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公共建筑中的低頻噪聲影響及控制

文章來源:維也納聲學    時間:2024-09-24

        針對最近兩年來工程項目中經常遇到的噪聲對建筑物內聲環境的影響和危害等問題展開敘述。從建筑物內部噪聲產生和傳播的途徑入手,探討和尋求能夠有效抑制和減弱建筑內部低頻噪聲影響的方法和途徑。

        低頻噪聲的來源多種多樣。人在屋面上走動時的腳步聲,雨水敲擊屋面的雨水噪聲,機械設備運行時的低頻振動噪聲,以及機械動力噪聲等等。飛機起飛或車輛啟動過程中也會產生低頻空氣動力噪聲[1]。低頻噪聲較難控制。通常情況下,從源頭上控制噪聲是最為有效的。例如:低噪聲設備的研發和推廣,輪胎和發動機噪聲的控制等都是從噪聲產生的源頭入手降低噪聲。但多數情況下,噪聲仍然不可避免地產生并傳播出去。采取怎樣的途徑來抑止噪聲傳播,成為噪聲控制的重點之一。

1、住宅建筑的樓板撞擊聲干擾

       低頻噪聲危害人們健康的實例不勝數。最近接觸的某住宅項目中,有業主投訴,白天能清楚地聽到樓上走動的腳步聲,夜間甚至能夠聽見樓上人家說話的聲音和播放電視節目的聲音。物品掉落地面的聲音甚至比聲源處還明顯。目前這一類的投訴正日漸增多。一方面表現出人們對住宅聲品質的關注度在增長,另一方面,因為現階段的建筑法規對住宅聲環境的限制不夠嚴格,導致住宅噪聲普遍超過舒適標準[2]。經過對上述項目的現場考察測量分析后初步確定:以上現象主要是住宅樓板的撞擊聲隔聲量不足引起的,根據工程經驗,120mm厚的混凝土樓板,撞擊聲壓級可達75-80dB以上,低頻空氣聲隔聲量也只有35dB左右。樓面上做普通裝修,未能消除地板面層和結構之間的剛性連接。而樓下客廳只做了局部吊頂,未作吊頂的部位成為隔聲的薄弱環節。噪聲就如同水流一樣,從這個隔聲低谷傾瀉而下。

        針對上述情況,一般可以采取以下兩種做法來減弱噪聲影響。最佳的途徑是從噪聲產生的源頭上進行處理。在結構樓板上方,用隔聲氈等材料做墊層,將地面浮筑于基礎之上,同時還應斷開地面和墻面之間的剛性連接,防止聲音經由墻面或梁柱傳播。這種浮筑構造能有效抑制撞擊聲的傳播,同時可以提高樓板本身的空氣聲,尤其是低頻聲的隔聲量。

       在樓板下方,設置隔聲、隔振的附加層或吊頂層,是一種消極隔聲手段,以空腔、無機纖維材料、阻尼材料和薄板組成的吊頂或隔聲層,具有較好的衰減低頻噪聲的效果。如果設計到了不得不采用消極隔振手段來處理的階段,通常也可以采用以上構造來降低局部范圍內的噪聲干擾。只要條件允許,我們更趨向于前一種做法。因為它比后一種做法造價要低,作用顯著、實施方便。

2、交通噪聲對臨街住宅的低頻噪聲干擾

        目前交通噪聲對居住環境的影響是普遍關注的問題之一。2008年接觸到兩個項目中,要求對交通干道邊的住宅做噪聲評估和控制。經過現場考察和測量,臨干道的許多高層住宅(20層左右)普遍受交通噪聲影響嚴重,室內噪聲明顯超出住宅內聲環境的標準[3]要求。

        造成這一現象的原因有以下幾個方面:其一、聲源的構成復雜,不同車輛在不同工況下產生的中、低頻噪聲可達70-80dB,低頻噪聲尤其明顯。其二、低頻噪聲隨距離衰減較小,樓層越高,受低頻噪聲輻射的角度越大,噪聲影響越顯著,9層以上窗外1m處低頻噪聲普遍高達70-75dB。其三、建筑構件的低頻隔聲性能普遍較弱。臨干道一側設有落地門窗是目前較為普遍的住宅建筑風格。這類門窗用5-9mm厚的單層或雙層玻璃構成,雙層玻璃中間的空氣間隙一般只有9-12mm,對低頻隔聲幾乎沒有貢獻(100mm空氣層低頻隔聲量可增加5-10dB)。實測窗戶隔聲量(小面積推拉窗)隔聲量約30dB,低頻不到25dB。落地平開門的隔聲量只有25dB,低頻只有15-20dB。

