大跨度充气建筑声学问题研究

1、大跨度充气建筑声学问题研究大跨度充气建筑声学问题研究1充气膜面临的声学问题和问题成因1.1ETFE充气膜材料在声学方面的缺陷水立方表皮采用ETFEEthylenetetra-flur-ethylene乙烯-聚四氯乙烯共聚物是继PV(Plyvinyhlride聚氯乙烯)膜材、PTFEPlytetrafluethylene聚四氯乙烯膜材之后用于建筑构造的第三大类产品，自1982年起开始在建筑中得到应用。ETFE是一种透明的颗粒状结晶体，由这种材料制成的膜材是由生料挤压形成的，是一种典型的非织物类膜材，为目前国际上最先进的薄膜材料。但这种膜材在声学方面缺陷较大：由于膜材很薄，所以其隔绝噪声的才能差，

2、尤其在大雨和冰雹时，会产生敲鼓似的噪声。1.2引发室内声学问题的内因和外因充膜构造的声学设计向声学专家提出了许多挑战，因为充气膜构造不仅面临任何其他建筑构造面临的声学问题，还面临其独有的问题。所有问题归总如下：1室外噪声渗入及内部噪声会造成较强的背景噪声，如来自室外飞机或道路交通的噪声，或室内音乐表演或演讲扩音设备的室内噪声，这些噪声会严重恶化室内的声学环境。2对于充膜构造而言，由于膜构造厚度很小，质量很轻，所以上条所述的背景噪声会引起膜面的剧烈震颤。另外本文由论文联盟搜集整理，背景噪声可能会沿配套设施传至构造并发生共振。3膜构造击鼓效应，即雨和冰雹落在膜面上的强度和节奏在室内产生的回声也是噪

3、声。风暴持续时间一般很短，较强的噪声集中在数分钟内。尽管如此，在顶峰时刻，室内的声强也超过90dB，声强和频率与膜面的张力及曲率有关。4膜材的吸声才能很差，回声、声音聚焦、声场分布不均以及常遇到的回响时间过长等问题都是充气膜构造中常见的问题。这些问题会导致室内声学环境较差并难以控制，使得从演讲到音乐等各种演出都难以进展。2声学问题的解决现代体育馆一般都是一个综合性的群众活动场所，所以声学设计既要考虑到比赛时声音明晰的要求，还要考虑到文娱活动和大型会议对音质的其他要求，因此它也要求有一定的饱满度，并能控制好各种高中低频率的混响时间，同时还要兼顾考虑电声系统应用时场馆内的音质情况。2.1.1从噪声

4、源和噪声的传播媒介两方面来阻隔噪声这两个方面在传统建筑中经常使用，而且很有效。详细做法如下。1针对室外噪声源首先考虑充气膜构造的朝向和位置，以便最大限度地降低噪声的渗入。其次，将噪声源与充气膜构造隔开。一般情况下，将声源与建筑物之间的间隔 每增加一倍，噪声降低6dB，而利用灌木丛屏障噪声只能降低0.4dB，以致可以忽略不计。2针对室内噪声源首先，各通风管道、泵房、通风机房均需做降噪消音处理和各种减震措施。其次，各种水管、风管、洞口、井道要做好封堵。2.1.2加强充气膜构造的隔声才能1增加膜的层数利用单层膜面即可有效隔绝渗入或外泄噪声的例子比较少见，而双层膜面可使低于500HZ的噪声降低510d

5、B。水立方两个三层气枕的隔声量据测可达20dB。在充气膜构造中要确保膜与膜或与其他构造连接时的密闭性，以降低噪声从缝隙中渗入的可能性。2增加膜的重量一些实验说明：膜面上的微小附重可以大幅改善膜材对于低噪声的隔离作用对于低于300Hz的噪声，可隔绝511dB,同时又不太影响其透光性。3增大膜布之间的空气间隔假设双层膜间空气的厚度小于100，那么附重对膜面振动的抑制效果会被全部抵消空气的作用就像一个弹簧。为了让膜构造附重更好地发挥效能夹层厚度必须大于500。4在多层膜之间安装降噪设备如在ETFE垫子内安放聚碳酸酯片，但使用还不广泛。又如：北京奥运工程专门为赛时制定了雨噪音降噪方案，即在屋面ETFE

6、气枕上覆盖Texln雨噪音降噪网。Texln是阻尼材料，Texln膜材的弹性大就像鼓面，Texln的工作原理就像在屋面气枕上覆盖毛毯一样。它本来是不透明的，不过在加工成网状构造之后，就有了半透明的效果。阻尼材料减小了雨滴对膜的冲击，材料上的网眼还可以将雨滴的粒径减小，也在一定程度上减小了将于引起的噪声。2.2室内声场问题的解决1增加外层膜面的质量外层膜密度越大，内层膜的吸声系数就越大(主要是频率低于1000Hz的噪声，高于1000Hz时那么无明显效果)。而增加内层膜的质量会降低其震动才能，其吸声才能也随之降低。2控制空气夹层的厚度加层厚度过大时，吸声幅度和峰值频率都会降低因为空气的弹簧作用消失

7、了。3仔细处理非膜界面这种方法就是运用处理此类问题的传统方式，例如：在能布置吸声体的墙面上尽量做吸声构造，尤其在两侧山墙；比赛大厅上空设置吸声构造及扩散体，主要吸收中高频声；天棚上层设置扩散体和吸声措施，主要吸收中、低频；场边四周窗前设吸声窗帘。同时还要考虑电声扩音器的间隔 方位、分区布置。4尽量增加吸声面积我们可以在不影响膜材透明特性的前提下，尽可能增加吸声材料的覆盖面积。如将安装膜材的夹具加宽，在底下做一些吸声面积安装吸声材料。因为钢构造是不透明的，所以安装吸声材料不会影响透视效果。又如在体育馆的上方有检修灯具的马道，可在其底部和两侧安装吸声材料，增大吸声面积。另外，可在不影响大局的前提下将观众席临时看台上方的天花板改成不透明的，以便安装吸声性能高的材料。3充气膜构造的声学预测3.1传统建筑声学预测方法(1)声学缩尺模型如将膜材按声学相似性来缩尺是很难实现的，因为缺少相应的薄膜材料。(2)数值预测如今已有许多软件可以用来评价构造的声学特性，但因计算时采取了很多假定，又缺乏膜声学的相关知识及关于膜材的根本数据，例如与角度相关的吸声系数等，所以这种预测方法局限性，对计算构造的有效性应持慎重态度。3.2传统建筑声学预测方法在充气膜构造中应用的可行性由上述内容可知，传统构造的声学测试目前还不能完全适用于充气膜构造，所以利用构造建成后的现场实测等方法去验证设计时使