向移动，可以有效地增加阴影区域的深度和面积。这在声可以有效地增加阴影区域的深度和面积。这在声屏障不能靠声源过近的情况，如道路两侧，是非屏障不能靠声源过近的情况，如道路两侧，是非常有效的方法，也是十分常用的方法。常有效的方法，也是十分常用的方法。 声屏障作为一种建筑形式的存在，必然声屏障作为一种建筑形式的存在，必然会对周围的环境产生影响。一个设计优秀的会对周围的环境产生影响。一个设计优秀的声屏障，除了要有明显的噪声降低作用，还声屏障，除了要有明显的噪声降低作用，还应该能和周围环境融合在一起，不但不破坏应该能和

22、周围环境融合在一起，不但不破坏原有的景观，还应该为环境增加新的亮点。原有的景观，还应该为环境增加新的亮点。（）融合环境（）融合环境 香港某地区有两个声屏障，其中一个是公香港某地区有两个声屏障，其中一个是公园，另一个是货场之间的声屏障，在公园一侧园，另一个是货场之间的声屏障，在公园一侧的墙面上做了浮雕装饰，完全融合于公园的环的墙面上做了浮雕装饰，完全融合于公园的环境之中；货场之间的是设置在一个小镇道路两境之中；货场之间的是设置在一个小镇道路两侧的声屏障，设计成与小镇住宅形式相同的房侧的声屏障，设计成与小镇住宅形式相同的房屋形式，让人感觉不到声屏障的存在。屋形式，让人感觉不到声屏障的存在。 （）立

23、体绿化（）立体绿化 利用声屏障进行立体绿化，可以较好利用声屏障进行立体绿化，可以较好 地美化环境。地美化环境。 （）开阔视野（）开阔视野 在道路两侧设置了声屏障后，会使道在道路两侧设置了声屏障后，会使道路内的视野狭窄，尤其是在一些风景优美路内的视野狭窄，尤其是在一些风景优美的地段，影响乘车人对大自然的观赏。为的地段，影响乘车人对大自然的观赏。为了解决这问题，可采用透明板作为声屏障了解决这问题，可采用透明板作为声屏障的材料。的材料。声屏障表面进行了吸声处理后，可以增大其声衰声屏障表面进行了吸声处理后，可以增大其声衰减量，一般在屏障靠近顶部一个波长宽的面积范围减量，一般在屏障靠近顶部一个波长宽的面

24、积范围内进行吸声处理，就可以达到这个目的。内进行吸声处理，就可以达到这个目的。由于声屏障在室外，暴露于风雨之中，所以必须由于声屏障在室外，暴露于风雨之中，所以必须考虑雨水、尘土、阳光等环境因素的影响。考虑雨水、尘土、阳光等环境因素的影响。 5、声屏障的吸声、声屏障的吸声由于声屏障长期暴露于风雨、灰尘之中，所以声由于声屏障长期暴露于风雨、灰尘之中，所以声屏障的清洁是日常维护中的重要工作。又因为声屏障屏障的清洁是日常维护中的重要工作。又因为声屏障的面积非常大，如果依靠人工进行清洗，将花费很大的面积非常大，如果依靠人工进行清洗，将花费很大的人力物力。的人力物力。因此在设计声屏障的时候，就应该考虑到清

25、洗的因此在设计声屏障的时候，就应该考虑到清洗的问题。一般情况下，雨水只能流过屏障的背面（凸问题。一般情况下，雨水只能流过屏障的背面（凸面）面）, ,为了解决屏障内侧为了解决屏障内侧( (凹面凹面) )的清洁问题的清洁问题, ,在龙骨上在龙骨上设计了导水槽设计了导水槽, ,将雨水导到屏障的内侧将雨水导到屏障的内侧, ,从而达到借用从而达到借用雨水来清洗屏障的目的。雨水来清洗屏障的目的。6 6、声屏障的维护、声屏障的维护由于声屏障的面积很大，而且长期暴露由于声屏障的面积很大，而且长期暴露于日光之下，如果将太阳能采集与声屏障相于日光之下，如果将太阳能采集与声屏障相结合，可以充分利用声屏障的面积，达到

