淺談建筑門(mén)窗幕墻空氣聲隔聲性能分析與設(shè)計(jì)

賀玉妹

【摘要】本文介紹了隔聲量的定義，以及建筑門(mén)窗幕墻空氣聲隔聲評(píng)價(jià)，并基于前兩點(diǎn)內(nèi)容論述了建筑門(mén)窗幕墻的隔聲防噪設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】隔聲量；評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；隔聲設(shè)計(jì)

【中圖分類(lèi)號(hào)】TU112.59

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1671-3362（2018）10-0048-02

在門(mén)窗幕墻的設(shè)計(jì)工作中，我們會(huì)綜合考慮建筑的抗風(fēng)壓、氣密、水密、隔聲和保溫性能，隔聲降噪以往是很容易被忽略的一個(gè)性能，特定情況下它卻最能體現(xiàn)建筑的舒適度。

根據(jù)聲波在建筑物和建筑構(gòu)件中的傳遞方式可分為空氣聲傳聲和固體傳聲，相應(yīng)的隔聲就分為空氣聲隔聲和撞擊聲隔聲?？諝饴暩袈暿抢脡w、門(mén)窗或其他屏障來(lái)隔離噪聲在空氣中的傳播，而撞擊聲隔聲是利用彈性阻尼材料進(jìn)行減低或隔離由撞擊或振動(dòng)而產(chǎn)生的噪音在結(jié)構(gòu)中的傳播。作為建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)使用的門(mén)窗幕墻及其玻璃來(lái)說(shuō)，空氣聲隔聲是評(píng)價(jià)其隔聲性能的主要方面。

1.隔聲量的定義

建筑中的空氣聲傳聲過(guò)程中，入射聲波疏密交替地投射到圍護(hù)結(jié)構(gòu)上，一部分發(fā)生反射現(xiàn)象，一部分被圍護(hù)結(jié)構(gòu)吸收，剩余聲波使得圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的受迫振動(dòng)，一旦受迫彎曲波順著圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳播時(shí)，將引起另一側(cè)空氣做出同樣振動(dòng)，此時(shí)聲音即傳透過(guò)去，由此引出了聲投射系數(shù)的概念τ：

由于隔聲材料及構(gòu)件聲透射系數(shù)的變化范圍很大，用聲透射系數(shù)來(lái)表示隔聲材料及構(gòu)件的隔聲性能很不方便。因此需要采用一種比較簡(jiǎn)單實(shí)用方便的隔聲量R（dB）來(lái)表示材料及構(gòu)件的隔聲性能：

一般均質(zhì)建筑材料的隔聲量R的計(jì)算方法可以根據(jù)入射聲波頻率f（Hz）和材料單位面積質(zhì)量MS計(jì)算。研究表明，均質(zhì)建筑材料隔聲過(guò)程中會(huì)有一部分的隔聲損失量，單向入射聲波的隔聲損失量可取經(jīng)驗(yàn)值42.3dB，實(shí)際情況中聲波的入射是無(wú)規(guī)則的，其隔聲損失量可取經(jīng)驗(yàn)值48dB。

由此可得出：厚且重的圍護(hù)結(jié)構(gòu)相比于薄且輕的圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔聲性能更好，于聲波作用下更難產(chǎn)生振動(dòng)且振幅比較小。高頻聲比低頻聲更難引起結(jié)構(gòu)振動(dòng)，因?yàn)閲o(hù)結(jié)構(gòu)高頻隔聲性能較之低頻更好。一旦圍護(hù)結(jié)構(gòu)固有的自由彎曲波的速度與受迫振動(dòng)而產(chǎn)生的彎曲波速和相互吻合時(shí)，即聲傳透為最大，說(shuō)明此時(shí)隔聲性能最差，通常稱此種現(xiàn)象為吻合谷效應(yīng)，而滿足此效應(yīng)的頻率則被稱之為臨界頻率。

由于門(mén)窗設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和聲音傳播的復(fù)雜性，目前隔聲量不能通過(guò)計(jì)算得出，只能通過(guò)隔聲實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)得來(lái)。不考慮其他因素的理想狀態(tài)下，隔聲量R可以近似為：

