建筑隔聲減振與建筑材料

王珊

（天津市建筑設(shè)計院，天津 300074）

一、建筑聲學(xué)與材料：

1人 對聲音的感覺

分貝是一種測量聲音相對響度的單位，是用一個對數(shù)標(biāo)度來表達(dá)聲音或噪音的響亮度，以10作為基數(shù)，對數(shù)標(biāo)度能很好地模仿人類耳朵對聲音的反應(yīng)。一個聲音與另一個聲音結(jié)合時，會產(chǎn)生什么結(jié)果呢？我們都知道60+60=120，但這并不適用于以分貝來表示的聲音，大家要注意到，60分貝加60分貝實際上只等于63分貝。

2掩 蔽效應(yīng)

是指一個較弱的聲音(被掩蔽音)的聽覺感受被另一個較強(qiáng)的聲音(掩蔽音)影響的現(xiàn)象。例如，大家平時之所以都聽不到心跳的聲音，是因為它只有10分貝，而環(huán)境聲音一般都大于30分貝，我們說，心跳的聲音被環(huán)境的聲音掩蔽了。

3聲 音的傳播

聲音的速度由傳播聲音的媒質(zhì)的彈性和密度決定。媒質(zhì)越硬、越輕則速度越快。在大氣中當(dāng)溫度升高時空氣密度下降,彈性增大，所以在空氣中傳播的聲音，當(dāng)溫度升高時速度會增加。聲音的傳播在遇到障礙物時，可以被反射和吸收。

例如，我們在室內(nèi)講話的聲音明顯地比室外響一些，有時還帶有一些余音。這就是由于聲波在室內(nèi)傳播時，遇到空間的障礙物（如墻壁、天花板、地板等）而被反射所產(chǎn)生的。聲音在房間中的傳播為：直達(dá)、二次反射、三次反射……當(dāng)聲波從聲源向其周圍傳播時，其強(qiáng)度隨著距離的增加而逐漸衰減。

在室內(nèi)傳播的有限空間內(nèi)，由于存在墻壁、天花板等物體，聲波將被反射，而產(chǎn)生了混響，混響的概念是由建筑聲學(xué)的創(chuàng)始人賽賓于1898年提出的。由于房間的體積不同，吸音的能力不同，則混響的時間、強(qiáng)度亦不相同。 當(dāng)我們在吸聲少、反射強(qiáng)的房間內(nèi)講話時，感到聲音比較響，但有時也會感到有些含糊不清，這是因為室內(nèi)具有較強(qiáng)的混響聲引起的。我們知道，人耳能分辨出間隔大于50毫秒的兩個聲音。此時，如果直達(dá)聲和前期反射聲比混響聲大得多時，混響聲僅作為前一類聲音的余音，它使聽到的聲音在感覺上有比較渾厚的印象，使音色得到改善。但是如果混響聲比較強(qiáng)，則對后面的聲音起到掩蔽作用，使人感到聲音拖得很長，只聽到"隆隆"聲，而聽不清具體的內(nèi)容，也就是說，降低了聲音的清晰度。不同的建筑空間對混響的要求也不同，如：音樂廳：1.8-2.0秒；劇院：1.4-1.7；多功能廳：1.0-1.3秒；電影院：0.8-1.0秒;高保真影院：0.4-0.6秒......

4吸 聲

聲波通過某種介質(zhì)或射到某介質(zhì)表面時，聲能減少或轉(zhuǎn)換為其他能量的過程稱為吸聲。即聲音接觸到某種材料后，被材料所消耗的現(xiàn)象。

以巴基斯坦為例，該國的工業(yè)委員會頒布了對建筑業(yè)總體指導(dǎo)的規(guī)范性文件《Building code of Pakistan》，在該規(guī)范中，明文規(guī)定，除非特殊的要求，建筑物抗震設(shè)計水平為50 a期限內(nèi)，一般場地條件下，可能遭遇超越概率為10%的烈度值。同時，該規(guī)范將巴基斯坦分為了1、2A、2B、3、4五個分區(qū)，并賦予了不同的地震動峰值加速度，并提供了全國的地震分區(qū)圖，見表2[5]。

吸聲材料：指材料本身具有的吸聲特性。吸聲材料借自身的多孔性、薄膜作用或共振作用而對入射聲能具有吸收作用,是具有較強(qiáng)的吸收聲能、減低噪聲性能的材料。如：玻璃棉、巖棉、密胺泡沫等纖維或多孔材料。