26、综结合，可以充分利用声屏障的面积，达到综合利用的目的，合利用的目的，0808年年1111月上海首个太阳能光月上海首个太阳能光伏发电声屏障已在轨交伏发电声屏障已在轨交3 3号线投入运行。号线投入运行。 7 7、声屏障的综合利用、声屏障的综合利用 近年来，国内外声屏障技术不近年来，国内外声屏障技术不断发展，总的来说有如下趋势：断发展，总的来说有如下趋势： （1 1）注重声屏障与景观协调设计。）注重声屏障与景观协调设计。 声屏障在取得减少噪声的环境效益的同时，也声屏障在取得减少噪声的环境效益的同时，也带来了一些不利影响，在路旁竖立起一堵高大而形带来了一些不利影响，在路旁竖立起一堵高大而形式单调的墙，

27、会给人们造成心理上的压抑感，阻断式单调的墙，会给人们造成心理上的压抑感，阻断司乘人员的视线影响行车安全。为克服这些缺点，司乘人员的视线影响行车安全。为克服这些缺点，许多国家在声屏障建造中，除要求满足声学要求外许多国家在声屏障建造中，除要求满足声学要求外还特别注重声屏障的造型与色彩设计。还可以因地还特别注重声屏障的造型与色彩设计。还可以因地制宜建造透明声屏障。目前在许多国家已有各式各制宜建造透明声屏障。目前在许多国家已有各式各样新颖美观的声屏障屹立于道路两侧，深受各方人样新颖美观的声屏障屹立于道路两侧，深受各方人士欢迎。士欢迎。 （2 2）多用低成本材料造声屏障。）多用低成本材料造声屏障。 声屏

28、障从构成材质上可分为：土堤、木质、钢声屏障从构成材质上可分为：土堤、木质、钢筋混凝土、金属、吸声材料的混合物等几类。一般筋混凝土、金属、吸声材料的混合物等几类。一般而言，许多国家从少投资及易维护考虑多用普通混而言，许多国家从少投资及易维护考虑多用普通混凝土和轻质混凝土建造吸声和不吸声式声屏障。凝土和轻质混凝土建造吸声和不吸声式声屏障。（3 3）建造生态型声屏障。）建造生态型声屏障。 提倡在声屏障内、前与后种植各类植提倡在声屏障内、前与后种植各类植物。在可能的情况下，将声屏障设计成可物。在可能的情况下，将声屏障设计成可栽种花草的形式，使屏障四季长青，既减栽种花草的形式，使屏障四季长青，既减少噪声

29、污染又可美化环境。少噪声污染又可美化环境。 声屏障主要应用在高速公路、高铁、高架桥、声屏障主要应用在高速公路、高铁、高架桥、城市轻轨等几个方面。城市轻轨等几个方面。 目前，大多数的声屏障都选用吸声和隔声混合目前，大多数的声屏障都选用吸声和隔声混合型的产品，该型产品的特点是对道路噪声的产生和型的产品，该型产品的特点是对道路噪声的产生和传递特征有针对性地控制。传递特征有针对性地控制。 49 声屏障材料选用总的原则是降噪效果声屏障材料选用总的原则是降噪效果性能良好、结构安全可靠、材料价格经济、性能良好、结构安全可靠、材料价格经济、安装成本低、经久耐用、使用寿命长、景安装成本低、经久耐用、使用寿命长、景观协调、美观大方等方面。具体说明如下：观协调、美观大方等方面。具体说明如下： 50（1 1）隔声量大）隔声量大 平均隔声量应不小于平均隔声量应不小于35dB35dB51（2 2）吸声系数高）吸声系数高 平均吸声系数应不小于平均吸声系数应不小于0.840.8452（3 3）耐侯耐久性）耐侯耐久性 产品应具有耐水性、耐热性、抗紫产品应具有耐水性、耐热性、抗紫外线、不会因雨水温度变化引起降低性外线、不会因雨水温度变化引起降低性能或品质异常。产品采用铝合金卷板、能或品质异常。产品采用铝合金卷板、镀锌卷板、玻璃棉、镀锌卷板、玻璃棉、H H钢立柱表面镀锌钢立柱表面镀锌处理，防