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[分享讨论] 声学设计:建筑影音室隔声方法及建筑隔音意义

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发表于 2021年06月28日 21:52 65884 12 来源:视听声学> 分享讨论 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |

大雁南飞 帖主

2021-6-28 21:52

什么是声学隔音
隔音就是阻挡声音传播,主要是怕扰民。一般是指用厚重的建筑材料、密封窗户/门中的任何空气间隙最大程度地减少传入和传出房间的声音。然可以将隔音绝对纳入您的声学处理中,但严格地说隔音不属于声学处理,声学处理仅旨在控制房间内的声音反射,以使录音或放音效果更好。而且隔音基本都需要在房间建筑阶段完成,国内现有的楼房基本可隔音的手段很有限。虽然很多烧友都有被邻居砸门的经历,本文就不详细解释了。
了解了声学的基础知识,那么下一步就是通过声学处理将这些原理应用于您的房间!

一、建筑隔音的意义
隔声是控制噪声的重要措施,效果十分显著。但目前在很多场合对隔声还不够重视,以致对噪声控制不够。例如轻型建筑的隔声已是当前发展建筑事业的主要矛盾,很多轻型墙组成的分户墙其隔声量只有30dB,这与人们对环境的要求相差很远。即使有良好的室内音质设计,如果受到噪声的严重干扰,也将难以获得良好的室内听闻条件。为了保证建筑物的使用功能,保证人们正常生活和工作条件,也必须减弱噪声的影响。因此,控制建筑环境噪声,保证建筑物内部达到一定的安静标准,是建筑声学的另一个重要方面。

1、人们对室内安静程度的要求
例:住宅 [A声级 dB(A)]
1.png
日常:理想水平,室内应<=40dB(A),如果>=50dB (A)会引起居住用户的普遍不满。
睡眠:理想水平,室内应<=35dB(A),如果>=45dB (A)会引起50%居住用户的不满。
2、建筑隔声越来越引起人们的重视
1996年,在南京、无锡、苏州、上海及北京等地调查中,住宅用户对墙面、地面、顶棚、隔热、保温、通风、朝向、采光隔声等住宅品质反映最强烈的是——隔声。
在瑞典,将分户墙做成200mm厚的钢筋混凝土墙,比结构的要求要厚,造价也高,目的是——隔声。
分室轻墙(如石膏板隔断)做成双层结构内填吸声材料的目的是——隔声。
有些建筑的墙和楼板水平连接上做成弹性连接,目的是——隔声。

2.jpg
3、当前建筑隔声中存在的诸多问题
1)、设计问题——建筑选址不合理,材料选用不当、施工存在问题等等。最主要的原因是——建筑师。
2)、材料不合格——墙体材料、楼板、门、窗等等隔声性能不足。
3)、特别是近年来轻型隔墙材料的使用,以及人们生活水平提高后对建筑品质要求提高,提出了建筑隔声的新课题。

