淺談建筑聲學(xué)施工中幾個(gè)值得注意的問題——海巖聲學(xué)

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        導(dǎo)語(yǔ)

　　建筑聲學(xué)施工工藝的高低和施工質(zhì)量的優(yōu)劣是工程成敗的關(guān)鍵，從某種意義上來說它比建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)更為重要。中國(guó)不少的建筑設(shè)計(jì)院、專業(yè)設(shè)計(jì)公司，在建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)領(lǐng)域有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出了許多音質(zhì)優(yōu)秀的錄音室、演播室、聽音室、電影院、劇院、體育館等。但是，由于許多建筑施工單位沒有從事建筑聲學(xué)施工這方面的工作經(jīng)驗(yàn)，也不懂得聲學(xué)施工工藝，所以很難保證聲學(xué)施工質(zhì)量，以致有些重大聲學(xué)工程的聲學(xué)環(huán)境也未能滿足使用要求。

　　建筑聲學(xué)是室內(nèi)聲學(xué)的基本條件，它包括隔聲、隔振、降噪和音質(zhì)控制。一般聲學(xué)房間出現(xiàn)隔聲指標(biāo)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求主要涉及三個(gè)因素:

　　( 1 ) 孔洞與縫隙;

　　( 2 ) 隔振與隔聲;

　　( 3 ) 管道隔振與隔聲。

　　孔洞與縫隙

　　聲學(xué)房間如果在砌墻時(shí)沒有做到滿漿、密縫，墻體上出現(xiàn)縫隙和孔洞，當(dāng)聲波的波長(zhǎng)比孔洞尺寸小得多時(shí)，聲波會(huì)從孔洞中直接穿過并保持原來的波形繼續(xù)傳播，另外聲波還會(huì)繞過孔洞的邊緣進(jìn)入墻立面的背后傳播，這將大大降低墻體的隔聲量。

　　采用石膏混合砌塊、加氣混凝土磚、膨脹珍珠巖板材料的輕型墻體，密度大多在 60 ～ 100 kg /m2，隔聲量為 35 ～40 dB。單層重墻，如 120 磚墻、100 厚混凝土墻板等，面密度在 250 kg /m2 左右，隔聲量在 45 dB左右。240 磚墻、200 厚混凝土墻的面密度超過 500kg /m2 隔聲量可達(dá) 50 ～55 dB 左右。

　　隔聲量一般可以粗略地理解為墻體兩邊聲音分貝數(shù)的差值，但絕對(duì)不是差值這樣簡(jiǎn)單。例如，一面墻體上有細(xì)小孔洞或縫隙，能透射過入射聲能的1%時(shí)，墻體的隔聲量并不是入射聲級(jí)的 99%，而是 20dB。即入射聲級(jí)是 50 dB 時(shí)，隔掉的是 20 dB; 入射聲級(jí)是80 dB 時(shí)，隔掉的也是 20 dB。隔聲量?jī)H僅是20 dB，由于墻上有縫隙和孔洞，大大降低了墻體本身的隔聲性能。所以有聲學(xué)要求的房間在砌墻時(shí)，砌塊之間不得留有縫隙或孔洞，必須做到滿漿滿縫，那種用玻璃棉來填縫、堵洞的做法是完全錯(cuò)誤的。

　　隔振與隔聲

　　1) 輕質(zhì)隔墻

　　對(duì)于廣泛采用的輕鋼龍骨石膏板隔墻，板材直接固定在龍骨上時(shí)，受聲一側(cè)板的振動(dòng)會(huì)通過龍骨傳到另一側(cè)板，這種像橋一樣傳遞聲能的現(xiàn)象被稱為聲橋。聲橋越多，接觸面積越大，剛性連接越強(qiáng)，聲橋現(xiàn)象越嚴(yán)重，隔聲效果就越差。在板材和龍骨之間加裝彈性材料墊，并在空腔中填充玻璃棉，對(duì)石膏板墻隔聲有一定的改善。此外，輕鋼龍骨本身剛度比較小，有一定的彈性，對(duì)兩側(cè)板材的聲橋作用要好于矩形截面的木龍骨，輕鋼龍骨石膏板隔墻要比相同構(gòu)造的木龍骨石膏板隔墻隔聲效果好。

