对于一个建筑空间,它的围蔽结构受到外部声场的作用或直接受到物体撞击而发生振动,就会向建筑空间辐射声能,于是空间外部的声音通过围蔽结构传到建筑空间中来,这叫做"传声"。传进来的声能总是或多或少地小于外部的声音或撞击的能量,所以说围蔽结构隔绝了一部分作用于它的声能,这叫做"隔声"。传声和隔声只是一种现象从两种不同角度得出的一对相反相成的概念。围蔽结构隔绝的若是外部空间声场的声能,称为"空气声隔绝";若是使撞击的能量辐射到建筑空间中的声能有所减少,称为"固体声或撞击声隔绝"。这和隔振的概念不同,前者最终的是到达接受者的空气声,后者最终的是接受者感受到的固体振动。但采取隔振措施,减少振动或撞击源对围蔽结构(如楼板)的撞击,可以降低撞击声本身。

1、GB/50118-2010《民用建筑隔声设计规范》,自2011年6月1日起实施,是目前最新的建筑隔声标准。

2、GB/T19889.1-2005 声学 建筑和建筑构件隔声测量 第1部分: 侧向传声受抑制的实验室测试设施要求;GB/T19889.3-2005 声学 建筑和建筑构件隔声测量 第3部分: 建筑构件空气声隔声的实验室测量。

3、GB/T8485-2008 建筑门窗空气声隔声性能分级及检测方法。

4、2012年8月1日施行《住宅设计规范》(GB50096-2011)中关于隔声的规定,摘录如下:

3.0.4 住宅设计应满足居住者所需的日照、天然采光、通风和隔声要求。

㈠隔声、降噪。

①住宅卧室、起居室(厅)内噪声级,应满足下列要求:1. 昼间卧室内的等效连续A声级不应大于45dB;2. 夜间卧室内的等效连续A声级不应大于37dB;3. 起居室(厅)的等效连续A声级不应大于45dB。

②分户墙和分户楼板的空气声隔声性能应满足下列要求:1. 分隔卧室、起居室(厅)的分户墙和分户楼板,空气声隔声评价量(RW+C)应大于45 dB;2. 分隔住宅和非居住用途空间的楼板,空气声隔声评价量(RW+Ctr)应大于51 dB。

③卧室、起居室(厅)的分户楼板的计权规范化撞击声压级宜小于75 dB。当条件受到限制时,住宅分户楼板的计权规范化撞击声压级应小于85dB,且应在楼板上预留可供今后改善的条件。

④住宅建筑的体形、朝向和平面布置应有利于噪声控制。在住宅平面设计时,当卧室、起居室(厅)布置在噪声源一侧时,外窗应采取隔声降噪措施;当居住空间与可能产生噪声的房间相邻时,分隔墙和分隔楼板应采取隔声降噪措施;当内天井、凹天井中设置相邻户间窗口时,宜采取隔声降噪措施。

⑤起居室(厅)不宜紧邻电梯布置。受条件限制起居室(厅)紧邻电梯布置时,必须采取有效的隔声和减振措施。

5、《住宅建筑规范》(GB50368-2005)规定。

①住宅应给居住者提供一个安静的室内生活环境,但是在现代城市中大部分住宅的外部环境均比较嘈杂,尤其是邻近主要街道的住宅,交通噪声的影响更为严重。因此,应在住宅的平面布置和建筑构造上采取有效的隔声和防噪声措施,例如尽可能使卧室和起居室远离噪声源,邻街的窗户采用隔声性能好的窗户等。

②楼板的计权标准化撞击声压级不应大于75dB。应采取构造措施提高楼板的撞击声隔声性能。

③空气声计权隔声量,楼板不应小于40dB(分隔住宅和非居住用途空间的楼板不应小于55dB),分户墙不应小于40dB,外窗不应小于30dB,户门不应小于25dB。应采取构造措施提高楼板、分户墙、外窗、户门的空气声隔声性能。

