隔聲聲學(xué)解決方案
隔聲是噪聲控制的重要手段之一,它是將噪聲局限在部分空間范圍內(nèi),或者是不讓外界噪聲侵入,或者是把強烈的噪聲源封閉在特定的范圍,從而為人們提供適宜的聲環(huán)境。
聲音在房屋建筑中的傳播,有許多不同的途徑,如通過墻、門、窗、樓板、天花以及各類管道,可以歸納為空氣聲傳聲和固體聲傳聲兩大類。
一、針對空氣聲噪聲的隔絕
為使受噪聲影響區(qū)域(敏感點)聲壓級降低到要求范圍內(nèi),需獲得關(guān)于以下方面的資料:
1)、關(guān)于噪聲源:
1、噪聲源及其聲壓級大小;2、噪聲頻率特性;3、聲源位置以及周邊建筑、環(huán)境情況等;
2)、關(guān)于敏感點:
1、敏感點(房間)的使用功能;2、敏感點位置以及周邊建筑等情況;
3)、關(guān)于傳播路徑:
1、聲源與敏感點位置關(guān)系;2、噪聲至敏感點的輻射方式;3、已有措施隔聲量及薄弱環(huán)節(jié)考察。
目前對于空氣聲隔絕的措施均是在噪聲傳播路徑上加以考慮,即在了解聲源與敏感點的基本情況后,在路徑上設(shè)計合理的隔聲結(jié)構(gòu)或者隔聲優(yōu)化結(jié)構(gòu)(針對原有結(jié)構(gòu))。
值得注意的是兩點:
1、隔聲是系統(tǒng)工作,特別是針對建筑內(nèi)隔聲,需要考察室內(nèi)的邊邊角角,否則效果不佳;
2、隔聲工程是對細(xì)節(jié)要求極高的專業(yè)施工作業(yè)。
二、提高隔聲量主要是對以下建筑構(gòu)件提高隔聲量
室內(nèi):墻體、吊頂(天花)、地面、門、窗;
室外:隔聲屏障(也可用于室內(nèi))、消聲器;
工業(yè):隔聲罩、隔聲房等。
以上各類隔聲結(jié)構(gòu)均由專業(yè)聲學(xué)材料和常規(guī)材料配合完成。同一種隔聲結(jié)構(gòu)的聲學(xué)效果有所區(qū)別,主要根據(jù)項目具體情況對隔聲的需求。不同隔聲效果的隔聲結(jié)構(gòu)用材也有所區(qū)別。
目前國家標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范 GB50118-2010》(強制性規(guī)范)中對民用建筑各類構(gòu)件的隔聲量均有明確的要求。
三、墻體隔聲
a1. 國家標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范 GB50118-2010》(強制性規(guī)范)中對各類主要場所墻體隔聲量均有明確規(guī)范:
說明:產(chǎn)生噪聲的房間系指音樂教室、舞蹈教室、琴房、健身房以及產(chǎn)生噪聲與振動的機械設(shè)備房。
a2.墻體隔聲綜述
目前大量使用的墻體材料為蒸壓加氣混凝土砌塊,用該砌塊砌墻后采用水泥砂漿雙面1.5mm以上厚度的抹灰,現(xiàn)場隔聲量約為42dB左右,幾乎在所有的標(biāo)準(zhǔn)中均無法滿足使用要求。為此需在該墻體基礎(chǔ)上增加適當(dāng)?shù)母袈暯Y(jié)構(gòu)。
雙層墻體由兩層墻體和中間的空氣層組成,隔聲量通常較高,但由于占用一定的室內(nèi)空間,除了特別需要安靜的房間,一般不會被采用。
為減輕建筑自重,縮短施工周期,輕鋼龍骨+紙面石膏板墻體越來越被廣泛的采用。該類型墻體在設(shè)計時采用某些專業(yè)的隔聲材料,例如專業(yè)阻尼隔聲板、隔聲氈、減振墊、非硬化隔音密封劑,并進行構(gòu)造上的優(yōu)化,可獲得很高的墻體隔聲量。
輕鋼龍骨+紙面石膏板墻體通常有兩種類型:單輕鋼龍骨墻體及雙輕鋼龍骨墻體。單輕鋼龍骨墻體通??色@得不低于45dB的隔聲量,雙輕鋼龍骨隔聲墻體可獲得不低于50dB的隔聲量。
輕鋼龍骨+紙面石膏板墻體可能會因為某些細(xì)節(jié)的處理不當(dāng)而造成隔聲工作的失敗,例如墻面接線盒開洞處的密封及隔聲處理,墻面穿越管道、橋架的密封及隔聲處理。
四、天花/樓板隔聲
一般原建筑天花或樓板為120mm左右的現(xiàn)澆鋼筋混凝土,密度約為2.3-2.5t/m3,換算面密度約為360kg/m2,其空氣聲隔聲量計算約為50dB。對普通使用功能用房(如住宅、辦公室等)的空氣聲隔聲是滿足使用要求的,但如果是針對機房等產(chǎn)生較大噪聲的用房或固體聲(各類撞擊聲、腳步聲等)則無法滿足。此時
