吸声材料和隔声材料.ppt

吸声和隔声（即防止或减少声能的透射）是创造良好声环境的基本的工程技术措施。,第3.2章 吸声材料和隔声材料,吸声与隔声的区别：原理：吸声在吸上，主要是利用材料的特性将声能转化为其他形式的能量，来达到消耗声能的目的；隔声则是阻隔，通过材料本身的特性增加反射和吸收以减少甚至完全阻隔声音的透射，显然两者是有联系的；目的：吸声主要在于营造良好的音质环境，满足音乐厅、剧院等对场所音质的高要求；隔声的主要目的在于降噪。当然吸声也是能降噪的，但这并非其主要目的。衡量系数：吸收的效果通过吸声系数来反映；隔声的效果通过透射系数反映。,3.2.1 吸声材料（构造）,A 表征特征吸声系数B 取决（影响）因素：1）材料自身特征（密度、湿度、孔隙率等特征）；2）声音性质：频率、入射方向等。3.2.1.1 多孔吸声材料 多孔材料吸声的先决条件是声波能很容易地进入微孔内，因此不仅材料内部，而且材料表面上均有大量连续的微孔，如果微孔被灰尘污垢或抹灰油漆等封闭，其吸声性能会受到不利的影响。,吸声原理：声能振动能热能（声波导致吸声材料中“空气柱”振动，与边壁产生摩擦而损耗声能，转化为热能，但也易透声）吸声特征：吸声中高频材料实例：矿棉、毛毡、多孔石膏板、纤维板,影响多孔材料吸声特性的主要因素有以下几项：材料对空气的流阻：空气的流阻是空气质点通过材料空隙遇到的阻力。材料的孔隙率：是指材料中的空气体积和总体积之比。材料的厚度：一般来说，增加多孔吸声材料的厚度可以提高其吸声系数，尤其是对吸声系数低的中低频提高的比较显著。材料的密度材料背后的条件：当多孔吸声材料背后留有空气层时，与该空气层用同样的材料填满的效果近似，所以可以利用空气层，既提高吸声系数又节省吸声材料。饰面的影响声波的频率和入射条件：多孔材料的吸声系数随着频率的提高而增大。吸湿、吸水的影响,3.2.1.2 共振吸声结构,（1）薄膜（薄板）吸声结构 薄膜材料可与其背后封闭的空气层形成共振系统，用以吸收共振频率附近的入射声能。共振系统的弹性与膜所受的张力和背后空气层的弹性有关。对于不施加拉力的薄膜，其共振频率的计算式为：,把板材周边固定在框架上，连同板后的封闭空气层，也构成振动系统。系统的弹性除也与空气层有关外，不同之处在于膜的弹性与所受张力有关，而板则具有刚度。这种结构的共振频率可用下式计算：其中K值与板的弹性、骨架构造、安装情况等有关。,选用薄膜（薄板）吸声结构时，还应考虑以下几点：,比较薄的板，因为容易振动可提供较多的声吸收；吸声系数的峰值一般都处在低于200300Hz的范围；在薄板背后的空气层里填放多孔材料，会使吸声系数的峰值有所增加；薄板表面的涂层，对吸声性能没有影响；当使用预制的块状多孔吸声板与背后的空气层组合时，则将兼有多孔材料和薄板共振结构的吸声的特征。,（2）穿孔板吸声结构,亥姆霍兹共振器穿孔板结构的共振频率可用下式估算：图3.2-6是根据上式绘制的计算图表，可供以下计算：A 对于给定的穿孔板和背后空气层条件，求出主要吸声范围的共振频率；B 已知背后空气条件时，可依据要求的吸声频率范围确定穿孔板的规格；C 已知穿孔板的规格和要求的吸声频率范围，确定背后空气层的厚度。,2）微穿孔板,把穿孔板的孔径缩小到1mm以下，利用空气质点运动在孔中的摩擦，就可以有效的吸收声能而无须另加多孔材料。