       為了改善室內惡劣的噪聲環境,需要針對上述三個方面采取措施。采用低噪聲路面、隔聲屏障[4]和提高建筑構件的隔聲性能,采用隔聲量高達40dB的隔聲窗[5]。

3、 機場的低頻噪聲問題

  飛機場主要噪聲來源有兩個:外部飛機噪聲,主要表現為中、低頻噪聲;樓面上的大型空調設備振動噪聲。

      噪聲控制首先是考慮飛機場的航站樓屋面的隔聲性能。飛機場的屋面由金屬屋蓋和玻璃組成,這種輕質結構隔聲性能較差,室外噪聲透過屋面進入室內有兩個途徑:直接穿過維護墻體進入;因波動特性繞射或衍射傳入。

       與普通150mm厚混凝土屋面(加之常規的找平層、保溫層、防水層、墊層、保護層等,面密度可達500kg/m2)相比,金屬屋面和玻璃的面密度都不到40kg/m2,這種輕質屋面比混凝土屋面的空氣聲隔聲量低將近15~20dB。與此同時,機場大廳外部噪聲高達80dB以上,聲環境較為惡劣。如采用不加處理的輕質屋面,室內噪聲可高于50~55dB以上。另外,在輕質屋面的接縫,由于縫隙漏聲,一定程度上降低隔聲性能。室內噪聲還有可能更高。

 提高輕質屋蓋隔聲性能的設計主要有:增加屋蓋重量、結構分層、內增隔聲層、縫隙處理、阻尼處理、隔聲吊頂等。

(1)增加屋面的重量:將輕質屋蓋的面密度提高到上限120kg/m2;隔聲量可達40dB左右。又因為重屋面固有頻率低,有利于對沖擊的減振,衰減在物體中傳遞的彈性波,可降低雨水噪聲。

(2)改造輕質屋面的分層結構:分層數量越多,界面上反射衰減聲能越多。在層與層之間形成空腔結構,并在空腔內填吸聲材料,能夠大大提高隔聲量。這是因為空氣彈簧和空腔內聲音來回反射損耗很大部分的聲能。

(國家體育館輕質屋蓋隔聲設計中,采用九層復合、雙空腔屋蓋結構,面密度不超過60kg/m2,隔聲量高達50dB。)

(3)內增隔聲層:一般輕質屋面板內,采用紙面石膏板、GRC板做隔聲層,一方面起到分層的作用,一方面增加了重量。隔聲量可增加5-10dB。隔聲層所采用的隔聲板必須是連續的(采用25cm寬的紙面石膏板將縫隙扣蓋住),以防止縫隙漏聲。

(4)縫隙處理:金屬屋面板與板之間搭接處,會有縫隙,縫隙漏聲會導致屋面隔聲性能下降。影響可達10dB以上。采用柔性壓條、扣蓋、填堵等方式對縫隙密封處理。(金屬板對接處,可擠入O型聚苯乙烯密封條堵縫,也可以采用幾型壓條(內填玻璃棉)扣蓋)。

(5)增加阻尼層:屋面上涂刷橡膠、瀝青等阻尼材料。輕質屋蓋可能因為板材共振,在共振頻率上,隔聲量大大降低。采用柔性粘性材料,如:橡膠、瀝青、棉氈等,將阻尼材料粘接或涂刷在金屬屋面板底部。降低金屬板對聲音共振的敏感響應,可提高隔聲量。(將保溫棉過盈滿填并用上下板將其夾緊,可為上下板提供阻尼,提高隔聲效果。)

(6)彈性材料:當屋蓋上下層板材由龍骨(或其它剛性支撐件)固定時,受聲一側板的振動會通過龍骨傳到另一側板,這種傳聲現象叫聲橋。聲橋會降低構件的隔聲性能。在板材和龍骨之間加彈性墊(如:彈性金屬條、彈性材料墊)可適當提高隔聲量,改善值最多可達5dB。

(7)隔聲吊頂:在屋面下,采用彈性吊桿吊裝雙層12mm厚紙面石膏板,上鋪50mm厚離心玻璃棉,這種構造對于隔聲量有較大的提高,可獲得15-25dB的隔聲增量。

(8)采用夾膠玻璃:中空夾膠玻璃,玻璃總厚度15mm,夾膠厚度不小于1.44mm,面密度可達30kg/m2以上,隔聲量可達35dB以上。增加玻璃厚度以及中間PVB夾膠的厚度可進一步提高隔聲量。或者采用三層玻璃兩層夾膠。(在玻璃下增設陽光板,對隔聲性能影響較小。)兩層金屬板中間夾保溫防潮層,隔聲量約25-35dB。

(9)鋼筋混凝土屋面或樓板上安置大型空調設備時,適當增加樓板厚度和采用浮筑結構都能夠有效地降低結構聲的傳播[6],并增加樓板構件的空氣聲隔聲量。




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