建筑隔声减振与建筑材料

摘 要：随着《民用建筑隔声设计规范》（GB50

118-2010）于2011年6月1日的发布执行,全国城镇新建、改扩建的住宅、学校、医院、旅馆、办公建筑及商业建筑等六类建筑中的隔声、吸声、减噪设计日益被设计师所重视.通过与清华大学建筑学院的有关专家进行研讨,我对建筑隔声设计及材料的应用有了一个初步认识.

关 键 词：建筑声学、隔声频率、环境

中图分类号：TU50文献标识码：A

一、建筑声学与材料：

1人对声音的感觉

人耳听觉系统非常复杂,迄今为止人类对它的生理结构和听觉特性还不能从生理解剖角度完全解释清楚.目前对人耳听觉特性的研究目前还限于在心理声学和语言声学方面.人耳对不同强度、不同频率声音的听觉范围称为声域,人耳的听觉范围是在20Hz到20KHz之间.

分贝是一种测量声音相对响度的单位,是用一个对数标度来表达声音或噪音的响亮度,以10作为基数,对数标度能很好地模仿人类耳朵对声音的反应.一个声音与另一个声音结合时,会产生什么结果呢?我们都知道60+60等于120,但这并不适用于以分贝来表示的声音,大家要注意到,60分贝加60分贝实际上只等于63分贝.

2掩蔽效应

是指一个较弱的声音（被掩蔽音）的听觉感受被另一个较强的声音（掩蔽音）影响的现象.例如,大家平时之所以都听不到心跳的声音,是因为它只有10分贝,而环境声音一般都大于30分贝,我们说,心跳的声音被环境的声音掩蔽了.

3声音的传播

声音的速度由传播声音的媒质的弹性和密度决定.媒质越硬、越轻则速度越快.在大气中当温度升高时空气密度下降,弹性增大,所以在空气中传播的声音,当温度升高时速度会增加.声音的传播在遇到障碍物时,可以被反射和吸收.

例如,我们在室内讲话的声音明显地比室外响一些,有时还带有一些余音.这就是由于声波在室内传播时,遇到空间的障碍物（如墙壁、天花板、地板等）而被反射所产生的.声音在房间中的传播为：直达、二次反射、三次反射等当声波从声源向其周围传播时,其强度随着距离的增加而逐渐衰减.

在室内传播的有限空间内,由于存在墙壁、天花板等物体,声波将被反射,而产生了混响,混响的概念是由建筑声学的创始人赛宾于1898年提出的.由于房间的体积不同,吸音的能力不同,则混响的时间、强度亦不相同.当我们在吸声少、反射强的房间内讲话时,感到声音比较响,但有时也会感到有些含糊不清,这是因为室内具有较强的混响声引起的.我们知道,人耳能分辨出间隔大于50毫秒的两个声音.此时,如果直达声和前期反射声比混响声大得多时,混响声仅作为前一类声音的余音,它使听到的声音在感觉上有比较浑厚的印象,使音色得到改善.但是如果混响声比较强,则对后面的声音起到掩蔽作用,使人感到声音拖得很长,只听到"隆隆"声,而听不清具体的内容,也就是说,降低了声音的清晰度.不同的建筑空间对混响的要求也不同,如：音乐厅：1.8-2.0秒；剧院：1.4-1.7；多功能厅：1.0-1.3秒；电影院：0.8-1.0秒；高保真影院：0.4-0.6秒......

4吸声

声波通过某种介质或射到某介质表面时,声能减少或转换为其他能量的过程称为吸声.即声音接触到某种材料后,被材料所消耗的现象.

吸声材料：指材料本身具有的吸声特性.吸声材料借自身的多孔性、薄膜作用或共振作用而对入射声能具有吸收作用,是具有较强的吸收声能、减低噪声性能的材料.如：玻璃棉、岩棉、密胺泡沫等纤维或多孔材料.

吸声结构：材料本身可以不具有吸声特性,但材料制成某种结构系统后产生吸声作用.如：穿孔石膏板吊顶等.

关于吸声材料的错误认识：一是表面粗糙的材料,如拉毛水泥等具有好的吸声效果；二是内部存在大量空洞的材料,如：聚苯、聚乙烯、闭孔聚氨酯等材料具有好的吸声效果.

多孔吸声材料的吸声性能与安装条件密切相关.当多孔吸声材料背后有空腔时,吸声性能与该空气层用同样的材料填满的效果类似.尤其是中低频吸声性能比材料实贴在硬底面上会有较大提高.

5隔声

是指声波在空气中传播时,一般用各种易吸收能量的物质消耗声波的能量,使声能在传播途径中受到阻挡而不能直接通过的措施（RW计权隔声量）.声波传入围护结构有三种途径：

（1）空气.通过空隙、孔洞传入；

（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.