微穿孔板孔的大小和间距决定最大的吸声系数，板的构造和它与墙面的距离（即空气层的厚度）决定吸声的频率范围。,3.2.1.3 其它吸声构造,空间吸声体吸声尖劈可变吸声构造人和家具空气吸收开口的吸收,3.2.1.4 吸声材料的选用,确定材料的吸声性能有驻波管法和混响室法，因此，在一些资料手册中对于同一材料的吸声系数可能不同。建筑吸声材料具有吸声和建筑装修的功能，在工程设计中必须依各种使用条件选择最适用的材料。,3.2.2 声音在建筑围护结构中的传播,一、声波在房屋建筑中的传播途径,三种传播途径：,1、由空气直接传播,2、由围护结构的振动传播,围护结构成为二次声源,3、固体的撞击或振动的直接作用,声音由空气传播，称为“空气声”或“空气传声”,声音由围护结构受到直接的撞击而发声，称为“固体声”或“撞击声”,声音的两种透射方式：,1、由噪声源和听闻地点之间的墙壁（屋顶）直接透射,2、沿围护结构的相连接部件的间接或侧向透射,各部件对声音的传播取决于部件的重量、位置、刚度以及各部件之间的连接等因素。,R=L2-L1,L2、L1：构件两侧的声压级,工程中：,墙体的隔声量,三、影响声音在建筑材料中透射的主要因素,1、与建筑构件的透射系数有关,2、与建筑构件的表面情况有关,3、与墙体的质量有关,若墙体的一面铺设吸声材料会减弱墙体的振动,墙的质量越大，惯性越大，声波引起的振动越小,4、共振现象,5、吻合现象,当声波以角斜入射时，墙板在声波作用下产生沿板面传播的弯曲波，波速为,c/sin,板本身存在固有的自由弯曲波的传播速度，该速度与板的刚度、密度以及自由弯曲波的频率有关,若声波沿墙面行进的速度正好等于墙板弯曲波的速度，墙板的弯曲振动达到最大，这时墙板会非常“顺从”地跟随入射声波弯曲，使入射声能大量透射到另一侧。,吻合现象只发生在一定频率范围内。最低的吻合频率称为“临界频率”fc，它与入射波的频率、板的构造有关,3.2.3 墙体隔声材料,3.2.3.1 单层匀质密实墙,影响声音在建筑物墙体中透射的主要因素：墙体的振动不仅由直达声波的压力所致，室内的各种反射波也增加了墙体振动透射的能量。,质量定律：墙体受到声波激发所引起的振动与其惯性即质量有关，墙体的单位面积重量愈大，透射的声能愈少。,假定简化条件：假设墙面积是无限大，故可忽略边界条件的影响，同时认为墙是柔顺的板而不具有刚度，且各个部分的作用是相互独立的，从而可以忽略墙的弹性与内应力，墙体的隔声量决定于其单位面积的重量和入射声波的频率。,声波无规则入射到有限大的墙板时，墙的隔声量 R=20lgf m+k=20lg f+20lgm+k,f 入射声波的频率，Hzm 墙体的面密度，kg/m2k常数，当声波为无规则入射时，k=-48,低频声容易激发墙板振动高频声不易激发墙板振动,质量定律：墙板的隔声量随质量的增加而增加,墙板的隔声量也随频率的增加而增加,利用质量定律可估算墙的厚度。,例：为对1000Hz声音的隔声量达到38dB，砖砌的墙体应有多厚？,查表知砖砌体容重为2000Kg/m3，单位面积重量=厚度容重,R0=20lgf+20 lgm-48,38=20lg1000+20lg2000h-48,h=0.3m,1、增大m并不能无限增加R，声音会侧向透射，并受吻合效应的影响。,需将吻合频率设计在入射声波的频率范围之外。,可通过改变墙壁的容重和厚度来改变吻合频率。采用硬而厚的墙体可降低临界频率，软而薄的墙体可提高临界频率。