二、建筑隔声基础
1、声波传入围护结构的三种途径
1)、经由空气直接传播,即通过围护结构的缝隙和孔洞传播。例如敞开的门窗、通风管道、电缆管道以及门窗的缝隙等。
2)、透过围护结构传播。经由空气传播的声音遇到密实的墙壁时,在声波的作用下,墙壁将受到激发而产生振动,使声音透过墙壁而传到邻室去。
3)、由于建筑物中机械的撞击或振动的直接作用,使围护结构产生振动而发声。
前两种情况,声音是在空气中传播的,称为 “空气传声”。而第三种情况,是振动直接撞击构件使构件发声,这种声音传播的方式称为 “固体传声”,但最终仍是经空气传至接收者。对空气传声与固体传声的控制方法是有区别的。
3.jpg
2、空气声的透射系数与隔声量
1)透射系数τ,定义:τ=E透射/E总
入射声能1/100透过构件,则τ=0.01
入射声能1/1000透过构件,则τ=0.001
2)隔声量R,定义: R=10lg(1/τ) (dB)
τ =0.01 →R=10lg(1/0.01)=20dB
τ =0.001 →R=10lg(1/0.001)=30dB
3)换算关系:已知R,则 image007.gif
4.jpg
5.gif
3、空气声传声的组合隔声量
组合墙=墙+门或窗。对于有门、窗和墙构成的组合墙来说,墙体的隔声量较高,而门窗的隔声能力往往比墙体低得多,这样导致整个围护结构的隔声量大大降低。
E τ=Eτ(墙)+ Eτ(门或窗)
平均τ=(τwSw+ τdSd)/(Sw+Sd)
6.gif
例:某墙隔声量Rw=50dB,面积Sw=20m^2,墙上一门,其隔声量Rd=20dB,面积2m2,求其组合墙隔声量。
解:组合墙平均透射系数为:
τ c =( τwSw+ τdSd)/(Sw+Sd)
其中:Rw=50dB &#61664;τw=10^-5,Rd=20dB &#61664; τw=10^-2
故, τ c=(20×10^-5 + 2×10^-2 )/(20+2)=9.2 ×10^-4
故 Rc=10lg(1/ τ c)=30.4dB
为了提高组合墙的隔声量,在设计围护结构时应遵循等传声量设计原则:
等传声量设计原则:墙上设计有门时,最合理的隔声设计是两者透射量相等。 即τwSw=τdSd。从经济角度来讲,通常,墙的隔声量略大于门即可,最大可不超过10dB。
4、隔声量的频率特性——隔声曲线
同一构件或结构,对不同频率的声波的透射能力不同,隔声量也不同,形成隔声曲线。一般采用100Hz-4000Hz的16个1/3倍频带隔声曲线。
7.gif
5、隔声的测量
1)、空气声隔声测量
8.jpg
R=L1-L2+10lg(S/A)
共测100-3150Hz的16个1/3倍频带的隔声量,得到隔声曲线。
S:被测构件面积
A:接收室吸声量
2)、撞击声隔声测量
撞击声隔绝的复杂性:①对撞击声的激发、传播和辐射等原理虽有一定的研究,但由于问题的复杂性,至今没有满意的结果。②隔绝撞击声的材料发展缓慢,撞击声的控制尚无很好的办法。
一些隔绝措施往往造价很高,难以广泛应用。撞击声隔绝是目前大量民用建筑中噪声隔绝的薄弱环节。
撞击声是建筑空间围蔽结构(通常是楼板)在外侧直接撞击而激法的,但接收的是被撞结构向建筑空间辐射的空气声。为了能比较不同材料和构造方式的楼板对撞击声的隔绝性能,须保证各自的撞击能量和形态是一样的,为此,需使用一个国际标准的打击器。
9.jpg
使用标准打击器打击楼板
Ln=Li-10lg(A0/A)
A:接收室的吸声量
A0=10m^2 (规定的标准)
共测100-4000Hz的17个1/3倍频带的隔声量,得到隔声曲线。
典型墙体构件的Rw(实验室测量值,实际应用时要低3-5dB)
10.png
对于住宅建筑隔墙,国家规定分三级标准:一级:Rw>=50dB,二级:Rw>=45dB,三级:Rw>=40dB

三、单层密致匀实墙的空气声隔绝
单层匀质密实墙是没有孔隙传声,它通过墙体本身的振动。将入射声能的一部分传播到墙体的另一侧去。
1)、单层墙隔声频率特性的一般规律
影响隔声的因素:单位面积质量(面密度)、刚度、材料内阻尼、边界条件等。
11.jpg
2)、 质量定律
在理想情况下,(无刚度、无阻尼、柔顺质量、忽略边界条件),单层墙体隔声量理论推导得到:隔声量R=20lg(f×m0)-48
得到质量定律(mass law):墙体越重空气声隔声效果越好。
(1)面密度增加一倍,隔声量增加6B。
(2)频率增加加一倍,隔声量增加6B。
在实际情况下,在质量控制的频率范围内明显出现质量定律的表现,但比6dB要小,一般地,面密度增加一倍,隔声量增加4-5dB。
3)、吻合效应
墙体在声音激发下会产生受迫振动,振动既有垂直于墙面的也有沿墙面传播的,不同的入射频率或入射角度将产生不同的沿墙面传播的传播速度Cf。然而,不同频率的声波,墙体本身存在沿墙面传播固有传播速度Cb。在某种入射频率和入射角度下,出现Cf=Cb时,将产生“吻合效应”,这时,墙板非常“顺从”地跟随入射声波弯曲,使大量声能透射到另一侧去,形成隔声量的低谷。
声波无规律入射时,每种隔声材料都会在某一频率上发生吻合效应,这一频率被称为“吻合频率”,在隔声曲线上的低谷称为“吻合谷”。
薄、轻、柔的墙体吻合频率高;厚、重、刚的墙体吻合频率低。
12.jpg
13.jpg

