建筑概況

2 標準依據

1. 《綠色建筑評價(jià)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(jià)技術(shù)細則》

4. 《民用建筑隔聲設計規范》GB50118-2010

5. 《建筑隔聲評價(jià)標準》GB/T 50121-2005

6. 《建筑聲學(xué)設計手冊》

7. 《建筑隔聲設計—空氣聲隔聲技術(shù)》

8. 《聲學(xué)手冊》

9. 《噪聲與振動(dòng)控制工程手冊 》

10. 《建筑聲學(xué)設計原理》

11. 《建筑設計資料集》（第二版）第2集

1 評價(jià)要求

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

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

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中三星級要求的規定（3分）。

聲音通過(guò)圍護結構的傳播，按傳播規律有兩種途徑。由此可將聲音分為：

1）空氣聲：聲源經(jīng)過(guò)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(guò)固體來(lái)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(lèi)：空氣聲隔聲和撞擊聲隔聲。墻、板、門(mén)、窗和屏障等構件及其組成材料常稱(chēng)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

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

（4.1.1-1）

式中：τ—為構件的透射系數，透射聲能與入射聲能之比。

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

1.1.1 質(zhì)量定律

1）理論公式

如果把墻看成是無(wú)勁度、無(wú)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(shí)，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(chēng)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(jiǎn)化為：

（4.1.1-3）

如果聲波并非垂直入射，而是無(wú)規入射時(shí)，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，這一規律稱(chēng)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(xiàn)：

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(shí)測大，并不符合現場(chǎng)實(shí)際情況，所以一般隔聲設計中采用經(jīng)驗公式進(jìn)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場(chǎng)實(shí)際情況，接近實(shí)測，所以經(jīng)驗公式比理論公式有實(shí)用價(jià)值。

經(jīng)驗公式都是加進(jìn)了實(shí)踐的因素，即包括實(shí)驗室測定、現場(chǎng)測定、主觀(guān)評估、判斷等研究成果，它比理論公式接近實(shí)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(lèi)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)量定律向實(shí)踐的延伸。

1.1.2 單層勻質(zhì)密實(shí)墻體的空氣聲隔聲

單層勻質(zhì)密實(shí)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的構件，其隔聲量是隨入射聲波的頻率的提高而提高。但構件的隔聲不是在全部聲頻范圍內都按質(zhì)量定律控制，還受共振和吻合效應的影響，從而分為三個(gè)頻率控制區，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(xiàn)

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

1.1.3 多層復合板的隔聲性能

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

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

（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(guò)板厚三倍左右的瀝青玻璃纖維或麻絲之類(lèi)材料，對消弱共振頻率和吻合效應有顯著(zhù)作用。

（3）多孔材料本身的隔聲能力差，但當這些材料和堅實(shí)材料組成多層復合板時(shí)，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(shí)，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。幾種隔聲結構隔聲性能的實(shí)測結果如下圖所示：

圖4.1.3-1 改善多孔材料的隔聲特性實(shí)例

1.2 撞擊聲隔聲

樓板要承載各種荷載，按照結構強度的要求，自身必須有一定的厚度和重量。根據隔聲的質(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(dòng)能量沿著(zhù)建筑結構傳播。

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

（4.2）

式中：—規范化撞擊聲壓級，單位dB；

—接受室內平均撞擊聲壓級，單位dB；

A— 接受室內吸聲量，單位m2；

—參考吸聲量，單位m2。

撞擊聲的隔聲性能測量時(shí)，采用國際標準化組織ISO 140規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 構件空氣聲隔聲量計算過(guò)程

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

圖5-1 構件空氣聲隔聲量計算過(guò)程

根據以上流程，并結合墻板與門(mén)窗不同的情況，分別對墻板和門(mén)窗進(jìn)行空氣聲隔聲量的計算，并將每一步的計算結果和最終結果整理在5.5節中，而分步計算過(guò)程將會(huì )在后面小節中闡述。

