隔聲

隔聲

隔聲是用隔聲結構如隔聲窗、隔聲門、隔聲屏、隔聲室、隔聲單、隔聲牆、輕質複合結構等把聲能禁止,從而降低噪聲聲輻射危害。在室內、室外均可採用,如輕軌、公路的兩側隔聲屏,車間內部隔聲屏,建築用隔聲門等。

基本信息

概述

對於一個建築空間,它的圍蔽結構受到外部聲場的作用或直接受到物體撞擊而發生振動,就會向建築空間輻射聲能,於是空間外部的聲音通過圍蔽結構傳到建築空間中來,這叫做“傳聲”。傳進來的聲能總是或多或少地小於外部的聲音或撞擊的能量,所以說圍蔽結構隔絕了一部分作用於它的聲能,這叫做“隔聲”。傳聲和隔聲只是一種現象從兩種不同角度得出的一對相反相成的概念。圍蔽結構隔絕的若是外部空間聲場的聲能,稱為“空氣聲隔絕”;若是使撞擊的能量輻射到建築空間中的聲能有所減少,稱為“固體聲或撞擊聲隔絕”。這和隔振的概念不同,前者最終的是到達接受者的空氣聲,後者最終的是接受者感受到的固體振動。但採取隔振措施,減少振動或撞擊源對圍蔽結構(如樓板)的撞擊,可以降低撞擊聲本身。

隔聲標準

1、GB/50118-2010《民用建築隔聲設計規範》,自2011年6月1日起實施,是目前最新的建築隔聲標準。

2、GB/T19889.1-2005聲學建築和建築構件隔聲測量第1部分:側向傳聲受抑制的實驗室測試設施要求;GB/T19889.3-2005聲學建築和建築構件隔聲測量第3部分:建築構件空氣聲隔聲的實驗室測量。

3、GB/T8485-2008建築門窗空氣聲隔聲性能分級及檢測方法。

4、2012年8月1日施行《住宅設計規範》(GB50096-2011)中關於隔聲的規定,摘錄如下:

3.0.4住宅設計應滿足居住者所需的日照、天然採光、通風和隔聲要求。

7.3隔聲、降噪。

7.3.1住宅臥室、起居室(廳)內噪聲級,應滿足下列要求:1.晝間臥室內的等效連續A聲級不應大於45dB;2.夜間臥室內的等效連續A聲級不應大於37dB;3.起居室(廳)的等效連續A聲級不應大於45dB。

7.3.2分戶牆和分戶樓板的空氣聲隔聲性能應滿足下列要求:1.分隔臥室、起居室(廳)的分戶牆和分戶樓板,空氣聲隔聲評價量(RW+C)應大於45dB;2.分隔住宅和非居住用途空間的樓板,空氣聲隔聲評價量(RW+Ctr)應大於51dB。

7.3.3臥室、起居室(廳)的分戶樓板的計權規範化撞擊聲壓級宜小於75dB。當條件受到限制時,住宅分戶樓板的計權規範化撞擊聲壓級應小於85dB,且應在樓板上預留可供今後改善的條件。

7.3.4住宅建築的體形、朝向和平面布置應有利於噪聲控制。在住宅平面設計時,當臥室、起居室(廳)布置在噪聲源一側時,外窗應採取隔聲降噪措施;當居住空間與可能產生噪聲的房間相鄰時,分隔牆和分隔樓板應採取隔聲降噪措施;當內天井、凹天井中設定相鄰戶間視窗時,宜採取隔聲降噪措施。

7.3.5起居室(廳)不宜緊鄰電梯布置。受條件限制起居室(廳)緊鄰電梯布置時,必須採取有效的隔聲和減振措施。

5、《住宅建築規範》(GB50368-2005)規定。

7.1.1住宅應給居住者提供一個安靜的室內生活環境,但是在現代城市中大部分住宅的外部環境均比較嘈雜,尤其是鄰近主要街道的住宅,交通噪聲的影響更為嚴重。因此,應在住宅的平面布置和建築構造上採取有效的隔聲和防噪聲措施,例如儘可能使臥室和起居室遠離噪聲源,鄰街的窗戶採用隔聲性能好的窗戶等。

