建筑隔聲實驗室設計與分析

馮旭明 胡海濤 張 明

1 工程概況

建筑隔聲實驗室是對建筑構件進行隔聲測試研究的專業(yè)實驗室。建筑構件包括墻、樓板、門、窗、建筑外墻構件和建筑外墻等。廣州市建筑材料工業(yè)研究所有限公司建筑隔聲實驗室設計建設依照國家標準GB/T 19889.1-2005/ISO140-3:1995聲學 建筑和建筑構件隔聲測量第1部分:側向傳聲受抑制的實驗室測試設施要求，JJF 1143-2006混響室聲學特性校準規(guī)范。

2 設計要求

該隔聲實驗室由一個聲源室和一個接收室組成，這兩個室都是特殊的混響室。按照設計要求每個測試房間容積至少50 m3，且兩室的容積和線尺度至少相差10%，測試洞口最短邊不能小于2.3 m。實驗室的聲場應盡可能接近擴散聲場，室內(nèi)聲壓級無較大變化;房間的低頻混響時間應保持在1 s～2 s之內(nèi);房間的背景噪聲應足夠低，以保證在測量高隔聲性能構件時接收室的測試信號和背景噪聲之和比背景噪聲高出15 dB。

3 實驗室設計及建設

3.1 實驗室形狀及試件洞口設計

為使實驗室內(nèi)達到擴散聲場，實驗室采用不規(guī)則形狀，平面尺寸見圖1。建成后的聲源室的室內(nèi)容積為131.2 m3，最大線度L1=9.9 m;接收室室內(nèi)容積為 105.1 m3，最大線度 L2=7.9 m。試件安裝洞口尺寸為4 m×2.5 m。實驗室形狀及試件洞口尺寸都滿足GB/T 19889.1-2005的要求。

3.2 結構設計

實驗室的背景噪聲對測試活動的進行有很大的制約，因而要求實驗室尤其是接收室的背景噪聲盡可能低。為了降低實驗室的背景噪聲，設計采用“房中房”結構形式。實驗室的外墻為200 mm厚加氣混凝土砌筑，內(nèi)墻為240 mm厚灰砂磚砌筑，兩層墻之間填充100 mm厚吸聲材料(見圖2，圖3)。實驗室靠近道路一側外墻與吸聲材料之間加砌300 mm厚空心砌塊。為了減少聲源室和接收室之間的固體傳聲干擾，將聲源室和接收室的基礎、圍墻和天花板都完全分離設置，聲源室和接收室之間無任何剛性連接。

3.3 隔聲門設計

為方便門窗等一些大尺寸構件的運輸，聲源室門洞尺寸開為1 600 mm×2 100 mm，聲源室安裝一扇雙開隔聲門。接收室安裝兩扇900 mm×2 100 mm的隔聲門。安裝方式見圖1。兩扇隔聲門之間墻面鋪設吸聲材料，形成“聲閘”，有效減小外界噪聲的傳入。

3.4 室內(nèi)聲場設計

由于結構原因，試件洞口方向設置如圖1所示。試件與兩個實驗室都形成銳角，造成室內(nèi)局部聲壓較高，聲壓標準偏差較大。為使實驗室內(nèi)聲場擴散均勻，且低頻段混響時間保持在1 s～2 s之間，在聲源室和接收室內(nèi)各安裝15個吸聲擴散體。

3.5 線路設計

照明線路和測試設備信號線用軟管通過兩重墻體夾層錯開接入實驗室內(nèi)，墻體穿孔處嚴格密封，確保實驗室與外部環(huán)境無孔洞、無剛性連接。

照明燈具采用無噪聲的節(jié)能燈。

4 實驗室性能測試

4.1 背景噪聲

背景噪聲測試結果如表1所示。

表1 實驗室背景噪聲

4.2 混響時間

接收室和聲源室混響時間見圖4，圖5。

4.3 室內(nèi)聲壓均勻性

正十二面體聲源放置在距離擴散體2 m的墻角處，聲壓級位置室內(nèi)均勻布置6個測點。測量每個測點的聲壓級，計算聲壓級的標準偏差，與JJF 1143-2006混響室聲學特性校準規(guī)范規(guī)定的混響室室內(nèi)聲壓級的標準偏差限值進行比較。聲源室和接收室內(nèi)聲壓級標準偏差見表2，表3。

表2 聲源室室內(nèi)聲壓級標準偏差

5 結語

1)聲源室背景噪聲為23.6 dB(A計權)，接收室背景噪聲為19.9 dB(A計權)，基本滿足實驗要求。2)聲源室和接收室在100 Hz～315 Hz的混響時間均在1 s～2 s，滿足實驗室要求。3)實驗室內(nèi)聲壓級的標準偏差均符合JJF 1143-2006混響室聲學特性校準規(guī)范的要求。

表3 接收室室內(nèi)聲壓級標準偏差

經(jīng)測試，實驗室的各項聲學性能指標均滿足國家相關標準的要求。但由于實驗室本身條件所限，沒有采用“浮筑結構”，實驗室背景噪聲沒有達到最好。如果采用“浮筑結構”，實驗室背景噪聲還有下降的空間。

[1]GB/T 19889.1-2005/ISO140-3:1995，聲學 建筑和建筑構件隔聲測量第1部分:側向傳聲受抑制的實驗室測試設施要求[S］.

[2]JJF 1143-2006，混響室聲學特性校準規(guī)范[S］.

[3]項端祈.實用建筑聲學[M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1992.

[4]馬大猷.噪聲與振動控制手冊[M］.北京:機械工業(yè)出版社，2002.