3.2 吸声材料和隔声材料

3.2.5 建筑维护结构隔声评价标准
3.2.5.1 按《建筑隔声测量规范》(GBJ75-84)测量计算 所需的原始数据
（1）空气声隔声量 RLp1Lp210lgS A
利用质量定律 可估算墙的厚度。
例：为对1000Hz声音的隔声量达到38dB，砖砌的墙体应有多厚？
查表知砖砌体容重为2000Kg/m3， 单位面积重量=厚度×容重
R0=20lgf + 20 lgm -48 38=20lg1000+ 20lg2000h -48
h=0.3m
注
1、增大m并不能无限增加R，声音会侧向透 射，并受吻合效应的影响。
的峰值有所增加； • 薄板表面的涂层，对吸声性能没有影响； • 当使用预制的块状多孔吸声板与背后的空气层组合时，
则将兼有多孔材料和薄板共振结构的吸声的特征。
（2）穿孔板吸声结构
• 亥姆霍兹共振器 • 穿孔板结构的共振频率可用下式估算：
c
P
f0 2 t 0.8dL
• 图3.2-6是根据上式绘制的计算图表，可供以下计算：
L=79.4dB 3—同1，加10mm塑料板 地面
L=55.8dB
材料与结构隔声性能的描述 ：
1、透射系数 E r
越大，隔声越差
E0
2、隔声量 R 10 lg 1
S1S 11SS222 SSnn3
R
10 10
例：墙的面积为20m2，隔声量为50dB ，门的面 积为2m2，隔声量为20dB门，若墙上有门，求它 们综合隔声量。
吸声原理：声能－振动能－热能（声波导致吸声材 料中“空气柱”振动，与边壁产生摩擦而损耗声能， 转化为热能，但也易透声）
吸声特征：吸声中高频
材料实例：矿棉、毛毡、多孔石膏板、纤维板
影响多孔材料吸声特性的主要因素有以下几项： ① 材料对空气的流阻：空气的流阻是空气质点通过材料空隙遇到的阻力。 ② 材料的孔隙率：是指材料中的空气体积和总体积之比。 ③ 材料的厚度：一般来说，增加多孔吸声材料的厚度可以提高其吸声系数，
1、与建筑构件的透射系数有关
2、与建筑构件的表面情况有关 若墙体的一面铺设吸声材料会减弱墙体的振动 3、与墙体的质量有关 墙的质量越大，惯性越大，声波引起的振动越小
4、共振现象
5、吻合现象 当声波以θ角斜入射时，墙板在声波作用下
产生沿板面传播的弯曲波，波速为 c / sinθ 板本身存在固有的自由弯曲波的传播速度，
最小厚度为5cm, 最佳厚度为8～12cm (中频声)
减振作用
(2)、双层墙的固有振动频率
共振频率：
f0
600 L
11
m1 m2
L——空气层的厚度
m1、m2——每层墙的单位面积质量，Kg/m2
可改变 m，L来调节f0
砖墙、混凝土墙m较大， f0 <25 Hz 轻质墙L<3mm,f0 >200Hz,易发生共振
声音的两种透射方式：
1、由噪声源和听闻地点之间的墙壁（屋顶）直接 透射 2、沿围护结构的相连接部件的间接或侧向透射
各部件对声音的 传播取决于部件的 重量、位置、刚度 以及各部件之间的 连接等因素。
墙体的隔声量
工程中： R=L2-L1 L2 、L1：构件两侧的声压级
三、影响声音在建筑材料中透射的主要因素
根据质量定律，轻质墙的m较小，隔声较差。 为提高轻质墙的隔声效果，可采取以下措施：
1、增加空气层厚度到7.5cm以上，隔声量可提高 8~10dB。
2、用多孔材料填充轻质墙体之间的空气层，可显 著提高轻质墙的隔声量。
3、轻质墙体材料的层数、填充材料的种类对隔声 性能都有影响。
3.2.3.4 门和窗
（1）门
3.2.1.2 共振吸声结构
（1）薄膜（薄板）吸声结构
薄膜材料可与其背后封闭的空气层形成共振系统，用以 吸收共振频率附近的入射声能。
共振系统的弹性与膜所受的张力和背后空气层的弹性有 关。
对于不施加拉力的薄膜，其共振频率的计算式为：
f0
1
2
c2 600
ml ml
把板材周边固定在框架上，连同板后的封闭空气层， 也构成振动系统。 系统的弹性除也与空气层有关外，不同之处在于膜的 弹性与所受张力有关，而板则具有刚度。 这种结构的共振频率可用下式计算：
门是墙体中隔声较差的部件，普通门周边的 缝隙也是传声的途径。
普通门的隔声量约为20dB。 为提高门的隔声：
1、增加门的质量，采用实心重型结构。
2、作好门缝的密封处理 在门缝处加橡胶、垫圈等弹性物质。
3、设置“声闸”
设置双层门，并在双层之间的门斗内布置 强吸声材料
（二）、窗 隔声窗是指不开启的观察窗。
解：缝隙、孔洞的τ=1（R=0）
缝隙
窗口
1S1 2S2
2
1S1
S2