7.1.2樓板的計權標準化撞擊聲壓級不應大於75dB。應採取構造措施提高樓板的撞擊聲隔聲性能。

7.1.3空氣聲計權隔聲量,樓板不應小於40dB(分隔住宅和非居住用途空間的樓板不應小於55dB),分戶牆不應小於40dB,外窗不應小於30dB,戶門不應小於25dB。應採取構造措施提高樓板、分戶牆、外窗、戶門的空氣聲隔聲性能。

7.1.4水、暖、電、氣管線穿過樓板和牆體時,孔洞周邊應採取密封隔聲措施。

7.1.5電梯不應與臥室、起居室緊鄰布置。受條件限制需要緊鄰布置時,必須採取有效的隔聲和減振措施。

7.1.6管道井、水泵房、風機房應採取有效的隔聲措施,水泵、風機應採取減振措施。

隔聲測試

對設備的隔聲測試通常需要在搭建好的隔聲實驗中進行。隔聲實驗室由聲源室、接收室、控制室組成。隔聲實驗室測試房間包括兩間相鄰的混響室,一間為聲源室,另一間為接收室,兩室之間設試件洞口,用以安裝試件。根據中國建築科學研究院環境測控最佳化研究中心搭建隔聲實驗台的經驗以及相關隔聲標準規範的要求通常設定試件洞口尺寸4000×2500mm,面積10平方米,測量門、窗、玻璃等面積小於10平方米的試件,可根據以上標準規定,在試件洞口內構築符合試件尺寸的安裝洞口。為了控制測試房間的背景噪聲,抑制側向傳聲,準確測量建築材料及構件的空氣聲隔聲性能,隔聲實驗室採用“房中房”構造。聲源室與接收室之間在結構上完全脫開;聲源室、接收室與原基礎間設定隔振材料;實驗室的新增外牆,聲源室、接收室的牆體、地面及頂選用高隔聲性能的材料;測試房間的門均採用雙道隔聲門,作成“聲閘”,進一步提高門的隔聲能力。

聲源室、接收室的房間尺寸比例選擇合適,使低頻段的簡振頻率儘可能分布均勻。實驗室建成後,按照GB/T19889.1-2005、GB/T19889.3-2005與GB/T8485-2008對隔聲實驗室進行檢驗,並根據檢驗結果設定、調整擴散板位置,確定是否需要設定吸聲構造降低混響時間等,直至滿足上述標準要求。

聲源室、接收室內照明採用無噪聲燈具;聲源室、接收室室內牆面(試件桐口牆面除外)均設定電源插座,插座分兩組,一組供測試設備用,一組供電暖氣(功率2000W)用。實驗室外牆面設定電源插座,供加工試件的電動工具用。

隔聲實驗室的接收室背景噪聲≤20dB(A);測試房間的低頻混響時間滿足標準要求;房間內聲場分布較均勻,避免出現強駐波。

一般定律

質量定律

如果把單層均勻密實材料的構件(忽略材料的彈性)看作是柔軟的,它在受到聲波激發時,構件的振幅大小就決定於構件的單位面積質量(稱為面密度)、入射聲波的聲壓和頻率。構件越重,頻率越高,透射波的振幅就越小,構件的隔聲效果也越好。闡明這一關係的即為質量定律。

在聲波垂直入射時構件的隔聲量(Ro)可用下式計算:

Ro=10lg|pi/pt|2

=10lg1+(ωm/2ρc)2 (dB)

式中pi為入射聲壓;pt為透射聲壓;m為面密度;ω為角頻率(ω=2πf,f為頻率);ρ為空氣密度;c為聲速。此式即為垂直入射波的質量定律,其實用公式為:

Ro=20lgm·f-42.5

在無規入射的情況下,對所有方向的入射波進行平均,求出無規入射波的隔聲量(R)。其公式為:

R=Ro-10lg(0.23Ro)

R值較Ro值為小,Ro越大,其差值就越大。

單層牆的隔聲量同面密度和頻率的關係。

上面所述的是忽略材料彈性的理想情況,實際上隔聲構件一般是有一定剛度的彈性板,可因吻合現象而降低隔聲量。因此單層均勻密實材料板的隔聲特性曲線應如圖2所示。圖中共振區以下,板的隔聲量由彈性的勁度控制。在質量控制區以上產生的臨界頻率處的低谷,是由吻合效應引起的。

