城市住宅声环境的要求,问题和改善

城市住宅声环境的要求、问题和改善秦佑国（清华大学建筑学院）一、住宅声环境的要求和标准住宅声环境是城市居住环境的重要组成部分。所谓住宅声环境是指住宅内外各种噪声源在住户室内形成的对居住者在生理上和心理上产生影响的声音环境。它直接关系到居民的生活、工作和...     

高架复合道路周边既有住宅建筑降噪隔声改造设计及应用研究

针对高架复合道路周边既有住宅建筑及其声环境的特点,结合既有住宅室内声环境及建筑安全性等要求,以实际工程案例为示范工程,总结高架复合道路周边既有住宅建筑降噪隔声改造的关键技术。基于现场噪声监测及门窗隔声性能试验的结果,给出门窗进行选型表及阳台加固方法,对小区环境提出综合改善措施。经噪声实测分析表明,改造后住宅室内声环境已经达标,居民的居住舒适度得到提高,对今后既有住宅建筑降噪隔声改造提供技术支撑。     

住宅门门底密封条隔声改善性能研究

利用声强法隔声分布检测系统,对6种常见的住宅门门底密封条的隔声改善性能进行了研究。绘制了6种住宅门门底密封条安装前后门的隔声分布图,探讨了安装门底密封条后的漏声影响情况。住宅门门底密封条的隔声改善效果与其密封性能、本身的隔声性能及吸声性能都有关。实验显示,常见住宅门门底密封条的隔声改善效果在2～6 dB,改善效果显著。同时验证了Gomports缝隙透声理论在门下缝隔声漏声中的应用,该理论在中低频都具有较高的准确性,但在共振频率处与实验产生了较大的偏离。     

FE-SEA法对镁合金前围板声传递路径识别与声学包装设计

阐述两子系统互易关系,给出混合FE-SEA法系统方程。利用该方法建立镁合金前围板隔声预测模型,与实验测试结果对比,验证隔声预测模型的可靠性。用FE-SEA法对隔声低谷处模态贡献量进行分析,找出关键参与模态,调取速度振型,识别出前围板声传递路径。通过改变多孔吸声材料及覆盖层厚度,参考降噪效率概念,研究混响声激励下两种典型声学包装ESP(Elastic-Sound Package)、FSP(Foam-Sound Package)在中低频段的TL发现,在260 Hz以下,覆盖层1 mm的ESP2效果最佳,大于260 Hz覆盖层1 mm的FSP2降噪最好。针对不同频段将两种方案用于前围板进行区域声学包装,隔声低谷得到明显改善,其它频段内隔声量提高约2 dB,表明声学包装方案设计可行,可为工程应用提供快、准的隔声措施。     

基于声学超材料的低频隔声模型设计

由于低频声波波长较长且穿透力强、难以衰减,能很轻易地绕过障碍物,所以排除低频声波的干扰一直是声学研究中的一大问题。为了实现对低频波的有效吸收,解决现代生产生活中普遍存在的噪声污染问题,以声学超材料为基础,利用COMSOL有限元软件研究设计一种二维三分量局部共振型超材料模型,对不同频率、不同厚度和不同形状结构的超材料模型隔声效果展开研究。经仿真实验结果验证,模型能够实现对低频声波的吸收,在20～3 000 Hz频率范围内有效降低低频宽频噪声,最大可得到30 dB的声衰减,从而达到良好的低频隔声效果,这项研究对声学的发展有很好的现实价值和发展空间,为民用及军用领域对减振降噪的高需求提供了更多的可能,可在许多不同的应用中发挥作用。     

碳纤维车体地铁列车车内噪声分析

碳纤维材料在减重、强度、可设计性等多个方面具有巨大优势,在轨道交通领域有很大的应用前景。针对国内一种新型碳纤维车体地铁列车,基于试验方法,对比分析碳纤维车体和铝型材车体的车内噪声差异、关键部件的声振特性差异;通过建立车内噪声仿真分析模型,分析碳纤维车体隔声和振动对车内噪声的影响,进而探讨碳纤维车体在轻量化和声学性能优化上的相关问题。研究结果表明:碳纤维车体的车内噪声比铝型材车体的车内噪声高1.6 dB(A);碳纤维车体地板的隔声量比铝型材地板低3 dB,振动加速度级比铝型材地板高3 dB;碳纤维车厢的车内噪声主要受到地板隔声影响;在碳纤维地板上增加5 mm隔声垫可使得其隔声量与铝型材地板相近,此时碳纤维车厢仍可减重20%,但车内噪声则和铝型材车体相当。相关研究成果可以为地铁列车的轻量化设计提供参考。     

