建筑概況

2 標準依據(jù)

1. 《綠色建筑評價標準》GB/T50378-2014

2. 《福建省綠色建筑設計標準》DBJ 13-197-2017

3. 《綠色建筑評價技術(shù)細則》

4. 《民用建筑隔聲設計規(guī)范》GB50118-2010

5. 《建筑隔聲評價標準》GB/T 50121-2005

6. 《建筑聲學設計手冊》

7. 《建筑隔聲設計—空氣聲隔聲技術(shù)》

8. 《聲學手冊》

9. 《噪聲與振動控制工程手冊 》

10. 《建筑聲學設計原理》

11. 《建筑設計資料集》（第二版）第2集

1 評價要求

■《福建省綠色建筑設計標準》DBJ 13-197-2017第5.1.6條規(guī)定：建筑主要功能房間圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)件的隔聲性能設計應符合下列要求：

1 外墻、隔墻、樓板和門窗的空氣聲隔聲性能應符合本標準附錄F的規(guī)定；

2 樓板撞擊聲隔聲性能應符合本標準附錄G中一星級設計要求，樓板撞擊聲隔聲性能設計可參考本標準附錄H選用。

■《福建省綠色建筑設計標準》DBJ 13-197-2017第5.4.8條規(guī)定：應采取合理的隔聲措施提高樓板撞擊聲的隔聲性能，并應符合本標準附錄G中三星級要求的規(guī)定（3分）。

聲音通過圍護結(jié)構(gòu)的傳播，按傳播規(guī)律有兩種途徑。由此可將聲音分為：

1）空氣聲：聲源經(jīng)過空氣向四周傳播的噪聲，如室外交通噪聲。

2）撞擊聲：兩物體相互撞擊產(chǎn)生的噪聲，通過固體來傳播，如樓板上行走的腳步聲。

圖4-1 空氣聲和撞擊聲

通常將隔聲分為兩類：空氣聲隔聲和撞擊聲隔聲。墻、板、門、窗和屏障等構(gòu)件及其組成材料常稱為建筑隔聲材料，對于入射聲波具有較強的反射，使透射聲波大大減小，從而起到隔聲作用。

1.1 空氣聲隔聲

為了表示材料及構(gòu)件的空氣聲隔聲性能，常采用隔聲量R這一指標來體現(xiàn)。

（4.1.1-1）

式中：τ—為構(gòu)件的透射系數(shù)，透射聲能與入射聲能之比。

構(gòu)件的透射系數(shù)越大，則隔聲量越小，隔聲性能越差；反之，透射系數(shù)越小，則隔聲量越大，隔聲性能越好。對于高聲阻、剛性、勻質(zhì)密實的圍護結(jié)構(gòu)，通常越密實的材料對應結(jié)構(gòu)的隔聲性能越好。

1.1.1 質(zhì)量定律

1）理論公式

如果把墻看成是無勁度、無阻尼的柔順質(zhì)量、且忽略墻的邊界條件，則在聲波垂直入射時，可從理論上得到墻的隔聲量的計算式：

（4.1.1-2）

式中：——墻單位面積的質(zhì)量，或稱面密度，kg/m2

——空氣密度，kg/m3

——空氣中的聲速，一般取344 m/s

——入射聲波的頻率，Hz

一般情況下，πmf＞ρ0c，即πmf/ρ0c＞1，上式便可簡化為：

（4.1.1-3）

如果聲波并非垂直入射，而是無規(guī)入射時，則墻的隔聲量為：

（4.1.1-4）

上述公式證明，墻的單位面積質(zhì)量越大，則隔聲效果越好，這一規(guī)律稱為“質(zhì)量定律”，單位面積質(zhì)量每增加一倍，隔聲量可增加6 dB。從上式還可以看出，入射聲波的頻率每增加一倍，隔聲量也可以增加6 dB。下圖表示了質(zhì)量定律直線：