单层墙隔声频率特性的一般规律：

（1）质量定律：根据质量定律,墙体越重空气声隔声效果越好.面密度增加一倍,隔声量增加六分贝；频率增加一倍,隔声量增加六分贝；实际效果为四到五分贝；

（2）共振：共振在声学中亦称"共鸣",是指物体因共振而发声的现象.如两个频率相同的音叉靠近,其中一个振动发声时,另一个也会发声.在共振频率上声能大量透射,墙体越重,共振频率越低.说到共振的危害时,人们最为熟知和引用得最多的,便是下面这个例子：18世纪中叶,一队士兵在指挥官的口令下,迈着威武雄壮、整齐划一的步伐,通过法国昂热市一座大桥,快走到桥中间时,桥梁突然发生强烈的颤动并且最终断裂坍塌,造成许多官兵和市民落入水中丧生.后经调查,造成这次惨剧的罪魁祸首,正是共振!因为大队士兵齐步走时,产生的一种频率正好与大桥的固有频率一致,使桥的振动加强,当它的振幅达到最大限度直至超过桥梁的抗压力时,桥就断裂了；

（3）吻合效应：因声波入射角度造成的声波作用与隔墙中弯曲波传播速度相吻合而使隔声量降低的现象,叫做吻合效应.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".薄轻软的墙体吻合频率高；厚重刚的墙体吻合频率低.

6.隔振

用专门装置将工程结构与震源隔离,以减少振动影响的措施.传递率是指设备的振动传递给支撑基础的比率,传递率越小隔振效果越好.隔振的类别：（1）主动隔振：减少振动震源传至周围环境,如通风机、水泵、空压机、柴油机、冷冻机以及锻压冲击设备等；

（2）被动隔振：减少环境振动对物体或设备的影响,如精密水平仪、干涉仪、激光设备、电子显微镜等.（图二）

二、目前建筑声环境存在的问题：

建筑声环境也称建筑声学,目前它主要研究的主要内容包括：室内厅堂音质和对噪声的控制手段.对于新建的建筑,我们面临很多新问题,其中在声环境方面有如下几个方面：

1剧院,演讲厅,音乐厅,电影院,多功能厅和大容积非演出性厅堂的室内声环境的设计；

2新建、改扩建的住宅、学校、医院、旅馆、办公建筑及商业建筑等六类建筑中的隔声、吸声、减噪设计；

3采用轻型材料的建筑的隔声问题；

4室内空调设备,机械设备,电器设备等产生的噪声如何控制；

5室外环境噪声对人的干扰.

三、建筑的隔声与减振：

墙体、门窗、楼板、井道、机房的隔声与减振.住宅常见的噪声问题有,一是环境噪声问题,来自外界；二是来自于住宅配套设备,如水泵、空调、电梯等.

1墙体

吸声隔音砌块是精选天然砂石、水泥和添加剂制成的一种全新高效保温、隔热、吸音装饰砌块.该类产品不含石棉、玻璃纤维以及其他人造矿物纤维,是绿色环保型产品.可提升建筑功能,改善建筑物的声学环境,提高人们的工作生活质量.因此,可广泛应用于声学设计要求的建筑室内外,如：影剧院、音乐厅、大礼堂、博物馆、图书馆、画廊、拍卖行、体育馆、健身中心、学术厅、购物中心等公共设施的整体装饰,以及演播厅、排练厅、播音厅、录音厅、视听间及KTV包间、会议室等特殊场所的声环境改善.亦可用于工厂、高速公路、铁路等吸音隔音场所,是近期应用较为广泛的环保型吸音隔声材料.

2.门窗

选用隔声性能好的产品,在门窗与墙体的缝隙间,加橡胶压条可增加隔声效果.

3.撞击声隔声的处理

（1）面层处理：地毯、木地板等；

（2）浮筑楼板：建筑师在设计中采用浮筑楼板,会起到很好的隔声作用；

（3）吊顶：可起到隔声隔振作用,但即使采用弹性挂件,声音还会从构件或侧墙等处传递,因为现在居住建筑的层高较低,吊顶会大幅降低室内空间的有效高度,较适宜在公建中采用.

4.电梯井道、机房

可在设备和底座之间做隔振器,组成质量弹簧系统；可做橡胶类隔振器,利用橡胶的良好弹性,它的优点是,体积小重量轻使用方便、形状自由,缺点是自身静态位移小,不适用较低的干扰频率机组和重量特别大的设备,耐高温性、耐腐蚀性差、易老化.电梯井道、机房需要进行隔声、降噪时,可使用防火型吸音隔声降噪板材,能有效地吸收电梯运行过程中产生的噪音,同时又改变了声源的反射效果,形成隔声墙效果.（图三）

四、在设计中要特别注意：

住宅建筑中的卧室、起居室的允许噪声级；分户墙、分户楼板及分隔住宅和非居住用途空间楼板的空气隔声性能；相邻两户房间之间及住宅和非居住用途空间分隔楼板上下的房间之间的空气声隔声性能；外窗（包括未封闭阳台的门）的空气声隔声标准等均为强制性条文,必须严格执行.

结语

相信随着时代的发展,设计师会越来越重视住宅建筑的隔声减振设计,也会有更多的新型建筑材料运用其中,使我们的居住和工作环境更安静更祥和!

[1]陈庆帅,冀志江,陈继浩,王静.轻质隔墙体隔声性能改善途径的分析[J].新型建筑材料,2011（05）.