需增加隔聲結(jié)構(gòu)來提高整體的隔聲量。
可以在原建筑天花下安裝一層或多層隔聲吊頂來解決以下聲學(xué)問題:
1.本房間內(nèi)產(chǎn)生較大的空氣聲,對樓上或墻體未封閉到頂?shù)母舯诋a(chǎn)生的噪聲影響;當(dāng)本房間內(nèi)產(chǎn)生的噪聲以低頻為主時,隔聲吊頂上應(yīng)采取適當(dāng)?shù)臏p振構(gòu)件(如吊式彈簧減振器)。此類房間如KTV,各類設(shè)備機房等;
2.樓上房間產(chǎn)生較大的空氣聲,或樓上僅產(chǎn)生比較微弱的振動固體聲,且此類聲音直接影響到樓下房間正常使用。此類房間如普通住宅等。
常規(guī)的吊頂隔聲結(jié)構(gòu)與普通輕鋼龍骨+石膏板吊頂結(jié)構(gòu)類似,在該結(jié)構(gòu)中科增加一層阻尼隔聲板以及其他的隔聲基材,并對所有的縫隙均采取有效密封;或在吊筋上安裝吊式彈簧減振器;或二者兼而有之。
可以在原建筑樓板上鋪設(shè)浮筑地面或浮筑隔聲地面解決下列聲學(xué)問題:
1.本房間(如影音室、視聽室、影廳等)內(nèi)產(chǎn)生較大的空氣聲,對樓下房間使用產(chǎn)生影響;
2.本房間(如KTV、吊裝式設(shè)備機房等)內(nèi)產(chǎn)生較大空氣聲,且以低頻為主,對樓上、下、隔壁的房間使用產(chǎn)生影響。
3.本房間(如各類設(shè)備機房、水泵房、變壓器房等)內(nèi)產(chǎn)生較大的振動及空氣聲,對周圍房間產(chǎn)生影響。
浮筑隔聲地面主要使用于高層商業(yè)建筑的避難層地面(避難層布置很多設(shè)備機房),隔絕機電設(shè)備振動產(chǎn)生的固體聲(作為設(shè)備一級減振結(jié)構(gòu))以及提高樓板的空氣聲隔聲量。隨著普通居民的環(huán)保意識增強,該結(jié)構(gòu)也開始應(yīng)用于普通居民住宅樓之中,但結(jié)構(gòu)上有所簡化。
國家標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范 GB50118-2010》(強制性規(guī)范)中對各類主要場所樓板/天花板隔聲量均有明確規(guī)范:
五、門、窗隔聲
門、窗是隔聲的薄弱環(huán)節(jié)。一般門窗結(jié)構(gòu)輕薄,且存在較多的縫隙,其隔聲能力往往比墻體低的多。
1.門的隔聲
門板本身的隔聲能力、門周邊的縫隙密封情況決定了門整體的隔聲能力。一般來說,普通門隔聲量約為20dB,質(zhì)量較差的木門,隔聲量甚至低于15dB。如果希望門的隔聲量提高到25dB以上,需要進行專業(yè)設(shè)計。以下是隔聲門的分級水平(《建筑用門空氣隔聲性能分級及檢測方法》 GB/T 16730):
提高門的隔聲量,主要還是從上述兩個方面進行考慮:門板及密封情況。
門板主要考慮采用厚重材料、或阻尼結(jié)構(gòu)、或多層符合結(jié)構(gòu)疊合而成。
門扇周邊縫隙,可采用橡膠密封條、三元乙丙密封條、泡沫塑料等材料。
常規(guī)隔聲門根據(jù)主材進行分類,如鋼質(zhì)隔聲門、木質(zhì)隔聲門、鋼木復(fù)合隔聲門。單開門一般比雙開門更容易獲得較高的隔聲量。
當(dāng)隔聲量要求采用單層門難以達(dá)到時,可根據(jù)實際情況設(shè)計成雙層門的“聲閘”結(jié)構(gòu),雙層門之間的空氣層可帶來較大的附加隔聲量。還可在聲閘內(nèi)布置強吸聲材料,進一步提高隔聲效果。
2.窗的隔聲
窗是外墻和圍護結(jié)構(gòu)隔聲最薄弱的環(huán)節(jié)??砷_啟的窗往往很難有較高的隔聲量。要提高窗的隔聲量,主要考慮一下幾點:
采用較厚的玻璃,或用雙層或三層玻璃。后者比用一層特別厚的玻璃隔聲性能更好。為了避免吻合效應(yīng),各層玻璃的厚度不宜相同。
雙層玻璃之間應(yīng)留有較大的間距。若有可能,兩層玻璃不要平行放置,以免引起共振和吻合效應(yīng),影響隔聲效果。
在兩層玻璃之間沿周邊填放吸聲材料,把玻璃安裝于彈性材料上,如軟木、海綿、橡膠條等,可進一步提高隔聲量。
保證玻璃與窗框、窗框與墻壁之間的密封,還需要考慮便于保持玻璃的清潔。