,2、若墙体上开孔或缝隙会使墙体的隔声量显著降低,尽量避免在墙上开孔！,3.2.3.2 双层匀质密实墙,1、双层墙提高隔声量的原因在于空气间层的作用。,2、影响双层墙隔声能力的因素空气层的厚度 最小厚度为5cm,最佳厚度为812cm(中频声),(2)、双层墙的固有振动频率,共振频率：,L空气层的厚度,m1、m2每层墙的单位面积质量，Kg/m2,砖墙、混凝土墙m较大，f0 200Hz,易发生共振,为了消除共振,可在空气层中悬挂或铺设多孔材料.,可改变 m，L来调节f0,(4)声桥的影响,双层墙之间的刚性连接称为“声桥”,在建筑施工中应注意避免碎砖、灰浆等落入空气层中。,轻质墙需考虑两墙板间的支撑点,(3)吻合效应的影响,如果两层墙体材料相同，并且厚度一样，则他们的吻合临界频率相同，隔声特性曲线出现的低谷较深。,根据质量定律，轻质墙的m较小，隔声较差。,为提高轻质墙的隔声效果，可采取以下措施：,1、增加空气层厚度到7.5cm以上，隔声量可提高810dB。,3、轻质墙体材料的层数、填充材料的种类对隔声性能都有影响。,2、用多孔材料填充轻质墙体之间的空气层，可显著提高轻质墙的隔声量。,3.2.3.3 轻质墙,3.2.3.4 门和窗,（1）门,普通门的隔声量约为20dB。,为提高门的隔声：,1、增加门的质量，采用实心重型结构。,2、作好门缝的密封处理在门缝处加橡胶、垫圈等弹性物质。,门是墙体中隔声较差的部件，普通门周边的缝隙也是传声的途径。,3、设置“声闸”,设置双层门，并在双层之间的门斗内布置强吸声材料,（二）、窗,隔声窗是指不开启的观察窗。,为提高窗的隔声能力，可以：,1、采用较厚的玻璃或双层、多层玻璃，为避免吻合效应，玻璃的厚度不应相同。,2、双层玻璃间留有较大的间距，为避免吻合效应，玻璃不要平行放置。,3、玻璃安放在弹性材料上，双层玻璃之间沿周边填放吸声材料,4、注意玻璃与窗框、窗框与墙壁之间的密封。,A玻璃厚13mm，空气层厚200mm,B玻璃厚3mm，空气层厚200mm,C玻璃厚3mm，空气层厚100mm,D13mm厚的单层玻璃,E3mm厚的单层玻璃,F窗户打开,*门窗和墙的隔声设计,门窗与墙的组合会使墙的隔声变差,设计中使墙的隔声比门窗的隔声高出1015dB,为合理布置门窗和墙的隔声，通常采用“等透射法”,*等透射法,为使透过墙的声能与透过门窗的能量相同，有,同理可计算缝隙对隔声性能的影响,例如：有一1m2m的窗，其四周出现平均1mm宽的缝隙，问该窗的最大隔声量应限制为多少？如果要将此窗的隔声量提高到28分贝，缝隙应减小到多少？,解：缝隙、孔洞的=1（R=0）,缝 隙,窗口,缝宽=S/6000=0.86mm,（2）,将缝宽缩小到0.86mm，可将R提高到28dB,3.2.4 楼板隔声,通常讲楼板隔声，主要是指隔绝撞击声的性能。撞击声为固体声，对此尚无行之有效的控制方法，本节只讨论一些基本问题。,L,楼板下的撞击声声压级取决于楼板的弹性模量、密度、厚度等因素。主要取决于厚度。,标准撞击声级与隔声效果成反比，L越大，隔声性能越差.,1、声源处：在承重楼板上铺放弹性面层,2、传播途径上：在楼板承重层与面层之间设置弹性垫层，以减弱结构层的振动。,3、接收点上：在承重楼板下加设吊顶。,首先应对声源进行控制，然后改善楼板隔绝撞击声的性能。