圖4.1.1-1 由質(zhì)量控制的柔性板的隔聲量

由于本式是建立在理論上的許多假定條件下導出的，計算值普遍比實測大，并不符合現(xiàn)場實際情況，所以一般隔聲設計中采用經(jīng)驗公式進行隔聲量計算。

2）經(jīng)驗公式

所有經(jīng)驗公式隔聲量計算值，普遍小于理論公式計算值，并不同程度地接近現(xiàn)場實際情況，接近實測，所以經(jīng)驗公式比理論公式有實用價值。

經(jīng)驗公式都是加進了實踐的因素，即包括實驗室測定、現(xiàn)場測定、主觀評估、判斷等研究成果，它比理論公式接近實際，已不再是完全符合質(zhì)量定律中的假定條件。但這些經(jīng)驗公式的基本變量還是質(zhì)量m，質(zhì)量大小控制隔聲量，所以這類公式還是以質(zhì)量定律為基本理論的隔聲量經(jīng)驗計算式，是理論上的質(zhì)量定律向?qū)嵺`的延伸。

1.1.2 單層勻質(zhì)密實墻體的空氣聲隔聲

單層勻質(zhì)密實墻的隔聲性能和入射聲波的頻率有關(guān)，并取決于墻本身的面密度、勁度、材料的內(nèi)阻尼，以及墻的邊界條件等因素。按照質(zhì)量定律，一定面密度m的構(gòu)件，其隔聲量是隨入射聲波的頻率的提高而提高。但構(gòu)件的隔聲不是在全部聲頻范圍內(nèi)都按質(zhì)量定律控制，還受共振和吻合效應的影響，從而分為三個頻率控制區(qū)，如圖4.1.2-1所示：

圖4.1.2-1 單層勻質(zhì)墻典型隔聲頻率特性曲線

從圖上可知，在不同頻率時（低頻、中頻、高頻），影響隔聲性能的勁度、阻尼、質(zhì)量控制現(xiàn)象。在很低的頻率時，勁度起主要控制作用，隔聲量頻率的降低而增大。隨著頻率的增高，質(zhì)量效應增大，在某些頻率處，可能出現(xiàn)勁度和質(zhì)量效應相抵消而產(chǎn)生的構(gòu)件共振現(xiàn)象。

1.1.3 多層復合板的隔聲性能

現(xiàn)在的節(jié)能建筑一般采取多層復合墻板達到節(jié)能保溫的效果，這同時也可以增加墻體的隔聲性能。多層復合板的隔聲設計要點如下：

（1）多層復合板一般3～5層，在構(gòu)造合理的條件下，相鄰層間的材料盡量做成軟硬結(jié)合形式。

（2）提高薄板的阻尼有助于改善隔聲量。如在薄鋼板上粘貼超過板厚三倍左右的瀝青玻璃纖維或麻絲之類材料，對消弱共振頻率和吻合效應有顯著作用。

（3）多孔材料本身的隔聲能力差，但當這些材料和堅實材料組成多層復合板時，在它的表面抹一層不透氣的粉刷層或粘一層輕薄的材料時，則可提高它的隔聲性能。如5 mm厚的木絲板僅有的18分貝左右的隔聲量，單面粉刷后，隔聲量提高到24分貝左右，雙面粉刷后隔聲量可提高到30分貝左右。幾種隔聲結(jié)構(gòu)隔聲性能的實測結(jié)果如下圖所示：

圖4.1.3-1 改善多孔材料的隔聲特性實例

1.2 撞擊聲隔聲

樓板要承載各種荷載，按照結(jié)構(gòu)強度的要求，自身必須有一定的厚度和重量。根據(jù)隔聲的質(zhì)量定律，樓板必然具有一定的隔絕空氣聲的能力，但是由于樓板與四周墻體為剛性連接，將使振動能量沿著建筑結(jié)構(gòu)傳播。