吻合效應

投射於構件板面上的聲波速度與板上彎曲速度相一致時產生的現象。如圖3所示,設某一時刻斜入射聲波a到達板上A點,使板產生振動,經過時間t後,彎曲波到達B點,其波長為λB,傳播速度為cB。這時,如聲波斜入射的角度θ合適,空氣波b以聲速c經同樣一段時間t也正好到達B點,即λB=λ/sinθ,則在B點使板受激發因而產生新的彎曲波,恰好同A點傳來的彎曲波相吻合,於是使總的彎曲波振幅達到最大。這時,板將向其另一側輻射大量的聲能,在該頻率處的隔聲量將大幅度下降,而不再符合“質量定律”,此即所謂“吻合效應”。吻合效應只發生在臨界頻率fc處。fc同板的厚度、材料的密度和彈性模量等有關。噪聲對人的影響的頻率範圍主要為100~3150赫,應儘量避免這一範圍發生吻合效應。通常,可用硬而厚的板降低臨界頻率,或用軟而薄的板來提高臨界頻率(圖4)。

共振頻率

任何隔牆都存在固有的共振頻率,當聲波的頻率和牆的共振頻率一致時,牆體整體產生共振,該頻率的隔聲量將大大下降。一般地,牆體越厚重,共振頻率越低,當共振頻率低於隔聲評價最低參考頻率100Hz時,由於人耳聽覺特性對低頻不敏感,對隔聲量Rw的影響大大降低。

隔聲結構

複雜的隔聲構件由一些單層構件組成,它在隔聲機理上有單層構件的特性,同時又有各種單層構件綜合的特性。

雙層構件

兩個互不連線的單層構件之間有空氣層的構件。空氣層起著緩衝的彈性作用,但也能引起兩層構件的共振。因此,雙層構件的隔聲量並非兩層構件隔聲量的疊加。如在空氣層中加填多孔性吸聲材料,則可減少共振而提高構件的隔聲量。因空氣層而增加的隔聲量在一定範圍內同空氣層厚度成正比。通常,雙層牆比同樣重量的單層牆可增加隔聲量5分貝左右。

輕型牆

使用的輕牆板有紙面石膏板、圓孔珍珠岩石膏板和加氣混凝土板等,單位面積質量大約為十幾公斤至幾十公斤。240毫米厚的磚牆每平方米為530公斤。按照質量定律,輕牆板是不能滿足隔聲要求的。因此,要把雙層板材隔離開形成空氣層,或在空氣層中加填吸聲材料,或採用不同厚度或勁度的板材使其具有不同的吻合頻率,以提高輕牆的隔聲量。表列有不同層數的紙面石膏板在有無填充材料情況下,不同頻帶的隔聲改善值。

隔聲門窗

門窗結構質量輕,而且有縫隙,因此隔聲能力不如牆壁。對於隔聲要求較高的門(隔聲量為30~50分貝),可以採用構造簡單的鋼筋混凝土門扇。但通常是採用複合結構的門扇。這種結構的阻抗變化能提高隔聲能力。密封縫隙也是保證門窗隔聲能力的重要措施。用工業氈做密封材料較乳膠條為佳,尤其是對高頻噪聲。對隔聲要求較高的窗,窗玻璃要有足夠的厚度(6~10毫米),至少有兩層。兩層玻璃不應平行,以免引起共振,降低隔聲效果。玻璃和窗框、窗框和牆壁之間的縫隙要封嚴。在兩層玻璃窗之間的周邊,應布置強吸聲材料,以增加隔聲量。在構造上要便於洗擦。圖5是各種隔音窗的隔聲特性曲線圖。為了避免窗玻璃之間產生吻合效應,隔聲窗的雙層玻璃應有不同的厚度,否則,在臨界頻率fc處隔聲值將出現低谷。

聲鎖

要使門具有較高的隔聲能力,可設定“聲鎖”,即在兩道門之間的空間(門斗)內布置強吸聲材料。這種措施的隔聲能力有時相當於兩道門的隔聲量。為便於開閉,門扇的重量不宜過大。

組合牆

組合牆是有門或窗的牆。它的隔聲量通常要比無門窗的牆低些。因此,不能單純提高牆的隔聲能力。在設計時,應按照“等隔聲量”即τw·Sw=τd·Sd的設計原則進行。式中τw和τd分別為平牆和門的透射係數,Sw和Sd為牆和門的面積。因此即Rw=10lg(Sw/Sd)×(1/τd)=Rd+10lg(Sw/Sd)分貝。從上式可知,牆的隔聲量只要比門高10分貝左右即可。