④水、暖、电、气管线穿过楼板和墙体时,孔洞周边应采取密封隔声措施。

⑤电梯不应与卧室、起居室紧邻布置。受条件限制需要紧邻布置时,必须采取有效的隔声和减振措施。

⑥管道井、水泵房、风机房应采取有效的隔声措施,水泵、风机应采取减振措施。

对设备的隔声测试通常需要在搭建好的隔声实验中进行。隔声实验室由声源室、接收室、控制室组成。隔声实验室测试房间包括两间相邻的混响室,一间为声源室,另一间为接收室,两室之间设试件洞口,用以安装试件。根据中国建筑科学研究院环境测控优化研究中心搭建隔声实验台的经验以及相关隔声标准规范的要求通常设置试件洞口尺寸4000×2500mm,面积10平方米,测量门、窗、玻璃等面积小于10平方米的试件,可根据以上标准规定,在试件洞口内构筑符合试件尺寸的安装洞口。为了控制测试房间的背景噪声,抑制侧向传声,准确测量建筑材料及构件的空气声隔声性能,隔声实验室采用"房中房"构造。声源室与接收室之间在结构上完全脱开;声源室、接收室与原基础间设置隔振材料;实验室的新增外墙,声源室、接收室的墙体、地面及顶选用高隔声性能的材料;测试房间的门均采用双道隔声门,作成"声闸",进一步提高门的隔声能力。

声源室、接收室的房间尺寸比例选择合适,使低频段的简振频率尽可能分布均匀。实验室建成后,按照GB/T 19889.1-2005、GB/T 19889.3-2005与GB/T 8485-2008对隔声实验室进行检验,并根据检验结果设置、调整扩散板位置,确定是否需要设置吸声构造降低混响时间等,直至满足上述标准要求。

声源室、接收室内照明采用无噪声灯具;声源室、接收室室内墙面(试件桐口墙面除外)均设置电源插座,插座分两组,一组供测试设备用,一组供电暖气(功率2000W)用。实验室外墙面设置电源插座,供加工试件的电动工具用。

隔声实验室的接收室背景噪声≤20dB(A);测试房间的低频混响时间满足标准要求;房间内声场分布较均匀,避免出现强驻波。

质量定律

如果把单层均匀密实材料的构件(忽略材料的弹性)看作是柔软的,它在受到声波激发时,构件的振幅大小就决定于构件的单位面积质量(称为面密度)、入射声波的声压和频率。构件越重,频率越高,透射波的振幅就越小,构件的隔声效果也越好。阐明这一关系的即为质量定律。

在声波垂直入射时构件的隔声量(Ro)可用下式计算:

Ro=10 lg|pi/pt|2

=10 lg【1+(ωm/2ρc)2】 (dB)

式中pi为入射声压;pt为透射声压;m为面密度;ω为角频率(ω=2πf,f为频率);ρ为空气密度;c为声速。此式即为垂直入射波的质量定律,其实用公式为:

Ro=20 lgm·f-42.5

在无规入射的情况下,对所有方向的入射波进行平均,求出无规入射波的隔声量(R)。其公式为:

R=Ro-10 lg(0.23Ro)

R值较Ro值为小,Ro越大,其差值就越大。

单层墙的隔声量同面密度和频率的关系如图1。

上面所述的是忽略材料弹性的理想情况,实际上隔声构件一般是有一定刚度的弹性板,可因吻合现象而降低隔声量。因此单层均匀密实材料板的隔声特性曲线应如图2所示。图中共振区以下,板的隔声量由弹性的劲度控制。在质量控制区以上产生的临界频率处的低谷,是由吻合效应引起的。