樓板撞擊聲的隔聲性能可以采用規(guī)范化撞擊聲壓級Ln來評價，依據(jù)《聲學 建筑和建筑構(gòu)件隔聲測量 第6部分：樓板撞擊聲隔聲的實驗室測量》 GB/T 19889.6-2005測量得到規(guī)范化撞擊聲壓級，用下式表示：

（4.2）

式中：—規(guī)范化撞擊聲壓級，單位dB；

—接受室內(nèi)平均撞擊聲壓級，單位dB；

A— 接受室內(nèi)吸聲量，單位m2；

—參考吸聲量，單位m2。

撞擊聲的隔聲性能測量時，采用國際標準化組織ISO 140規(guī)定的標準撞擊器撞擊樓板，樓板下房間測得的聲壓級越低，則表示樓板撞擊聲隔聲性能越好；反之，則表示樓板撞擊聲隔聲性能越差。

2 構(gòu)件空氣聲隔聲量計算過程

先計算構(gòu)件在倍頻程下的空氣聲有效隔聲量，再通過公式法計算獲取空氣聲隔聲計權(quán)單值評價量，進而獲得空氣聲頻譜修正量，最終求得構(gòu)件空氣聲隔聲性能，如下圖：

圖5-1 構(gòu)件空氣聲隔聲量計算過程

根據(jù)以上流程，并結(jié)合墻板與門窗不同的情況，分別對墻板和門窗進行空氣聲隔聲量的計算，并將每一步的計算結(jié)果和最終結(jié)果整理在5.5節(jié)中，而分步計算過程將會在后面小節(jié)中闡述。

1.1 計算條件

建筑聲學相關(guān)標準中對建筑內(nèi)外圍護結(jié)構(gòu)中各類門窗、墻體、樓板、屋頂及地面的隔聲性能做出了明確要求。構(gòu)件隔聲性能與構(gòu)造的材料和做法息息相關(guān)，例如，勻質(zhì)墻體的工程材料和構(gòu)造做法會影響其面密度，從而決定墻體的隔聲性能。

本項目中建筑圍護結(jié)構(gòu)詳細信息可見下表：

表5.1-1 建筑圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)造與材料清單

SEDU提供墻板和門窗在各頻率下的隔聲和吸聲參數(shù)供選擇，如下：

表5.1-2 建筑聲學性能及數(shù)據(jù)來源

1.2 構(gòu)件在倍頻程下的空氣聲隔聲量

1.2.1 墻板各頻程下空氣聲隔聲量

本項目墻板的各頻程下空氣聲隔聲量可以通過質(zhì)量定律計算，或者直接通過構(gòu)造數(shù)據(jù)庫中給出的構(gòu)造隔聲參數(shù)選取合適的空氣聲隔聲量；門窗的空氣聲隔聲量直接參考相關(guān)聲學資料，可從門窗隔聲參數(shù)庫中選取。

符合質(zhì)量定律構(gòu)件的空氣聲隔聲量按下列公式計算：

（5.2.1-1）

式中：R—構(gòu)件的空氣聲隔聲量，dB；

m—構(gòu)件的面密度，kg/m2；

f —入射聲波的頻率，Hz；

當采用構(gòu)件質(zhì)量定律計算時，將構(gòu)件面密度代入上述構(gòu)件空氣聲隔聲量計算公式，即可得墻體各頻率下空氣聲隔聲量；當從構(gòu)造數(shù)據(jù)庫中自定義構(gòu)造隔聲量參數(shù)時，將直接給出該構(gòu)件各頻率下空氣聲隔聲量信息，列入表5.5-1中。

1.2.2 門窗各頻程下空氣聲隔聲量

由于門窗隔聲特性復雜，不適宜參照勻質(zhì)墻體進行公式計算各頻率下隔聲量，本項目參考相關(guān)聲學資料中相近構(gòu)造的門窗的空氣聲隔聲量進行計算，詳見表5.5-2。

