住宅及公共建筑中的低頻噪聲影響及控制
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(shè)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(chǎn)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(shè)備的研發(fā)和推廣,輪胎和發(fā)動機噪聲的控制等都是從噪聲產(chǎn)生的源頭入手降低噪聲。但多數(shù)情況下,噪聲仍然不可避免地產(chǎn)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(shù)。最近接觸的某住宅項目中,有業(yè)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(jié)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(xiàn)出人們對住宅聲品質(zhì)的關(guān)注度在增長,另一方面,因為現(xiàn)階段的建筑法規(guī)對住宅聲環(huán)境的限制不夠嚴格,導(dǎo)致住宅噪聲普遍超過舒適標(biāo)準(zhǔn)[2]。經(jīng)過對上述項目的現(xiàn)場考察測量分析后初步確定:以上現(xiàn)象主要是住宅樓板的撞擊聲隔聲量不足引起的,根據(jù)工程經(jīng)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(jié)構(gòu)之間的剛性連接。而樓下客廳只做了局部吊頂,未作吊頂?shù)牟课怀蔀楦袈暤谋∪醐h(huán)節(jié)。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(chǎn)生的源頭上進行處理。在結(jié)構(gòu)樓板上方,用隔聲氈等材料做墊層,將地面浮筑于基礎(chǔ)之上,同時還應(yīng)斷開地面和墻面之間的剛性連接,防止聲音經(jīng)由墻面或梁柱傳播。這種浮筑構(gòu)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(shè)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(shè)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(gòu)造來降低局部范圍內(nèi)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(huán)境的影響是普遍關(guān)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(jīng)過現(xiàn)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(nèi)噪聲明顯超出住宅內(nèi)聲環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)[3]要求。
造成這一現(xiàn)象的原因有以下幾個方面:其一、聲源的構(gòu)成復(fù)雜,不同車輛在不同工況下產(chǎn)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(gòu)件的低頻隔聲性能普遍較弱。臨干道一側(cè)設(shè)有落地門窗是目前較為普遍的住宅建筑風(fēng)格。這類門窗用5-9mm厚的單層或雙層玻璃構(gòu)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(nèi)惡劣的噪聲環(huán)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(gòu)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(xiàn)為中、低頻噪聲;樓面上的大型空調(diào)設(shè)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(zhì)結(jié)構(gòu)隔聲性能較差,室外噪聲透過屋面進入室內(nèi)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(guī)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(zhì)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(huán)境較為惡劣。如采用不加處理的輕質(zhì)屋面,室內(nèi)噪聲可高于50~55dB以上。另外,在輕質(zhì)屋面的接縫,由于縫隙漏聲,一定程度上降低隔聲性能。室內(nèi)噪聲還有可能更高。
提高輕質(zhì)屋蓋隔聲性能的設(shè)計主要有:增加屋蓋重量、結(jié)構(gòu)分層、內(nèi)增隔聲層、縫隙處理、阻尼處理、隔聲吊頂?shù)取?/p>
(1)增加屋面的重量:將輕質(zhì)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(zhì)屋面的分層結(jié)構(gòu):分層數(shù)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(jié)構(gòu),并在空腔內(nèi)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(nèi)聲音來回反射損耗很大部分的聲能。
(國家體育館輕質(zhì)屋蓋隔聲設(shè)計中,采用九層復(fù)合、雙空腔屋蓋結(jié)構(gòu),面密度不超過60kg/m2,隔聲量高達50dB。)
(3)內(nèi)增隔聲層:一般輕質(zhì)屋面板內(nèi),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(xù)的(采用25cm寬的紙面石膏板將縫隙扣蓋。苑乐箍p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(dǎo)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(nèi)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(zhì)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(yīng),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(dāng)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(cè)板的振動會通過龍骨傳到另一側(cè)板,這種傳聲現(xiàn)象叫聲橋。聲橋會降低構(gòu)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(dāng)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(gòu)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(shè)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(diào)設(shè)備時,適當(dāng)增加樓板厚度和采用浮筑結(jié)構(gòu)都能夠有效地降低結(jié)構(gòu)聲的傳播[6],并增加樓板構(gòu)件的空氣聲隔聲量。
4 結(jié) 語
低頻噪聲影響日常生活工作的事例屢見不鮮,成為當(dāng)今社會一個普遍的問題。低頻噪聲控制不僅是研究工作者和聲學(xué)工程師的重要課題之一,還要結(jié)合法律法規(guī)的推行和滲透、性能優(yōu)異的隔聲隔振產(chǎn)品的研發(fā)和推廣。
參考文獻(略)
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