水声材料宽带隔声测试方法研究

水声材料声学测试主要包括吸声测试和隔声测试等,在水声工程中,水声材料声学测试具有非常重要的地位。为解决传统自由场方法测试频率下限过高而无法完全满足实际工程应用和研究需要的难题,基于B＆K3560C数据采集分析系统和大型消声水池,提出了一种以脉冲调制的宽带白噪声为测试信号、以组合宽带换能器为发射系统、以虚拟仪器测试技术为基础的新的水声材料宽带隔声测试方法,并用于钢板的水下隔声测试。实测结果表明：在测试频带500Hz～20kHz范围内,平均偏差仅为0.25dB,低频限达到2kHz左右。与常规测试方法相比,该方法在测试效率、测试精度和低频限等方面改善效果明显,且易实现,值得推广。     

基于SEA分析验证的混响箱-消声室实验方法设计及隔声性能研究

不同于以往的理论、经验设计,采用低频段的声固耦合法、中高频段的统计能量法(SEA)对设计的混响声场进行声学分析,提高混响水平。根据虚拟结果建立混响箱实物,置于半消声室内进行测试,混响箱结构本体的噪声衰减量超过50 dB,混响时间达到混响要求,混响场内不同位置声压值差距均小于2 dB,该混响箱设计满足混响声场的要求;将SEA法隔声计算结果与应用混响箱-消声室法对板件的隔声测试结果进行对比,两者吻合良好;因此该实验方法能实现很好的隔声效果。通过该方法可快速对单层板及夹层板件进行隔声测试,发现吻合频率效应对隔声性能影响较大;以上研究对工程应用有较大的参考意义。     

两边支撑声学超材料板的低频宽带隔声性能研究

以电力变压器低频隔声为应用背景,提出了一种结构简单轻质的局域共振声学超材料板,它由在两边支撑框架上紧密粘贴高分子聚合物薄板制成,相比四边支撑超材料板,其具有更加优越的低频隔声能力。在声波垂直入射条件下,采用有限元仿真对其隔声特性进行研究,结果表明在248 Hz处出现了一个明显的隔声峰,隔声量达到了31 dB。为拓宽低频隔声频带,在超材料板上布置质量块,仿真结果表明在152~560 Hz范围内出现了三个密集的隔声峰,最高隔声量达26 dB,从而一定程度上实现宽频隔声效果;同时在120 Hz处出现了一个隔声量为18 dB的隔声峰。最后搭建了基于小型箱体的隔声实验平台,可以发现实验测试结果与仿真结果具有较好的一致性,从而验证了轻质声学超材料板良好的低频宽带隔声性能,说明了两边支撑声学超材料板具有广阔的工程化应用前景。     

基于声学黑洞的复合隔声结构声学特性研究及试验

声学黑洞(Acoustic Black Hole,ABH)能够实现声波的聚集,通过粘贴阻尼层将其聚集的能量耗散,可有效降低声学黑洞复合结构的振动和声波的传递。针对中低频段噪声,设计了声学黑洞复合隔声结构,建立了其隔声量计算模型。研究了声学黑洞复合隔声结构的黑洞数量、黏弹性阻尼层、声学黑洞半径等参数对隔声性能的影响。研究结果表明：在160~1 000 Hz频率范围内,ABH能明显增加复合隔声结构的隔声性能,其传递损失在1/3倍频程内增加了1.9 dB。文中的研究结果为复合隔声结构的设计提供了借鉴。     

绿色建筑双叶结构轻质墙体隔声性能的试验研究

营造健康舒适的室内环境,对室内声舒适性有明确的要求。空气传声途径的隔声是反映建筑物声学质量最重要的物理量,控制建筑室内噪声水平已经成为室内环境设计的重要工作。本文研究了轻质墙体的隔声性能,重点分析了墙体中龙骨的类型、龙骨间距、空腔填充材料类型、填充材料厚度、面板层数和质量等对轻质结构墙体隔声性能的影响。测试结果表明,扩大独立面板尺寸,增大龙骨间距,墙体空腔填充岩棉或玻璃棉,增大面板层数或提高面板质量,避免结构性连接,对于优化改善双叶结构轻质墙体的隔声性能有积极效果。     

机场附近的噪声环境和住宅的隔声改造

对首都机场的飞机机型和机场附近住宅的噪声现状进行监测,采用计权等效连续感觉噪声级和昼夜等效声级对室外的飞机噪声进行综合评估,提出关于机场周围建筑物隔声标准和方法的建议。以首都机场周边某住宅为例进行隔声治理,飞机起飞经过13 s时室内外开关窗的噪声值和室内现场隔声量的测量结果表明,居民对房屋隔声效果反应良好,隔声后改善了居民住宅内的声环境质量。     