1.3 構(gòu)件計權(quán)隔聲量

1.3.1 墻板計權(quán)隔聲量

獲取在各頻率下的隔聲量之后，還需進一步求解其計權(quán)單值評價量，本項目依據(jù) 《建筑隔聲評價標準》GB/T 50121-2005，采用公式法計算計權(quán)單值評價量，以下為計算過程：

現(xiàn)假設隔聲量為X，且Xi為倍頻程的隔聲量，即對應上述有效隔聲量，將上述所得倍頻程下空氣聲有效隔聲量代入公式（5.3.1-1）中，同時參考表5.3.1各頻帶基準值，先給定一個計權(quán)單值評價量的初始值Xw，按公式（5.3.1-1）進行試算得出不利偏差Pi，并判定Pi是否滿足公式（5.3.1-2）小于等于10的要求，在滿足要求的值中取最.大值即為空氣聲隔聲計權(quán)單值評價量，本章節(jié)計算所得組合墻空氣聲隔聲計權(quán)單值評價量結(jié)果列于表5.5-1中。

圖5-2 空氣聲隔聲計權(quán)單值評價量計算流程

不利偏差

的計算公式如下：

（5.3.1-1）

式中：—空氣聲隔聲計權(quán)單值評價量；

表5.3.1中第i個頻帶的基準值；

— 第i個頻帶的隔聲量，精.確到0.1dB。

通過上述公式試算所得計權(quán)單值評價量Xw必須為滿足下式的最.大值，精.確到1dB

（5.3.1-2）

式中：i—頻帶的序號，i=1~5，代表125~2000Hz范圍內(nèi)的5個中心頻率；

表5.3.1 各頻帶基準值 單位：dB

1.3.2 門窗計權(quán)隔聲量

門窗的計權(quán)隔聲量計算與墻板計權(quán)隔聲量（5.3.1節(jié)）計算原理相同，公式法計算計權(quán)單值評價量，計算結(jié)果列于表5.5-2中。

1.4 構(gòu)件空氣聲隔聲頻譜修正量

在得到門或者窗的計權(quán)隔聲量之后需要對頻譜修正量進行計算，頻譜修正量是空氣聲隔聲單值評價量的修正值。

頻譜修正量Cj按下式計算：

（5.4.1）

式中：j— 頻譜序號，j=1或2，1為計算C的頻譜1，2為計算Ctr的頻譜2；

XW— 空氣聲隔聲計權(quán)單值評價量；

— 100~3150Hz的1/3倍頻程或125~2000Hz的倍頻程序號；

Lij —第j號頻譜的第i個頻帶的聲壓級；

Xi — 第i個頻帶的隔聲量，精.確到0.1dB。

頻譜修正量在計算時應精.確到0.1dB，得出的結(jié)果應修約為整數(shù)。根據(jù)所用的頻譜，其頻譜修正量：

— C用于頻譜1（A計權(quán)粉紅噪聲）；

— Ctr用于頻譜2（A計權(quán)交通噪聲）。

表5.4 計算頻譜修正量的聲壓級頻譜

根據(jù)《民用建筑隔聲設計規(guī)范》GB50118-2010中構(gòu)件空氣聲隔聲量頻譜修正的要求，選擇交通噪聲頻譜修正量或粉紅噪聲頻譜修正量，將墻板或門窗在倍頻程下有效隔聲量、計權(quán)單值評價量以及上表中各頻率/頻譜對應聲壓級代入公式（5.4.1）中，即可得頻譜修正量，計算結(jié)果分別列于表5.5-1和表5.5-2中。

1.5 構(gòu)件空氣聲隔聲性能

構(gòu)件的空氣聲隔聲量由單值評價量和頻譜修正量的結(jié)果體現(xiàn)，即將前述構(gòu)件計權(quán)隔聲量與頻譜修正量進行加和之后獲得，數(shù)據(jù)詳見表5.5-1和表5.5-2中。

表5.5-1 墻板空氣聲隔聲性能計算詳表 單位：dB

表5.5-2 門窗空氣聲隔聲性能計算詳表 單位：dB