2.建筑門(mén)窗幕墻空氣聲隔聲性能分析

對(duì)建筑門(mén)窗幕墻各種性能的專(zhuān)業(yè)分析，都應(yīng)有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判定，隔聲性能亦如此。

2.1建筑門(mén)窗空氣聲隔聲評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

在GB/T 8485-2008《建筑門(mén)窗空氣聲隔聲性能分級(jí)及檢測(cè)方法》中利用隔聲實(shí)驗(yàn)室來(lái)測(cè)得門(mén)窗的隔聲性能，在實(shí)驗(yàn)中考慮了背景噪聲的修正，按GB/T 50121規(guī)定的方法確定了試件的平均計(jì)權(quán)隔聲量Rw、粉紅噪聲頻譜修正量C和交通噪聲譜修正量Ctr。外門(mén)、外窗以“計(jì)權(quán)隔聲量和交通噪聲頻譜修正量之和（Rw+Ctr）”作為分級(jí)指標(biāo)；內(nèi)門(mén)、內(nèi)窗以“計(jì)權(quán)隔聲量和粉紅噪聲頻譜修正量之和（Rw+Ct）”作為分級(jí)指標(biāo)。

2.2建筑幕墻空氣聲隔聲評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

假設(shè)用常規(guī)隔聲實(shí)驗(yàn)室測(cè)得幕墻的平均計(jì)權(quán)隔聲量Rw，但幕墻實(shí)際使用必須要考慮樓層間和兩相鄰房間的側(cè)向傳聲量a，則實(shí)際使用隔聲量R'：

所以常規(guī)隔聲檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)建筑幕墻不適用。建筑幕墻與傳統(tǒng)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)和安裝方法不同，建筑幕墻與建筑門(mén)窗相比，需要檢測(cè)的聲學(xué)性能更多，評(píng)價(jià)指標(biāo)、檢測(cè)參數(shù)與評(píng)價(jià)方法等均完全不同。

目前國(guó)外無(wú)建筑幕墻空氣聲隔聲的專(zhuān)門(mén)標(biāo)準(zhǔn)，但是性能標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了建筑幕墻空氣聲隔聲檢測(cè)的全部?jī)?nèi)容。國(guó)內(nèi)隔聲性能標(biāo)準(zhǔn)中缺少側(cè)向傳聲檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑幕墻空氣聲隔聲性能分級(jí)及檢測(cè)方法》編制工作已啟動(dòng)，這將完善建筑幕墻產(chǎn)品性能評(píng)價(jià)體系。

3.建筑門(mén)窗幕墻的隔聲性能設(shè)計(jì)

科學(xué)的門(mén)窗幕墻隔聲性能設(shè)計(jì)應(yīng)首先對(duì)室內(nèi)外的噪聲進(jìn)行頻譜檢測(cè)，確定主要噪聲源的頻譜特性，再調(diào)整門(mén)窗幕墻的結(jié)構(gòu)和配置，使圍護(hù)結(jié)構(gòu)固有的自由彎曲波的頻率不與臨界頻率一致，避免出現(xiàn)吻合谷效應(yīng)，以滿足在整個(gè)頻譜范圍內(nèi)都有較好的隔聲性能。在長(zhǎng)久的設(shè)計(jì)與檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)中，已經(jīng)積累了很多可以利用的經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行門(mén)窗幕墻的隔聲性能設(shè)計(jì)。

3.1建筑門(mén)窗的隔聲性能設(shè)計(jì)

在對(duì)門(mén)窗進(jìn)行隔聲設(shè)計(jì)時(shí)，玻璃作為占據(jù)70%甚至更大面積的部分應(yīng)首先被考慮。中空玻璃和夾膠玻璃都有優(yōu)異的隔聲性能，夾膠玻璃中夾膠膜的柔性減震作用使之隔聲性能好于中空玻璃，但由于中空玻璃保溫性能更好，可以做成鍍膜玻璃，防結(jié)露性能更好，所以在門(mén)窗設(shè)計(jì)中被更多青睞。中空玻璃由兩片或兩片以上玻璃板壓合而成，中空層具有彈簧作用，但小的中空層使得兩玻璃間的空氣層呈現(xiàn)較強(qiáng)的“剛性”，沒(méi)有起到空氣彈簧作用，喪失了一般雙層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，由于雙層結(jié)構(gòu)存在共振，小的中空距離使共振現(xiàn)象產(chǎn)生在中、低頻，致使隔聲量有所下降。中空層如果太大，在特定周期數(shù)范圍內(nèi)有可能引發(fā)共振等現(xiàn)象，反而不利于隔聲，所以中空玻璃中空層厚度最好控制在9mm-12mm之間，并可在中空層填充傳聲能力弱的惰性氣體。如果內(nèi)外片玻璃厚度不同，可以有效減弱共振現(xiàn)象，所以在玻璃選擇上，不論中空還是夾膠玻璃，都應(yīng)該選擇不同厚度的單玻來(lái)組合使用。當(dāng)然也可以選擇效果更好的真空玻璃，但需要綜合考慮價(jià)格、視覺(jué)效果等問(wèn)題。