吻合效应

投射于构件板面上的声波速度与板上弯曲速度相一致时产生的现象。如图3所示,设某一时刻斜入射声波a到达板上A点,使板产生振动,经过时间t后,弯曲波到达B点,其波长为λB,传播速度为cB。这时,如声波斜入射的角度θ合适,空气波b以声速c 经同样一段时间t也正好到达B点,即λB=λ/sinθ,则在B点使板受激发因而产生新的弯曲波,恰好同A点传来的弯曲波相吻合,于是使总的弯曲波振幅达到最大。这时,板将向其另一侧辐射大量的声能,在该频率处的隔声量将大幅度下降,而不再符合"质量定律",此即所谓"吻合效应"。吻合效应只发生在临界频率fc处。fc同板的厚度、材料的密度和弹性模量等有关。噪声对人的影响的频率范围主要为100~3150赫,应尽量避免这一范围发生吻合效应。通常,可用硬而厚的板降低临界频率,或用软而薄的板来提高临界频率(图4)。

共振频率

任何隔墙都存在固有的共振频率, 当声波的频率和墙的共振频率一致时,墙体整体产生共振,该频率的隔声量将大大下降。一般地,墙体越厚重,共振频率越低,当共振频率低于隔声评价最低参考频率100Hz时,由于人耳听觉特性对低频不敏感,对隔声量Rw的影响大大降低。

复杂的隔声构件由一些单层构件组成,它在隔声机理上有单层构件的特性,同时又有各种单层构件综合的特性。

双层构件

两个互不连接的单层构件之间有空气层的构件。空气层起着缓冲的弹性作用,但也能引起两层构件的共振。因此,双层构件的隔声量并非两层构件隔声量的叠加。如在空气层中加填多孔性吸声材料,则可减少共振而提高构件的隔声量。因空气层而增加的隔声量在一定范围内同空气层厚度成正比。通常,双层墙比同样重量的单层墙可增加隔声量5分贝左右。

轻型墙

使用的轻墙板有纸面石膏板、圆孔珍珠岩石膏板和加气混凝土板等,单位面积质量大约为十几公斤至几十公斤。240毫米厚的砖墙每平方米为530公斤。按照质量定律,轻墙板是不能满足隔声要求的。因此,要把双层板材隔离开形成空气层,或在空气层中加填吸声材料,或采用不同厚度或劲度的板材使其具有不同的吻合频率,以提高轻墙的隔声量。表列有不同层数的纸面石膏板在有无填充材料情况下,不同频带的隔声改善值。

隔声门窗

门窗结构质量轻,而且有缝隙,因此隔声能力不如墙壁。对于隔声要求较高的门(隔声量为30~50分贝),可以采用构造简单的钢筋混凝土门扇。但通常是采用复合结构的门扇。这种结构的阻抗变化能提高隔声能力。密封缝隙也是保证门窗隔声能力的重要措施。用工业毡做密封材料较乳胶条为佳,尤其是对高频噪声。对隔声要求较高的窗,窗玻璃要有足够的厚度(6~10毫米),至少有两层。两层玻璃不应平行,以免引起共振,降低隔声效果。玻璃和窗框、窗框和墙壁之间的缝隙要封严。在两层玻璃窗之间的周边,应布置强吸声材料,以增加隔声量。在构造上要便于洗擦。图5是各种隔音窗的隔声特性曲线图。为了避免窗玻璃之间产生吻合效应,隔声窗的双层玻璃应有不同的厚度,否则,在临界频率fc处隔声值将出现低谷。

声锁

要使门具有较高的隔声能力,可设置"声锁",即在两道门之间的空间(门斗)内布置强吸声材料。这种措施的隔声能力有时相当于两道门的隔声量。为便于开闭,门扇的重量不宜过大。

组合墙

组合墙是有门或窗的墙。它的隔声量通常要比无门窗的墙低些。因此,不能单纯提高墙的隔声能力。在设计时,应按照"等隔声量"即τw·Sw=τd·Sd的设计原则进行。式中τw和τd分别为平墙和门的透射系数,Sw和Sd为墙和门的面积。因此