常用墙体隔声性能的影响因素及改进措施

墙体空气声隔声性能对室内声环境的舒适程度具有决定性的影响,如何对常用墙体构造进行隔声性能优化,是高品质建筑室内声环境设计的重要工作。文中采用现场测试和COMSOL Multiphysics 5.5计算软件模拟的方法,研究了常用墙体在不同频段下的空气声隔声性能。结果表明,墙体隔声性能的变化趋势符合墙体的质量定律分析,隔声量与墙厚度、面密度之间具有较好的线性关系,计权隔声量随厚度、面密度的增加而增大;墙体隔声性能的优化不宜盲目增加墙体厚度,而是要根据墙体构造的特点和所处的噪声频段进行优化,在混凝土墙体中添加0.3%的聚丙烯纤维和0.5%的聚氨酯吸声材料后,墙体计权表观隔声量可提高1~2 dB,在多孔砖或砌块类的孔洞中填充密度为31.5 kg·m^-3的岩棉,墙体计权表观隔声量可提高4 dB,将轻钢龙骨的单位长度质量从0.82 kg·m^-1增加至1.23 kg·m^-1,石膏板的厚度从12 mm增至15 mm时,墙体计权表观隔声量可提高2~3 dB。     

绿色建筑楼板声学性能优化研究

绿色建筑对建筑健康性、舒适性和环境性提出了更高要求,满足楼板隔声性能要求是其基本的功能要求,但现实设计中却往往不被重视。建筑楼板作为分隔空间的构件,工程中应重视去解决楼板撞击声的隔声问题。以钢筋混凝土住宅楼板为基准,考虑了弹性材料类型、厚度、质量密度、动态刚度以及浮板质量和厚度等因素,给出了不同系列浮筑楼板做法,通过理论分析和试验,研究了其隔声性能的变化。研究结果对于建筑楼板的隔声降噪设计提供了技术支撑和案例经验,对于优化改善建筑隔声性能有积极意义。     

高速列车内地板隔音垫声学特性的研究

通过数值方法,以传递矩阵法建立车内地板声学模型,研究隔音垫不同材料参数和厚度对内地板隔声量的影响,分别考虑了在不同弹性模量、密度、阻尼系数以及随厚度变化的情况下,内地板隔声量的变化规律,然后确定隔声性能优越的隔音垫材料类型和结构型式。结果表明,有、无隔音垫,内地板隔声量的变化较大,铺设1 mm隔音垫与无隔音垫比较,内地板计权隔声量提高约5 dB;另外,隔音垫厚度对整个内地板隔声量影响也较大,隔音垫厚度每增加1 mm,内地板计权隔声量提高1 dB ～3 dB;隔音垫材料参数对整个内地板隔声量影响不大,弹性模态改变一个数量级,阻尼系数相差0.02,内地板隔声量几乎无影响。     

隔声板应用于混凝土阳台栏板隔声改造可行性分析

考虑既有住宅建筑阳台栏板为薄混凝土板可能存在隔声性能不足的风险,在降噪隔声改造过程中,为有效避免资源浪费及增加建筑垃圾,探索采取增设隔声板提升阳台栏板整体隔声性能的可行性。实验设计了3种不同厚度的混凝土板,实验室内测试其增设隔声板前后的隔声量。研究结果显示,随着厚度增加,混凝土板的隔声量有所提高,60~70mm厚混凝土板的交通噪声频谱修正后隔声量达到40dB以上;混凝土板临界频率位于160~250Hz频率范围,在临界频率以上范围基本符合质量定律;增设隔声板可一定程度提高混凝土板的隔声性能,但提升幅度差异性较大,一定范围内,增加混凝土板厚度对隔声性能提升效果较增设隔声板更有效。     

Verification of sound insulation in residential building – the new DIN 4109 / Nachweis des Schallschutzes im Wohnungsbau – die neue DIN 4109

The central sound insulation standard for building in Germany, DIN 4109, was issued in a revised version in July 2016. The calculation procedures described in the standard can now be used to verify constructional sound insulation for masonry buildings with insulated external walls. For other building materials and construction methods, the minimum requirements can be verified, or if required the enhanced requirements. Measurements in completed buildings confirm the results and show that provided the construction materials are suitable and the specialist design is correct, good sound protection is regularly achieved.     

住宅浮筑楼板撞击声改善量试验

弹性材料应用于浮筑隔声楼板中,对于优化改善住宅楼板的撞击声隔声性能有重要意义,其中弹性减振层和浮板质量层的优选是关键技术措施。以发泡橡胶减振垫板和聚氨酯泡沫板为对象,试验、分析了其在不同加载方式下的测试厚度、动态刚度、共振频率、阻尼比等主要性能参数。然后以钢筋混凝土住宅分隔楼板为例,分别以发泡橡胶减振垫板和聚氨酯泡沫板作为弹性减振垫层,浇筑成型不同厚度的浮筑隔声楼板结构,测试其在不同厚度、不同作用时间下的撞击声压级及其变化规律,对比分析了其对住宅楼板撞击声改善量的影响。