　　當(dāng)石膏板隔墻每面為兩層石膏板時(shí)，應(yīng)錯(cuò)縫安裝，接縫必須在龍骨處完成，并進(jìn)行勾縫處理。另外，為了防止石膏板隔墻和原磚墻結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生縫隙，通常安裝龍骨時(shí)先在石膏板墻體四周墊入彈性橡膠條。

　　一般雙層隔聲結(jié)構(gòu)墻，在采用同一種材料時(shí)應(yīng)選用不同的厚度，以避免這兩層出現(xiàn)相同的吻合頻率產(chǎn)生共振。在施工中要特別注意，兩層結(jié)構(gòu)之間不能有剛性連接，有時(shí)就因?yàn)橐活w螺絲或一根鋼筋，就破壞了固體—空氣—固體的雙層隔聲結(jié)構(gòu)，使兩層固體隔層剛性相連，使隔聲量大大降低。尤其是雙層輕質(zhì)結(jié)構(gòu)隔聲墻，相互之間必須相互支撐或連接時(shí)，一定要用彈性構(gòu)件支撐或懸吊，同時(shí)注意兩個(gè)隔墻的空間，不能有縫隙或孔洞相通。

　　2) 雙層重墻

　　對(duì)于一些要求較高的專業(yè)聲學(xué)房間，如錄音室、演播室、視聽室、聲學(xué)測(cè)試室、消聲室等，有時(shí)需要設(shè)計(jì)隔聲隔振雙層重墻。質(zhì)量定律指出材料越重( 面密度或單位面積質(zhì)量越大) 隔聲效果越好。對(duì)于單層實(shí)墻，面密度每增加一倍，隔聲量在理論上增加6 dB。如 120 磚墻，90 厚空心混凝土砌塊、100 厚混凝土墻板等，面密度大于250 kg /m2，計(jì)權(quán)隔聲量 RW 可達(dá)45 dB 左右。240 磚墻、200 厚混凝土墻等面密度超過500 kg /m2 的計(jì)權(quán)隔聲量 RW 可達(dá) 50 ～ 55 dB。

　　計(jì)權(quán)隔聲量 RW 為 76 dB 左右，計(jì)權(quán)隔聲量RW 比連基礎(chǔ)重墻高 12 dB 左右。在斷基礎(chǔ)雙墻施工時(shí)，必須注意雙墻空腔內(nèi)不得有水泥砂漿、磚塊、鋼筋等任何剛性材料的連接。如內(nèi)外墻之間必須要通過線管、水管或通風(fēng)管道時(shí)，應(yīng)做專門的隔聲隔振處理。

　　3) 隔聲吊頂

　　在結(jié)構(gòu)樓板下用金屬減振吊鉤或橡膠減振吊鉤懸掛隔聲板，使樓板與隔聲吊頂柔性隔離

　　隔聲吊頂?shù)闹亓繎?yīng)不小于 25 kg /m2，并在頂棚的空氣層內(nèi)鋪放吸聲材料，如礦棉、玻璃棉等。隔聲吊頂可采用雙層或四層石膏板、硅鈣板、埃特板等密度較大的材料制作。吊頂和四周墻體之間的縫隙應(yīng)采用專用橡膠條密封以免漏聲。金屬減振吊鉤或橡膠減振吊鉤的懸吊點(diǎn)數(shù)目應(yīng)盡可能少，以減少聲橋現(xiàn)象的發(fā)生。吊頂上鋪上一定厚度的多孔吸聲材料，會(huì)使隔聲量有所提高。