即Rw=10 lg(Sw/Sd)×(1/τd)=Rd+10 lg(Sw/Sd)分贝。从上式可知,墙的隔声量只要比门高10分贝左右即可。

在以上各种隔声构件的构造内部使用吸声材料,是利用吸声的特性来增加构件的隔声量。隔声和吸声的本质区别不应混淆。隔声是隔离噪声的传播,尽可能使入射声波反射回去,隔声材料愈沉重密实,隔声性能愈好;吸声是尽可能多地吸收入射声波,让声波透入材料内部而把声能消耗掉,因而一般是多孔性的疏松材料。

国际标准化组织(ISO)建议采用单一值──隔声指数Ia来评价空气声的隔声效果。图7中的标准曲线在100~400赫间为每倍频带增加9分贝,400~1250赫间为每倍频带增加3分贝,1250~3150赫间平直。

在求隔声指数时,先将构件的隔声特性曲线绘制在坐标纸上,再将绘在透明纸上的标准曲线与之重合,并沿垂直方向上下移动,直至满足下列两个条件时为止:①低于标准曲线的任何 1/3倍频带的隔声量与标准曲线的差值不得超过8分贝;②低于标准曲线的各个1/3倍频带的隔声量与标准曲线的差值总和不得超过32分贝。1/3倍频带的中心频率为500赫所对应的隔声量Ia即为隔声指数的读数。

万亩果园

2012年8月20日广州市建委网站透露,为解决万亩果园湿地一期周边快速路带来的噪音问题,华南快速路、新光快速路、科韵路靠近万亩果园的地带都将建隔声屏障。该项目招标已经展开。减噪系列工程完工后,万亩果园只要离开这些道路100米的地方,噪音即可小于55分贝。

万亩果园湿地一期示范区紧靠新光快速路和华南快速路。据了解,目前园区靠近这两条路的地方噪音超过90分贝,有时甚至会达到110分贝,庞大的车流量将会给园区带来严重的噪音污染。

海珠区有负责人此前表示,噪音是万亩果园一期建设时重点考虑的内容之一。他们计划在靠近新光快速路和华南快速路方向堆一些土坡,然后在土坡上移植7~8米的密林,以此来隔绝噪音。

除此之外,昨日开始,广州市建设投资发展有限公司对万亩果园湿地一期周边快速路隔声屏障项目的货物及相关服务采购进行公开招标,选定供货商。该项目包括华南快速路隔声屏障(新滘路-华泰路,长1200米)、新光快速路隔声屏障(南洲立交上桥位-华泰路,双侧,共800米)、科韵路隔声屏障(普通隔音屏,位于科韵路南段的跨南环高速公路跨线桥上,单侧,约387m)共三个子项。招标内容包括万亩果园湿地一期周边快速路隔声屏障的供货、测试、质量保证、缺陷修补及其他相关技术服务等的采购及相关服务工作。招标控制价为1084.40万元。

海珠区负责人表示,经过改造后,园区内靠近新光快速路和华南快速路等快速路的地方的噪音可控制在60分贝左右,只要离开道路100米的地方,噪音即可小于55分贝。

高架挨住宅楼

随着合肥城市高架道路发展速度的加快,城市高架交通噪声影响引发的环境投诉日益增多。记者从合肥市环保局获悉,该局要求已有噪声敏感建筑物,或者虽未建成但已规划建设的敏感建筑物的路段建设城市高架的要设置隔声屏障(含匝道)。

据悉,噪声敏感建筑包括住宅、医院、学校等,对隔声屏障的要求是隔声屏障的长度为敏感点建筑物向高架垂直投影并向两侧各外延不少于10米;相邻敏感建筑物之间的距离小于50米的,声屏障应连接贯通。

在城市高架两侧建设环境敏感建筑物的,项目建设单位除应按照高架环评文件计算的退让距离进行退让,需增设隔声屏障的,项目建设单位应当按照环评文件和批复要求,出资在城市高架两侧设置隔声屏障。此外,对未落实污染防治措施的城市高架和高架路段两侧建设环境敏感点的建设项目,不予批准竣工环保验收。