四、双层墙的空气声隔声
双层墙体之间的空气间层相当于“弹簧”,具有减振作用。即空气间层会产生一个附加隔声量,其间层厚度超过10cm,隔声量将不增加。
14.jpg

五、轻型墙的空气声隔绝
随着大量的住宅建设与高层建筑的发展,要求建筑的工业化程度越来越高,同时还要求减轻建筑的自重,以满足建筑的高速发展。常用的轻型墙体有:纸面石膏板、圆孔珍珠岩石膏板、加气混凝土板、碳化板等。传统的240mm厚的砖墙,其平均隔声量约为53dB,而现有的轻型墙其平均隔声量为30dB。
提高轻型墙隔声能力的措施:
根据国内外的经验,采用的主要措施与效果如下
1)、将多层密实材料用多孔弹性材料(玻璃棉、岩棉、泡沫塑料)分隔,做成夹层结构。则隔声量比同重量单层墙提高很多。
2)、避免板材的吻合效应引起的谐振,应使各层材料的体(面)密度不同而厚度相同,在质量定律范围内,可以得到较理想的隔声。
3)、当将空气层的厚度增加到7.5cm以上时,在大多数的频带内可以增加隔声量8~10dB。
4)、用松软的吸声材料填充空气间层,一般可以提高轻型墙的隔声量2~8dB.

六、隔声处理实例
对于要求隔声较高的门(30~45dB),在某些场合下,可以采用构造简单的钢筋混凝土门扇,它有足够的隔声能力并能防火,但通常是使用复合结构,这种结构由于阻抗的变化而使声波反射,从而提高了隔声量。
15.jpg
需要经常开启的门,门扇重量不宜过大,门缝也较难密封。为了达到较高的隔声量,可以设置所谓“声闸”来提高其隔声能力。
隔声窗时,首先要保证窗玻璃有足够的厚度,层数应在两层以上,同时,两层玻璃不应平行,以免引起共振。为了避免隔声窗的吻合效应,双层玻璃的厚度应不相同。

七、撞击声隔声的处理措施
振源撞击楼板,楼板受迫振动而发声;同时由于楼板与四周墙体的刚性连接,将振动能量沿结构向四处传播,导致其它结构也辐射声能。
改善楼板隔绝撞击声的性能。其主要措施有三:
1)、在楼板面层处进行处理,使撞击声能减弱,以降低楼板本身的振动。
2)、在楼板面层受撞击产生振动后,使面层与结构层之间进行减振而减弱振动的传播,并使振动不致传给其他刚性结构。
3)、当楼板整体已被撞击而产生振动时,则可用空气声隔绝的办法来降低楼板产生的固体声。
16.jpg