　　隔聲吊頂內(nèi)電纜、消防管線穿透隔聲吊頂時(shí)，必須做好隔聲隔振處理，并用密封膠密封，防止漏聲。照明燈具、空調(diào)出風(fēng)口等要做專門的隔聲隔振處理。隔聲吊頂與隔聲墻連接時(shí)，結(jié)合部應(yīng)在隔聲墻上面，隔聲吊頂四周與結(jié)構(gòu)墻之間應(yīng)墊以阻尼材料。

　　4) 浮筑地面

　　在地面板與承重樓板之間配置彈性墊層材料，如減振墊、礦渣棉、玻璃棉氈等材料，使地面板與承重樓板隔離開，這種結(jié)構(gòu)有著良好地隔聲隔振效果，結(jié)構(gòu)樓板和浮筑樓板的總體隔聲性能指標(biāo)計(jì)權(quán)隔聲量RW 可達(dá) 60 dB。

　　浮筑地面施工時(shí)要注意隔振層的防水處理，一般采用1.0~1.5 mm 厚聚氨脂作為防水層，防止在澆筑混凝土板地面時(shí)水泥漿流入隔振層，降低隔振效果。各板接縫應(yīng)封堵嚴(yán)密，接縫盡可能在龍骨處完成。

　　浮筑地面施工工藝流程為: 基層找平—減振墊或減振器定位并用建筑膠固定—鋪放玻璃棉氈或巖棉—鋪放12 mm 厚水泥纖維板—封堵板縫—涂布1.0～1.5mm 厚聚胺脂防水層—鋪放鋼筋網(wǎng)—澆筑混凝土地面。

　　5) 隔音門

　　隔音門需要隨時(shí)開啟，因而它的隔音性能和制作材料與墻體有很大不同，門的隔音不僅依賴于門扇的隔音性能，而且主要受到門扇與門框之間縫隙的嚴(yán)重影響。隔音門既要考慮輕便牢固、開啟靈活、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等素，又要盡量提高門的隔音性能。木質(zhì)結(jié)構(gòu)的門用木板、膠合板、纖維密度板等材料制成的門重量較輕，受空氣濕度的影響較大，門縫隙隨季節(jié)變化，所以隔聲較差。鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)的門以型鋼為框架，鋼板作為門扇面層，門縫加裝密封條，隔音可做到 40 ～50 dB。

　　(6) 隔音窗

　　聲學(xué)房間還有一個(gè)隔音薄弱之處是窗戶。單層8 mm 左右玻璃的隔音量只有 25 dB 左右。玻璃很重，是一種較好的隔聲材料，厚度相同時(shí)，玻璃的隔音量比水泥還大。現(xiàn)在流行采用中空玻璃做隔音窗，其實(shí)中空隔音玻璃比同等厚度普通玻璃的隔音量增加很少。因?yàn)橐话銉蓪硬Ａеg的空氣層厚度不足1 cm，兩層玻璃被密封的空氣緊密地耦合在一起，某些頻率會(huì)發(fā)生共振，因此中空玻璃的隔音效果并不理想，所以認(rèn)為中空玻璃比同樣厚度的普通玻璃隔音性能好很多的觀念是錯(cuò)誤的。

　　有一種夾膠玻璃的隔音性能要高于中空玻璃，它在兩層玻璃之間夾有 5 ～10 mm的透明膠層，當(dāng)聲波入射時(shí)，受聲面玻璃產(chǎn)生振動(dòng)，經(jīng)過透明膠質(zhì)層的阻尼作用，衰減后的聲能再傳到內(nèi)層玻璃，這種夾膠玻璃比厚度相同的普通玻璃的計(jì)權(quán)隔聲量 RW 高 5 ～10 dB。

　　管道隔聲與隔振

　　電纜管、消防管線、照明燈具、空調(diào)出風(fēng)口等穿透隔聲吊頂層或隔聲墻體時(shí)，必須做好隔聲隔振處理，每一種管道都有可能成為傳遞聲波的橋梁，就是常說的聲橋。根據(jù)不同用途的管道，分別做專門的隔聲隔振處理。