其他有效措施有：選擇合適的窗墻比，通常墻的隔聲性能要好于窗；減少聲橋設(shè)計(jì)，比如增加框的腔體數(shù)量；采用三道甚至多道密封、適當(dāng)提高密封膠條壓縮量、增加鎖點(diǎn)來(lái)提高框扇間的密封性；填充高阻流的隔聲材料，提高窗墻間縫隙隔聲性能。

建筑門(mén)窗的隔聲性能不只跟設(shè)計(jì)本身有關(guān)，現(xiàn)有建筑施工條件下，窗與墻體之間縫隙過(guò)大，是聲音傳播到室內(nèi)的有利通道，可以利用附框設(shè)計(jì)來(lái)精確控制門(mén)窗與墻體之間的縫隙，減少聲波的傳透量。

3.2建筑幕墻的隔聲性能設(shè)計(jì)

玻璃幕墻中玻璃占據(jù)了幕墻外立面的絕大部分面積，所以在幕墻設(shè)計(jì)中玻璃的選擇更為重要，但幕墻還要考慮層間不透明面板的大小、組成和厚度，玻璃安裝在框上的方式，玻璃與框之間聲橋的設(shè)計(jì)等。在玻璃選擇上，門(mén)窗的設(shè)計(jì)思路也同樣適用于幕墻設(shè)計(jì)。對(duì)于其他類(lèi)型的幕墻，同樣要注意幕墻面板材料和結(jié)構(gòu)的選擇。

另外，越是提高氣密性隔聲效果就越好，因此幕墻開(kāi)啟扇與結(jié)構(gòu)之間、單元式幕墻板塊連接處應(yīng)取多道密封，幕墻開(kāi)啟扇采用多鎖點(diǎn)為佳。

雙層幕墻的隔聲量會(huì)增加，研究表明，如果兩層幕墻彈性連接，中間空腔100mm厚度時(shí)，其隔聲量可提高5dB。

建筑幕墻與傳統(tǒng)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)安裝方式不同，建筑幕墻安裝于梁、柱、樓板之外，容易引起樓上樓下，兩相鄰房間之間串聲，與傳統(tǒng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)比隔聲差，因此需要關(guān)注幕墻的側(cè)向傳聲處隔聲設(shè)計(jì)。

4.總結(jié)

隨著現(xiàn)代社會(huì)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，噪音問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，嚴(yán)重影響人們的身心健康與生活起居，甚至影響鄰里關(guān)系和睦。隔聲設(shè)計(jì)已成為門(mén)窗幕墻設(shè)計(jì)中不可忽視的部分，更成為門(mén)窗幕墻產(chǎn)品的賣(mài)點(diǎn)。只有兼顧到抗風(fēng)壓、氣密、水密、保溫和隔聲性能的產(chǎn)品才能稱為高性能的產(chǎn)品，才能滿足廣大消費(fèi)者的需求。

參考文獻(xiàn)

[1] GB/T 8485-2008《建筑門(mén)窗空氣聲隔聲性能分級(jí)及檢測(cè)方法》

[2] 劉正權(quán)、彭超、劉海波、董人文主編.《門(mén)窗幕墻及其玻璃空氣聲隔聲性能評(píng)價(jià)指標(biāo)》.門(mén)窗，2009

[3] 楊道訓(xùn)主編.《璃幕墻隔聲防噪設(shè)計(jì)分析》.城市建筑，2015

（作者單位：泰諾風(fēng)保泰隔熱材料有限公司）