國家標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范 GB50118-2010》(強制性規(guī)范)中對各類主要場所門的隔聲量均有明確規(guī)范:
六、管道隔聲
為保證各類房間的正常使用與舒適度,需要更多的機電設(shè)備配套,因此存在各類管道從機電設(shè)備出發(fā)直至到終端房間內(nèi)。機電設(shè)備運行時所發(fā)出的空氣聲噪聲及振動將會沿著管道傳播至終端房間,從而對這些房間的聲環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。各類管道從使用功能上分類一般為水管(生活用水、污水、消防用水)、風(fēng)管(暖通系統(tǒng))、橋架(電纜、電線、網(wǎng)線等)。
沿著這些管道傳播的噪聲主要有三類:
1.機電設(shè)備產(chǎn)生的振動沿管道傳播;
2.管道的振動通過與穿越墻體、樓板時產(chǎn)生的剛性連接以及支架(聲橋)傳播至墻體、樓板等建筑主體結(jié)構(gòu);
3.管道內(nèi)部流動的介質(zhì)產(chǎn)生空氣聲噪聲直接沿管壁傳播至沿線空氣中并繼續(xù)輻射,產(chǎn)生的固體聲則沿著管壁傳播或傳播至建筑主體結(jié)構(gòu)中;
4.設(shè)備運行時產(chǎn)生的空氣聲噪聲在管道(風(fēng)管)內(nèi)傳播至終端房間內(nèi)。
因此針對管道噪聲的治理方向即為:
1.解決設(shè)備本身的振動,并避免其傳播至管道中,例如安裝撓性軟接頭;
2.管道支架采取有效減振措施;管道穿越墻體、樓板時做柔性密封處理;
3.對管道進行隔聲包裹,或安裝消聲器(僅對風(fēng)管);
4.對暖通風(fēng)管進行合理的布局。
例如:管線穿墻時,應(yīng)采用套管,套管內(nèi)外應(yīng)進行柔性密封??照{(diào)送回風(fēng)管穿墻時,要求風(fēng)管有較好的隔聲能力,并增大兩室開口之間的距離。在隔聲要求很高的場合,如錄播室中,穿墻風(fēng)管在墻體兩側(cè)應(yīng)安裝消聲器。
七、隔聲屏障
把噪聲源或敏感區(qū)域(受影響區(qū)域)用隔聲屏障隔離,可用于房間內(nèi)部噪聲源的噪聲控制,也可用于戶外各類機電設(shè)備、交通噪聲的隔絕。隔聲屏障的隔聲效果與其構(gòu)造做法、寬度以及高度有關(guān),需根據(jù)不同的現(xiàn)場情況單獨進行設(shè)計。其隔聲量隨著屏障寬度和高度增大而增大。屏障表面做吸聲有利于提高隔聲量,在室內(nèi)使用時還可配合強吸聲吊頂,以降低吊頂反射傳聲,提高隔聲效果。
隔聲屏障的降噪效果主要用插入損失(記作IL)來評價。IL是在一特定位置上,安裝隔聲屏障厚,聲壓級的降低量。
由于聲音的衍射特性,隔聲屏障的降噪能力最多為15dB,且與使用材料無關(guān)。在隔聲屏障本身或下面不同存在任何縫隙,否則隔聲量會降低的很嚴(yán)重。
隔聲屏障有多種類型,如金屬、玻璃鋼、透明PC耐力板、鋼化玻璃等,其隔聲量及適用環(huán)境均有所不同,如玻璃鋼防腐性能突出,適用于工業(yè)或冷卻塔等隔聲屏障適用,PC耐力板透明,不影響采光等。
青城聲學(xué)同時也提供輕質(zhì)隔聲屏障,采用現(xiàn)場搭建的形式,復(fù)合了阻尼隔聲板、隔聲基材、穿孔板等常規(guī)使用材料,搭建方式靈活多樣,適合各類場所使用。
八、隔聲罩
對于某些高噪聲設(shè)備,可用隔聲罩或隔聲房進行隔離。隔聲房或隔聲罩結(jié)構(gòu)本身應(yīng)具有足夠的隔聲量,可根據(jù)噪聲源的聲壓級大小、頻譜特性以及敏感點的噪聲允許標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計,可以達(dá)到良好的技術(shù)經(jīng)濟效果。為減小混響聲對隔聲罩內(nèi)部的噪聲貢獻,可在罩內(nèi)做強吸聲處理。對于有大量熱量產(chǎn)生的設(shè)備,還應(yīng)解決散熱問題,設(shè)置進出風(fēng)口并安裝消聲器,必要時可以進行主動排風(fēng)或進風(fēng)。
隔聲罩可以采用模塊化結(jié)構(gòu),便于施工安裝及拆卸重復(fù)使用,也可以采取現(xiàn)場搭建的形式進行。
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