6 3 20001000
1
R2
10lg
2
25dB
（2） R10lg1 28dB 102.8
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
SS12 0 .8 12160 213.2 0m2m
缝宽= S /6000 =0.86mm
将缝宽缩小到0.86mm，可将R提高到28dB
3.2.4 楼板隔声
3、吊顶处理 吊顶质量越大，隔声越好，与楼板采用弹
性连接和提高隔声能力。
1—150mm密实钢筋混凝土 楼板
2—木楼板（木龙骨）
3—在空心混凝土板上的浮筑 式木地板
4—空心砖与混凝土楼板浮 筑式地板及吊顶
5—浮筑式厚空心结构楼板
1—25mm井字形混凝土板 L=85dB
2—同1，加10mm塑料板 吊顶
3.2.3 墙体隔声材料
3.2.3.1 单层匀质密实墙
影响声音在建筑物墙体中透射的主要因素：墙体的振动 不仅由直达声波的压力所致，室内的各种反射波也增加了 墙体振动透射的能量。
质量定律：墙体受到声波激发所引起的振动与其惯性 即质量有关，墙体的单位面积重量愈大，透射的声能愈 少。
假定简化条件：假设墙面积是无限大，故可忽略边界 条件的影响，同时认为墙是柔顺的板而不具有刚度，且 各个部分的作用是相互独立的，从而可以忽略墙的弹性 与内应力，墙体的隔声量决定于其单位面积的重量和入 射声波的频率。
解：R 10lg 1
R
10 10
11 0 5 21 0 2
S11S221 81 0 521 0 20.001
S1S2
20
R10lg130dB
3、隔声频率特性和隔声指数
构件的隔声性能
平均隔声量 计权隔声量
计权隔声量 考虑了人耳听觉的频率特性和一 般构件的隔声频率特性
能较好地反映构件的隔声效果，是不同构 件之间有一定的可比性
墙S墙门S门
墙
门S门
S墙
R 墙 1l0 g 1 墙 1l0 g 1 门 S S 门 墙 R 门 1l0 g S S 门 墙
若 R墙4d 0B ,S S门 墙1， 0则 R门3d 0B
同理可计算缝隙对隔声性能的影响
例如：有一1m×2m的窗，其四周出现平均1mm宽的 缝隙，问该窗的最大隔声量应限制为多少？如果要将 此窗的隔声量提高到28分贝，缝隙应减小到多少？
1、声源处：在承重楼板上铺放弹性面层 2、传播途径上：在楼板承重层与面层之间设置弹 性垫层，以减弱结构层的振动。 3、接收点上：在承重楼板下加设吊顶。
三种措施的效果比较：
1、弹性面层处理 对降低高频声效果显著，但材料价格较高
2、弹性垫层处理 注意楼板在面层和墙的交接处采取隔离
措施以免引起墙体振动。
需将吻合频率设计在入射声波的频率范围之外。
可通过改变墙壁的容重和厚度来改变吻合频率 。 采用硬而厚的墙体可降低临界频率， 软而薄的墙体可提高临界频率。
2、若墙体上开孔或缝隙会使墙体的隔声量显 著降低
尽量避免在墙上开孔！
3.2.3.2 双层匀质密实墙
1、双层墙提高隔声量的原因在于 空气间层的作用。 2、影响双层墙隔声能力的因素 (1) 空气层的厚度
尤其是对吸声系数低的中低频提高的比较显著。
④ 材料的密度 ⑤ 材料背后的条件：当多孔吸声材料背后留有空气层时，与该空气层用同样
的材料填满的效果近似，所以可以利用空气层，既提高吸声系数又节省吸声 材料。
⑥ 饰面的影响 ⑦ 声波的频率和入射条件：多孔材料的吸声系数随着频率的提高而增大。
⑧ 吸湿、吸水的影响
为提高窗的隔声能力，可以：
1、采用较厚的玻璃或双层、多层玻璃，为避 免吻合效应，玻璃的厚度不应相同。
2、双层玻璃间留有较大的间距，为避免吻合效 应，玻璃不要平行放置。
3、玻璃安放在弹性材料上，双层玻璃之间沿周 边填放吸声材料
4、注意玻璃与窗框、窗框与墙壁之间的密封。
A—玻璃厚13mm， 空气层厚200mm B—玻璃厚3mm， 空气层厚200mm
C—玻璃厚3mm， 空气层厚100mm
D—13mm厚的单层 玻璃
E—3mm厚的单层玻璃
F—窗户打开
* 门窗和墙的隔声设计
门窗与墙的组合会使墙的隔声变差 设计中使墙的隔声比门窗的隔声高出10~15dB 为合理布置门窗和墙的隔声，通常采用 “等透射法”
* 等透射法 为使透过墙的声能与透过门窗的能量相同，有
通常讲楼板隔声，主要是指隔绝撞击声的性能。撞击声 为固体声，对此尚无行之有效的控制方法，本节只讨论一些 基本问题。
楼板下的撞击声声压级取决于楼 板的弹性模量、密度、厚度等因素。
主要取决于厚度。
L
标准撞击声级与隔声效果成反比，L越
大，隔声性能越差.