1.1 計算條件

建筑聲學(xué)相關(guān)標準中對建筑內外圍護結構中各類(lèi)門(mén)窗、墻體、樓板、屋頂及地面的隔聲性能做出了明確要求。構件隔聲性能與構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造做法會(huì )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構詳細信息可見(jiàn)下表：

表5.1-1 建筑圍護結構構造與材料清單

SEDU提供墻板和門(mén)窗在各頻率下的隔聲和吸聲參數供選擇，如下：

表5.1-2 建筑聲學(xué)性能及數據來(lái)源

1.2 構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(guò)質(zhì)量定律計算，或者直接通過(guò)構造數據庫中給出的構造隔聲參數選取合適的空氣聲隔聲量；門(mén)窗的空氣聲隔聲量直接參考相關(guān)聲學(xué)資料，可從門(mén)窗隔聲參數庫中選取。

符合質(zhì)量定律構件的空氣聲隔聲量按下列公式計算：

（5.2.1-1）

式中：R—構件的空氣聲隔聲量，dB；

m—構件的面密度，kg/m2；

f —入射聲波的頻率，Hz；

當采用構件質(zhì)量定律計算時(shí)，將構件面密度代入上述構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；當從構造數據庫中自定義構造隔聲量參數時(shí)，將直接給出該構件各頻率下空氣聲隔聲量信息，列入表5.5-1中。

1.2.2 門(mén)窗各頻程下空氣聲隔聲量

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

1.3 構件計權隔聲量

1.3.1 墻板計權隔聲量

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

現假設隔聲量為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(shí)參考表5.3.1各頻帶基準值，先給定一個(gè)計權單值評價(jià)量的初始值Xw，按公式（5.3.1-1）進(jìn)行試算得出不利偏差Pi，并判定Pi是否滿(mǎn)足公式（5.3.1-2）小于等于10的要求，在滿(mǎn)足要求的值中取最.大值即為空氣聲隔聲計權單值評價(jià)量，本章節計算所得組合墻空氣聲隔聲計權單值評價(jià)量結果列于表5.5-1中。

圖5-2 空氣聲隔聲計權單值評價(jià)量計算流程

不利偏差

的計算公式如下：

（5.3.1-1）

式中：—空氣聲隔聲計權單值評價(jià)量；

表5.3.1中第i個(gè)頻帶的基準值；

— 第i個(gè)頻帶的隔聲量，精.確到0.1dB。

通過(guò)上述公式試算所得計權單值評價(jià)量Xw必須為滿(mǎn)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范圍內的5個(gè)中心頻率；

表5.3.1 各頻帶基準值 單位：dB

1.3.2 門(mén)窗計權隔聲量

門(mén)窗的計權隔聲量計算與墻板計權隔聲量（5.3.1節）計算原理相同，公式法計算計權單值評價(jià)量，計算結果列于表5.5-2中。

1.4 構件空氣聲隔聲頻譜修正量

在得到門(mén)或者窗的計權隔聲量之后需要對頻譜修正量進(jìn)行計算，頻譜修正量是空氣聲隔聲單值評價(jià)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— 空氣聲隔聲計權單值評價(jià)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(gè)頻帶的聲壓級；

Xi — 第i個(gè)頻帶的隔聲量，精.確到0.1dB。

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

— C用于頻譜1（A計權粉紅噪聲）；

— Ctr用于頻譜2（A計權交通噪聲）。

表5.4 計算頻譜修正量的聲壓級頻譜

根據《民用建筑隔聲設計規范》GB50118-2010中構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(mén)窗在倍頻程下有效隔聲量、計權單值評價(jià)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，計算結果分別列于表5.5-1和表5.5-2中。

1.5 構件空氣聲隔聲性能

構件的空氣聲隔聲量由單值評價(jià)量和頻譜修正量的結果體現，即將前述構件計權隔聲量與頻譜修正量進(jìn)行加和之后獲得，數據詳見(jiàn)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(mén)窗空氣聲隔聲性能計算詳表 單位：dB