在以上各種隔聲構件的構造內部使用吸聲材料,是利用吸聲的特性來增加構件的隔聲量。隔聲和吸聲的本質區別不應混淆。隔聲是隔離噪聲的傳播,儘可能使入射聲波反射回去,隔聲材料愈沉重密實,隔聲性能愈好;吸聲是儘可能多地吸收入射聲波,讓聲波透入材料內部而把聲能消耗掉,因而一般是多孔性的疏鬆材料。

隔聲指數

國際標準化組織(ISO)建議採用單一值──隔聲指數Ia來評價空氣聲的隔聲效果。圖7中的標準曲線在100~400赫間為每倍頻帶增加9分貝,400~1250赫間為每倍頻帶增加3分貝,1250~3150赫間平直。

在求隔聲指數時,先將構件的隔聲特性曲線繪製在坐標紙上,再將繪在透明紙上的標準曲線與之重合,並沿垂直方向上下移動,直至滿足下列兩個條件時為止:①低於標準曲線的任何1/3倍頻帶的隔聲量與標準曲線的差值不得超過8分貝;②低於標準曲線的各個1/3倍頻帶的隔聲量與標準曲線的差值總和不得超過32分貝。1/3倍頻帶的中心頻率為500赫所對應的隔聲量Ia即為隔聲指數的讀數。

案例

萬畝果園

2012年8月20日廣州市建委網站透露,為解決萬畝果園濕地一期周邊快速路帶來的噪音問題,華南快速路、新光快速路、科韻路靠近萬畝果園的地帶都將建隔聲屏障。該項目招標已經展開。減噪系列工程完工後,萬畝果園只要離開這些道路100米的地方,噪音即可小於55分貝。

萬畝果園濕地一期示範區緊靠新光快速路和華南快速路。據了解,目前園區靠近這兩條路的地方噪音超過90分貝,有時甚至會達到110分貝,龐大的車流量將會給園區帶來嚴重的噪音污染。

海珠區有負責人此前表示,噪音是萬畝果園一期建設時重點考慮的內容之一。他們計畫在靠近新光快速路和華南快速路方向堆一些土坡,然後在土坡上移植7~8米的密林,以此來隔絕噪音。

除此之外,昨日開始,廣州市建設投資發展有限公司對萬畝果園濕地一期周邊快速路隔聲屏障項目的貨物及相關服務採購進行公開招標,選定供貨商。該項目包括華南快速路隔聲屏障(新滘路-華泰路,長1200米)、新光快速路隔聲屏障(南洲立交上橋位-華泰路,雙側,共800米)、科韻路隔聲屏障(普通隔音屏,位於科韻路南段的跨南環高速公路跨線橋上,單側,約387m)共三個子項。招標內容包括萬畝果園濕地一期周邊快速路隔聲屏障的供貨、測試、質量保證、缺陷修補及其他相關技術服務等的採購及相關服務工作。招標控制價為1084.40萬元。

海珠區負責人表示,經過改造後,園區內靠近新光快速路和華南快速路等快速路的地方的噪音可控制在60分貝左右,只要離開道路100米的地方,噪音即可小於55分貝。

高架挨住宅樓

隨著合肥城市高架道路發展速度的加快,城市高架交通噪聲影響引發的環境投訴日益增多。記者從合肥市環保局獲悉,該局要求已有噪聲敏感建築物,或者雖未建成但已規劃建設的敏感建築物的路段建設城市高架的要設定隔聲屏障(含匝道)。

據悉,噪聲敏感建築包括住宅、醫院、學校等,對隔聲屏障的要求是隔聲屏障的長度為敏感點建築物向高架垂直投影並向兩側各外延不少於10米;相鄰敏感建築物之間的距離小於50米的,聲屏障應連線貫通。

在城市高架兩側建設環境敏感建築物的,項目建設單位除應按照高架環評檔案計算的退讓距離進行退讓,需增設隔聲屏障的,項目建設單位應當按照環評檔案和批覆要求,出資在城市高架兩側設定隔聲屏障。此外,對未落實污染防治措施的城市高架和高架路段兩側建設環境敏感點的建設項目,不予批准竣工環保驗收。

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