首先应对声源进行控制，然后改善楼板隔绝撞击声的性能。
该速度与板的刚度、密度以及自由弯曲波的频 率有关
c 2f 4 D
θ
若声波沿墙面行进的速度正好等于墙板弯 曲波的速度，墙板的弯曲振动达到最大，这时 墙板会非常“顺从”地跟随入射声波弯曲，使 入射声能大量透射到另一侧。
吻合现象只发生在一定频率范围内。 最低的吻合频率称为“临界频率”fc，它与入射 波的频率、板的构造有关
声波无规则入射到有限大的墙板时， 墙的隔声量
R=20lgf m+k=20lg f +20lgm+k
f ——入射声波的频率，Hz m ——墙体的面密度，kg/m2 k——常数，当声波为无规则入射时，k=-48
低频声容易激发墙板振动 高频声不易激发墙板振动
质量定律：墙板的隔声量随质量的增加而增加
墙板的隔声量也随频率的增加而增加
2. 建筑吸声材料具有吸声和建筑装修的功能，在工程设计中必 须依各种使用条件选择最适用的材料。
3.2.2 声音在建筑围护结构中的传播
一、声波在房屋建筑中的传播途径
三种传播途径： 1、由空气直接传播
2、由围护结构的 振动传播
围护结构成为 二次声源
3、固体的撞击或振动的直接作用
声音由空气传播，称为“空气声”或“空气传声” 声音由围护结构受到直接的撞击而发声，称为 “固体声”或“撞击声”
计权隔声量的确定
（1）低于参考曲线的任一1/3倍频程的隔声量， 与参考曲线相应的数值差均不大于8dB
（2）低于参考曲线的任一1/3倍频程的隔声量， 与参考曲线相应的数值差的总和不大于32dB
某材料隔声量R与频率关系曲线
47dB
计权隔声量Rw的标准曲线
500Hz
500Hz处标准曲线对 应的隔声量及为此材 料的计权隔声量
A 对于给定的穿孔板和背后空气层条件，求出主要吸声 范围的共振频率；
B 已知背后空气条件时，可依据要求的吸声频率范围确 定穿孔板的规格；
C 已知穿孔板的规格和要求的吸声频率范围，确定背后 空气层的厚度。
2）微穿孔板
• 把穿孔板的孔径缩小到1mm以下，利用空气质点运动 在孔中的摩擦，就可以有效的吸收声能而无须另加多 孔材料。
f02 1 m 1(lc2K )2 1 m 1(1 .4 l1 0 7K )
其中K值与板的弹性、骨架构造、安装情况等有关。
选用薄膜（薄板）吸声结构时，还应考虑以下几点：
• 比较薄的板，因为容易振动可提供较多的声吸收； • 吸声系数的峰值一般都处在低于200～300Hz的范围； • 在薄板背后的空气层里填放多孔材料，会使吸声系数
• 微穿孔板孔的大小和间距决定最大的吸声系数，板的 构造和它与墙面的距离（即空气层的厚度）决定吸声 的频率范围。
3.2.1.3 其它吸声构造
1. 空间吸声体 2. 吸声尖劈 3. 可变吸声构造 4. 人和家具 5. 空气吸收 6. 开口的吸收
3.2.1.4 吸声材料的选用
1. 确定材料的吸声性能有驻波管法和混响室法，因此，在一些 资料手册中对于同一材料的吸声系数可能不同。
为了消除共振,可在空气层中悬挂或铺设多孔材料.
(3)吻合效应的影响
如果两层墙体材料相同，并且厚度一样， 则他们的吻合临界频率相同，隔声特性曲线 出现的低谷较深。
(4)声桥的影响
双层墙之间的刚性连接称为“声桥” 在建筑施工中应注意避免碎砖、灰浆等落入
空气层中。
轻质墙需考虑两墙板间的支撑点
3.2.3.3 轻质墙