吸聲結(jié)構(gòu)：材料本身可以不具有吸聲特性，但材料制成某種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)后產(chǎn)生吸聲作用。如：穿孔石膏板吊頂?shù)取?/p>

關(guān)于吸聲材料的錯誤認(rèn)識：一是表面粗糙的材料，如拉毛水泥等具有好的吸聲效果；二是內(nèi)部存在大量空洞的材料，如：聚苯、聚乙烯、閉孔聚氨酯等材料具有好的吸聲效果。多孔吸聲材料的吸聲性能與安裝條件密切相關(guān)。當(dāng)多孔吸聲材料背后有空腔時，吸聲性能與該空氣層用同樣的材料填滿的效果類似。尤其是中低頻吸聲性能比材料實貼在硬底面上會有較大提高。

5隔 聲

是指聲波在空氣中傳播時，一般用各種易吸收能量的物質(zhì)消耗聲波的能量，使聲能在傳播途徑中受到阻擋而不能直接通過的措施（RW 計權(quán)隔聲量）。聲波傳入圍護(hù)結(jié)構(gòu)有三種途徑：

（1）空氣。通過空隙、孔洞傳入；

（2）透射。聲波-結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動-再輻射；

（3）撞擊和機(jī)械振動。結(jié)構(gòu)振動-再輻射。單層墻隔聲頻率特性的一般規(guī)律：

（1）質(zhì)量定律：根據(jù)質(zhì)量定律，墻體越重空氣聲隔聲效果越好。面密度增加一倍，隔聲量增加六分貝；頻率增加一倍，隔聲量增加六分貝；實際效果為四到五分貝；

（2）共振：共振在聲學(xué)中亦稱"共鳴"，是指物體因共振而發(fā)聲的現(xiàn)象。如兩個頻率相同的音叉靠近，其中一個振動發(fā)聲時，另一個也會發(fā)聲。在共振頻率上聲能大量透射，墻體越重，共振頻率越低。說到共振的危害時，人們最為熟知和引用得最多的，便是下面這個例子：18世紀(jì)中葉，一隊士兵在指揮官的口令下，邁著威武雄壯、整齊劃一的步伐，通過法國昂熱市一座大橋，快走到橋中間時，橋梁突然發(fā)生強(qiáng)烈的顫動并且最終斷裂坍塌，造成許多官兵和市民落入水中喪生。后經(jīng)調(diào)查，造成這次慘劇的罪魁禍?zhǔn)?，正是共振！因為大隊士兵齊步走時，產(chǎn)生的一種頻率正好與大橋的固有頻率一致，使橋的振動加強(qiáng)，當(dāng)它的振幅達(dá)到最大限度直至超過橋梁的抗壓力時，橋就斷裂了；

（3）吻合效應(yīng)：因聲波入射角度造成的聲波作用與隔墻中彎曲波傳播速度相吻合而使隔聲量降低的現(xiàn)象，叫做吻合效應(yīng)。聲波無規(guī)入射時，每種隔聲材料都會在某一頻率上發(fā)生吻合效應(yīng)，這一頻率被稱為"吻合頻率"。薄輕軟的墻體吻合頻率高；厚重剛的墻體吻合頻率低。

6.隔 振

用專門裝置將工程結(jié)構(gòu)與震源隔離，以減少振動影響的措施。傳遞率是指設(shè)備的振動傳遞給支撐基礎(chǔ)的比率，傳遞率越小隔振效果越好。隔振的類別：

（1）主動隔振：減少振動震源傳至周圍環(huán)境，如通風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)、柴油機(jī)、冷凍機(jī)以及鍛壓沖擊設(shè)備等；

（2）被動隔振：減少環(huán)境振動對物體或設(shè)備的影響，如精密水平儀、干涉儀、激光設(shè)備、電子顯微鏡等。(圖二)

二、目前建筑聲環(huán)境存在的問題：

建筑聲環(huán)境也稱建筑聲學(xué),目前它主要研究的主要內(nèi)容包括：室內(nèi)廳堂音質(zhì)和對噪聲的控制手段。對于新建的建筑,我們面臨很多新問題,其中在聲環(huán)境方面有如下幾個方面:

1劇院，演講廳，音樂廳，電影院，多功能廳和大容積非演出性廳堂的室內(nèi)聲環(huán)境的設(shè)計；

2新建、改擴(kuò)建的住宅、學(xué)校、醫(yī)院、旅館、辦公建筑及商業(yè)建筑等六類建筑中的隔聲、吸聲、減噪設(shè)計；

3采用輕型材料的建筑的隔聲問題；

4室內(nèi)空調(diào)設(shè)備，機(jī)械設(shè)備，電器設(shè)備等產(chǎn)生的噪聲如何控制；

5室外環(huán)境噪聲對人的干擾。

三、建筑的隔聲與減振：

墻體、門窗、樓板、井道、機(jī)房的隔聲與減振。住宅常見的噪聲問題有，一是環(huán)境噪聲問題，來自外界；二是來自于住宅配套設(shè)備，如水泵、空調(diào)、電梯等。

1墻 體

吸聲隔音砌塊是精選天然砂石、水泥和添加劑制成的一種全新高效保溫、隔熱、吸音裝飾砌塊。該類產(chǎn)品不含石棉、玻璃纖維以及其他人造礦物纖維，是綠色環(huán)保型產(chǎn)品?？商嵘ㄖδ埽纳平ㄖ锏穆晫W(xué)環(huán)境，提高人們的工作生活質(zhì)量。因此，可廣泛應(yīng)用于聲學(xué)設(shè)計要求的建筑室內(nèi)外，如：影劇院、音樂廳、大禮堂、博物館、圖書館、畫廊、拍賣行、體育館、健身中心、學(xué)術(shù)廳、購物中心等公共設(shè)施的整體裝飾，以及演播廳、排練廳、播音廳、錄音廳、視聽間及KTV包間、會議室等特殊場所的聲環(huán)境改善。亦可用于工廠、高速公路、鐵路等吸音隔音場所，是近期應(yīng)用較為廣泛的環(huán)保型吸音隔聲材料。

2.門 窗

選用隔聲性能好的產(chǎn)品，在門窗與墻體的縫隙間，加橡膠壓條可增加隔聲效果。

3.撞 擊聲隔聲的處理

（1)面層處理：地毯、木地板等；

（2)浮筑樓板：建筑師在設(shè)計中采用浮筑樓板，會起到很好的隔聲作用；

（3)吊頂：可起到隔聲隔振作用，但即使采用彈性掛件，聲音還會從構(gòu)件或側(cè)墻等處傳遞，因為現(xiàn)在居住建筑的層高較低，吊頂會大幅降低室內(nèi)空間的有效高度，較適宜在公建中采用。

4.電 梯井道、機(jī)房

可在設(shè)備和底座之間做隔振器，組成質(zhì)量彈簧系統(tǒng)；可做橡膠類隔振器，利用橡膠的良好彈性，它的優(yōu)點(diǎn)是，體積小重量輕使用方便、形狀自由，缺點(diǎn)是自身靜態(tài)位移小，不適用較低的干擾頻率機(jī)組和重量特別大的設(shè)備，耐高溫性、耐腐蝕性差、易老化。電梯井道、機(jī)房需要進(jìn)行隔聲、降噪時，可使用防火型吸音隔聲降噪板材，能有效地吸收電梯運(yùn)行過程中產(chǎn)生的噪音，同時又改變了聲源的反射效果，形成隔聲墻效果。（圖三）

四、在設(shè)計中要特別注意：

住宅建筑中的臥室、起居室的允許噪聲級；分戶墻、分戶樓板及分隔住宅和非居住用途空間樓板的空氣隔聲性能；相鄰兩戶房間之間及住宅和非居住用途空間分隔樓板上下的房間之間的空氣聲隔聲性能；外窗（包括未封閉陽臺的門）的空氣聲隔聲標(biāo)準(zhǔn)等均為強(qiáng)制性條文，必須嚴(yán)格執(zhí)行。

結(jié)語

相信隨著時代的發(fā)展，設(shè)計師會越來越重視住宅建筑的隔聲減振設(shè)計，也會有更多的新型建筑材料運(yùn)用其中，使我們的居住和工作環(huán)境更安靜更祥和！

[1]陳慶帥，冀志江，陳繼浩，王靜.輕質(zhì)隔墻體隔聲性能改善途徑的分析[J].新型建筑材料,2011(05).