　　管道穿過隔聲吊頂層或隔聲墻體時(shí)通常采用局部安裝橡膠軟管，使室內(nèi)和室外的管道通過橡膠軟管柔性連接。

　　實(shí)踐表明，室內(nèi)與室外采用兩根軟管的隔振方法比采用單根軟管隔振方法平均隔聲量可提高藝術(shù)感染力大大增強(qiáng)，并具有模仿高胡、二胡、中胡、板胡和提琴等弦樂音色的性能。近年來，電子線路越來越廣泛地用于改良民族樂器中，在 CPRSABS 數(shù)據(jù)庫(kù)中，由各種民族樂器改良的電聲民族樂器專利申請(qǐng)也呈上升趨勢(shì)，出現(xiàn)了電子笛( CN2206488Y) 、電子箏( CN102097091A) 、電子中阮( CN102097089A) 、電子琵琶( CN10209708)

　　總結(jié)

　　建造一個(gè)聲學(xué)環(huán)境優(yōu)良的房間，必須進(jìn)行專門的建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)，在專業(yè)建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的前提下，下一步就是專業(yè)的聲學(xué)施工。現(xiàn)場(chǎng)施工人員要懂得聲學(xué)施工技術(shù)和施工工藝，從砌墻開始，就要按聲學(xué)施工要求嚴(yán)格把關(guān)，密縫堵洞。而按聲學(xué)設(shè)計(jì)要求選用各種專用的施工材料和器具，這是建筑聲學(xué)工程成功的另一個(gè)重要保障。

　　相關(guān)問答：

　　問：噪聲工程需要注意哪些方面，在哪里能做呢?

　　答：面對(duì)日益嚴(yán)重威脅人類生存環(huán)境的噪聲污染，噪聲控制七大技術(shù)-吸聲、消聲、隔聲、隔振、阻尼、個(gè)人防護(hù)、建筑布局，得到重大的發(fā)展。

　　吸聲

　　標(biāo)志著近代聲學(xué)開始的著名的賽賓公式以及艾潤(rùn)-努特生公式加上室內(nèi)波動(dòng)理論、幾何聲學(xué)可以精確地計(jì)算和設(shè)計(jì)任何室內(nèi)吸聲減噪工程。而在世界范圍內(nèi)多孔吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)。如超細(xì)玻璃棉、礦棉、巖棉、聚胺脂泡沫塑料、木絲板、甘蔗板、珍珠巖板、石棉蛭石板、加氣混凝土、吸聲磚以及各種共振吸聲結(jié)構(gòu)、共振復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)一批批的開發(fā)出來，并很快地應(yīng)用于建筑聲學(xué)音質(zhì)控制工程和噪聲控制工程。使得室內(nèi)吸聲減噪如魚得水。這里，值得指出的是馬大猷教授對(duì)微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的理論研究，并將其應(yīng)用了火箭發(fā)射工程。在吸聲結(jié)構(gòu)的領(lǐng)域中開拓了新的陣地。

　　消聲

　　別洛夫和賽賓奠定了基礎(chǔ)，而六、七十年代之后，國(guó)內(nèi)外研制出大量實(shí)用的系列化的阻性消聲器、抗性消聲器以及阻抗復(fù)合消聲器。方丹群與孫家其、潘敦銀推導(dǎo)出微穿孔消聲器的理論公式，并通過實(shí)驗(yàn)研究給出對(duì)微穿孔消聲器和阻性消聲器中氣流速度與消聲量的關(guān)系。研制出多種微穿孔板消聲器和復(fù)合消聲器，并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。章奎生研制成功的盤式消聲器及其它消聲器，不僅大量應(yīng)用在工程中，而且很快地變成系列化產(chǎn)品。任文堂、姜鵬明等研制成功的汽車消聲器則成功地成為中國(guó)汽車行業(yè)的配套商品。馬大猷、李沛滋等對(duì)小孔噴注消聲器進(jìn)行了卓有成效的理論研究工作。眾多的聲學(xué)工作者和工程師不僅將這項(xiàng)新技術(shù)應(yīng)用到工程實(shí)踐，并成為系列化產(chǎn)品。在以上這些工作的基礎(chǔ)上，中國(guó)消聲器實(shí)現(xiàn)了組件化、系列化、商品化。

