建筑物理声学建筑隔声

第五讲建筑隔声5.1建筑隔声的重要意义5.1.1人们对室内安静程度的要求例：住宅[A声级dB(A)]一级（高标准）二级（一般标准）三级（最低标准）卧室白天=40=45=50夜晚=30=35=40起居室白天=45=50=50夜晚=35=40=40日常：理想水平，室内应=40dB(A),如果=50dB(A)会引起居住用户的普遍不满睡眠：理想水平，室内应=35dB(A),如果=45dB(A)会引起50%居住用户的不满5.1.2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。5.1.3当前建筑隔声中存在的诸多问题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。5.2建筑隔声基础5.2.1声波传入围护结构的三种途径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(airbornesound)固体声(solidbornesound)5.2.2空气声的透射系数与隔声1）透射系数τ。定义：τ=E透射/E总入射声能1/100透过构件，则τ=0.01入射声能1/1000透过构件，则τ=0.0012)隔声量R。定义：R=10lg(1/τ)(dB)τ=0.01R=10lg(1/0.01)=20dBτ=0.001R=10lg(1/0.001)=30dB3)换算关系:已知R，则τ=10-R/105.2.3.隔声的质量定律在理想情况下，（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)-48dB隔声量：R=20lgf+20lgm-48dB得到质量定律（masslaw):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6dB。2）频率增加一倍，隔声量增加6dB。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。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。5.2.4、隔声的吻合效应声波无规入射时，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。避免吻合效应的方法•1材料选择注意避开吻合效应频率范围•2采用双层构造且两层不平行布置。5.2.5空气声传声的组合隔声量组合墙=墙+门或窗Eτ=Eτ(墙）+Eτ(门或窗）平均τ=（τwSw+τdSd）/（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：τc=（τwSw+τdSd）/（Sw+Sd）其中：Rw=50dBτw=10-5,Rd=20dBτw=10-2故，τc=(20×10-5+2×10-2)/(20+2)=9.2×10-4故Rc=10lg(1/τc)=30.4dB•٭等传声量设计原则：•墙上设计有门时，最合理的隔声设计是两者透射量相等。•即τwSw=τdSd。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。5.2.6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。5.2.7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。5.3隔声量的评价与计权5.3.1空气声隔声量的评价与计权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，对应最高的标准曲线上500Hz的隔声量为Rw。频率参考量100-19125-16160-13200-10250-7315-4400-15000630180021000312504160042000425004315042）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。（100-4000Hz的倍频程的构件隔声量比标准曲线低的分贝数总和不大于10dB）。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。（100-4000Hz的倍频程的构件隔声量比标准曲线低的分贝数不超过5dB）。（美国国家标准为STC:标准传声等级，频率为125-4000Hz）典型墙体构件的Rw(实验室测量值,实际应用时要低3-5dB）构件Rw(dB)240砖墙，两面20mm抹灰54120砖墙，两面20mm抹灰48100mm厚现浇钢筋混凝土墙板48180mm厚现浇钢筋混凝土墙板52290mm厚水泥空心砌块，两面20mm抹灰54190mm厚水泥空心砌块，两面20mm抹灰4975mm轻钢龙骨双面双层12mm纸面石膏板墙，内填玻璃棉glasswool或岩棉minalwool50-5375mm轻钢龙骨双面双层12mm纸面石膏板墙42-44对于住宅建筑隔墙，国家规定分三级标准一级:Rw=50dB二级：Rw=45dB三级：Rw=40dB5.3.2标准撞击声压级Lnp,w频率参考量100+2125+2160+2200+2250+2315+2400+15000630-1800-21000-31250-41600-72000-102500-133150-16•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。（100-4000Hz的倍频程的构件隔声量比标准曲线低的分贝数总和不大于10dB）•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。（100-4000Hz的倍频程的构件隔声量比标准曲线低的分贝数不超过5dB）。•典型楼板的Lnp,w•1)80~120mm的光裸混凝土楼板：•Lpn,w约=84dB•2)同1)再加实帖木地板：Lpn,w约=63dB•3)同1)再加地毯：Lpn,w约=52dB•对于住宅建筑楼板，国家规定分二级标准•一级:Lnp,w=75dB二级：Lpn,w=65dB5.3.3单层密实均质墙的空气声隔绝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。5.3.4双层墙的空气声隔声频率大于隔声量才有明显提高.02f5.3.5隔声处理实例5.3.6撞击声隔声的处理END！ＴＨＡＮＫＹＯＵ！•1.薄膜与薄板的吸声机理有何不同？如果用帆布在墙面上吸收200Hz的声音，布距墙距离为10cm,则所需帆布面密度应为多少？如果将帆布改为薄石膏板，石膏板的面密度又为多少？•2.什么是质量隔声定律？180mm砖墙对500Hz的隔声量为多少？•3.什么是“吻合效应”，如何消除吻合效应？•4.有一20m2的墙体，其上未开任何洞口时隔声量为50dB,现在其上开有2m2的门和1.8m2的窗，门的隔声量为15dB,窗的隔声量为20dB,求门窗关闭时组合墙的隔声量。开窗时隔声量又为多少？•5.简述门窗的隔声措施。