八、其他的隔声结构
1)、隔声间
在噪声强烈的环静内建造隔声性能良好的小室,对工作人员的听力进行保护,这种隔声设施是隔声间。隔声间不但要考虑隔声性能,还要考虑到观察方便、出入方便、不影响车间内正常运输、以及房间内供电、通风等。
一般隔声间外墙用隔声性能较好的材料或结构,如砖、混凝土、纸面石膏板墙等,观察部分使用隔声窗,进出部分使用隔声门或吸声迷道等。隔声间室内一般使用较多吸声材料,如穿孔吸声板吊顶、软包墙面、以及吊挂空间吸声体等。
17.gif
2)、隔声屏障:
是用来遮挡声源和接受点之间的直达声。常用在街道两侧,对刺耳的高频最为有效,而降低高频声,人的主观感觉最为明显。
其原理是在屏障后形成“声影区”,对低频由于波长较长,绕射作用,隔声效果较差。
另外,在设计声屏障 时,从经济方面考虑,声屏障自身的隔声量只要比隔声降噪量大10dB即可。
如果在声屏障超向声源的一面铺加一层吸声材料,并尽量靠近声源,会提高隔声效果。
18.jpg
19.jpg
3)、隔声罩:
采用隔声罩来隔绝机器设备向外辐射的噪声,是在声源处控制噪声的有效措施。隔声罩外层常用1-2mm厚的钢板制成。内涂阻尼漆、沥青等阻尼层,目的是防止吻合效应和钢板低频共振。为了提高降噪效果,内层再铺一层吸声材料(如玻璃棉、微穿孔板等)。机器和隔声罩之间需要留有空隙,机器和隔声罩支撑之间、隔声罩与基础之间应加入减振器。

九、房间噪声的降低值
噪声通过墙体传至邻室的声压级为L2,而发声室的声压级为L1,两室声压级差为
D=L1-L2。D的大小首先取决于隔墙的隔声量R,而且还与接收室的总吸声量、隔墙的面积S有关,关系为:D=R+10LgA-10LgS=R+10LgA/S     dB
通过以上公式,一方面在隔墙隔声量R已知的情况下可以预测隔墙房间噪声的降低量D,另一方面,为了满足“允许噪声”的条件下,应采用何种隔声量的隔墙。由以上公式可以得到,在D被认为是已知的条件下,有:R=D-10LgA/S
这是选用隔墙隔声降噪的一个基本公式。


隔音基本措施
(1)弹性面层处理
在楼板表面铺设柔软材料(地毯/软木板/橡胶垫/塑料地面等)减弱撞击楼板的能量,从而减弱楼板本身的震动。这种处理面层的措施,一般对降低高频声的效果最显著。
(2)弹性垫层处理
在楼板结构层与面层之间做弹性垫层,以降低结构层的震动,注意这种楼板在面层和墙的交接处,也要采用隔离措施,以免引起墙体的震动。
(3)楼板做吊顶处理
吊顶的作用主要是解决空气声的隔离,如采用弹性连接,则隔声能力可以提高。

单层均质密实墙的空气声隔绝
(1)单层均质密实墙是没有孔隙传声的,声波入射到墙体上,引起墙体震动,由此将一部分申能传播到墙体的另一侧去,其隔声量与墙体的面密度和入射声波频率有关。
各类砖墙隔声量
(2) 墙的单位面积密度越大,隔声效果越好,这个定律称之为〖质量定律〗,单位面积质量或入射声频率每增加一倍,隔声量增加6db。

原文出处199:城东大头

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peter74824 + 1 + 1 对我有帮助!
QQ_E8C946 + 1 + 1 真佩服,满腹经纶!
小uu + 1 + 1 对于玩影院声学的,非常有指导意义!

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comnd 2

2021-7-6 17:08

网上大神真多,这个太专业了
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江湖浪荡生 3

2021-7-8 16:57

这个好,有效弥补了认知上的一些短板
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wangtr 4

2021-7-8 17:13

顶,硬货
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cycfire 5

2021-7-15 14:44

这么硬的技术贴属实良心,之后应该能用上,感谢
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1105712407 6

2021-7-17 01:58

这么硬的技术贴属实良心,之后应该能用上,感谢

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hjtshx 7

2021-7-27 19:15

太硬核了....但感觉更需要的是装修公司有这种方案
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19902213105 8

2021-8-14 10:05

看不明白,但不否认楼主你是科学之神~
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peter74824 9

2021-9-2 08:43

先收藏先收藏
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gtxy4869 10

2021-9-2 20:43

先收藏了,以后确实想过搞一下这个玩意儿
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justinfeng11 11

2021-9-3 16:01

太硬核了....看看就行了~
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tomjerry2014 12

2024-5-10 05:13

学习了,谢谢啦
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2585068727 13

2024-5-19 23:47

楼主牛逼哄哄,这贴我收藏点赞了,希望能一直留下
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