　　隔聲

　　國(guó)際上在建筑聲學(xué)領(lǐng)域成熟的隔聲理論和實(shí)踐，如隔聲質(zhì)量定律以及一系列經(jīng)驗(yàn)公式，自然而然的成為隔聲技術(shù)的基礎(chǔ)。在中國(guó)，中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑物理研究所對(duì)國(guó)產(chǎn)各種隔聲構(gòu)件進(jìn)行了綜合分析，紿出國(guó)產(chǎn)隔聲構(gòu)件傳遞損失總表。清華大學(xué)對(duì)石膏板等輕型結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了試驗(yàn)研究，探討了層數(shù)、空氣層厚度、龍骨型式、填充料等與隔聲量的關(guān)系。指出提高石膏板隔聲性能的途徑。同濟(jì)大學(xué)聲學(xué)研究所對(duì)上海近千戶的隔聲構(gòu)件進(jìn)行了調(diào)查，提出單層復(fù)合結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)雙層墻。可使隔聲量有所增加，而重量卻可減少三分之一的方案。建研院物理所、電子部十院對(duì)隔聲門進(jìn)行了深入的探討，編制了隔聲門標(biāo)準(zhǔn)圖集。北京市勞動(dòng)保護(hù)科學(xué)研究所、科學(xué)院聲學(xué)研究所、上海交通大學(xué)噪聲、振動(dòng)、沖擊研究室、上海工業(yè)院、中船公司九院、上海機(jī)電設(shè)計(jì)院、清華大學(xué)、上海勞保所等則研制成功在工業(yè)噪聲中的空壓機(jī)、電動(dòng)機(jī)、球磨機(jī)、冷凍機(jī)、燃汽輪機(jī)、多種風(fēng)機(jī)、玉器研磨機(jī)、制釘機(jī)、電鋸琴弦機(jī)的隔聲罩或隔聲間。

　　問：室內(nèi)體育館聲學(xué)設(shè)計(jì)考慮哪些指標(biāo)

　　答：室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括體型和容積的選擇，最佳混響時(shí)間及其頻率特性的選擇和確定，吸聲材料的組合布置和設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)姆瓷涿妫院侠淼亟M織近次反射聲等。

　　聲學(xué)設(shè)計(jì)要考慮到兩個(gè)方面，一方面要加強(qiáng)聲音傳播途徑中有效的聲反射，使聲能在建筑空間內(nèi)均勻分布和擴(kuò)散，如在廳堂音質(zhì)設(shè)計(jì)中應(yīng)保證各處觀眾席都有適當(dāng)?shù)捻懚取Ａ硪环矫嬉捎酶鞣N吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)，以控制混響時(shí)間和規(guī)定的頻率特性，防止回聲和聲能集中等現(xiàn)象。設(shè)計(jì)階段要進(jìn)行聲學(xué)模型試驗(yàn)，預(yù)測(cè)所采取的聲學(xué)措施的效果。

　　建筑聲學(xué)

　　處理室內(nèi)音質(zhì)一方面要了解室內(nèi)空間體型、所選用的材料對(duì)聲場(chǎng)的影響。還要考慮室內(nèi)聲場(chǎng)聲學(xué)參數(shù)與主觀聽聞效果的關(guān)系，即音質(zhì)的主觀評(píng)價(jià)。可以說確定室內(nèi)音質(zhì)的好壞，最終還在于聽眾的主觀感受。由于聽眾的個(gè)人感受和鑒賞力的不同，在主觀評(píng)價(jià)方面的非一致性是這門學(xué)科的特點(diǎn)之一;因此，建筑聲學(xué)測(cè)量作為研究。探索聲學(xué)參數(shù)與聽眾主觀感覺的相關(guān)性，以及室內(nèi)聲信號(hào)主觀感覺與室內(nèi)音質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)相互關(guān)系的手段，也是室內(nèi)聲學(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容。

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