,三种措施的效果比较：,1、弹性面层处理 对降低高频声效果显著，但材料价格较高,2、弹性垫层处理 注意楼板在面层和墙的交接处采取隔离措施以免引起墙体振动。,3、吊顶处理 吊顶质量越大，隔声越好，与楼板采用弹性连接和提高隔声能力。,3在空心混凝土板上的浮筑式木地板,4空心砖与混凝土楼板浮筑式地板及吊顶,5浮筑式厚空心结构楼板,1150mm密实钢筋混凝土楼板,2木楼板（木龙骨）,2同1，加10mm塑料板吊顶 L=79.4dB,3同1，加10mm塑料板地面 L=55.8dB,125mm井字形混凝土板L=85dB,材料与结构隔声性能的描述：,1、透射系数,越大，隔声越差,2、隔声量,例：墙的面积为20m2，隔声量为50dB，门的面积为2m2，隔声量为20dB门，若墙上有门，求它们综合隔声量。,解：,3、隔声频率特性和隔声指数,构件的隔声性能,平均隔声量,计权隔声量,计权隔声量,考虑了人耳听觉的频率特性和一般构件的隔声频率特性,能较好地反映构件的隔声效果，是不同构件之间有一定的可比性,计权隔声量的确定,计权隔声量Rw的标准曲线,某材料隔声量R与频率关系曲线,500Hz,47dB,（1）低于参考曲线的任一1/3倍频程的隔声量，与参考曲线相应的数值差均不大于8dB,（2）低于参考曲线的任一1/3倍频程的隔声量，与参考曲线相应的数值差的总和不大于32dB,500Hz处标准曲线对应的隔声量及为此材料的计权隔声量,3.2.5 建筑维护结构隔声评价标准,（1）空气声隔声量,测量频率范围100-3150Hz，将测量数值按1/3倍频带绘成的曲线为试件空气隔声量频率特性曲线,3.2.5.1 按建筑隔声测量规范(GBJ75-84)测量计算所需的原始数据,现场测试修正后的计算式为：,2 楼板撞击声级,不用隔声量而用标准撞击声级作为评价指标。用标准撞击器撞击楼板，在楼板下的房间内测定其产生的声压级，称之为撞击声压级。,L,标准撞击器,Lpn规范化撞击声压级，dB,A0等效吸声量，规定为10m2,A受声室的总吸声量,Lp1受声室测得的平均撞击声压级，dB,当接收室的吸声量A与A0不同时 的修正值,标准撞击声级与隔声效果成反比，Lp1越大，隔声性能越差.,测量频率范围100-3150Hz，将测量数值按1/3倍频带绘制的曲线为楼板规范化撞击声压级频率特性曲线。,现场测试修正后的计算式为：,3.2.5.2 空气声隔声的单值评价量,把建筑部件自身的隔声性能按照一定的评价标准反映出来。就是将所测得的隔声频率特性曲线，与规定的参考曲线，按一定的方法比较后读取的数值。,具体步骤如下：1、将测得的1/3倍频带隔声量R和标准声压级差DnT，整理成精确至0.5dB的值并绘成曲线。2、将具有相同比例坐标的参考曲线透明纸覆盖上述曲线上，使横坐标的标度对齐。3、将绘有参考曲线的透明纸上下移动，直至各频带不利偏差的总和尽量大，但不超过32dB，或总和不超过32dB,而某一频带的不利偏差已达8dB为止。4、此时参考曲线上的0dB所对应的绘有所测得曲线的坐标纸上纵坐标的dB值，就是所测得试件的空气声隔声评价量，并称为计权隔声量，以Rw表示。,500Hz声音的声压级为“空气声隔声指数”Ia,3.2.5.3 撞击声隔声的单值评价量,将测定的楼板撞击声级的频谱曲线与参考曲线对比，超过参考曲线为不利。,评价条件是最大差值不超过8dB，不利偏差总和不超过32dB。,500Hz声音的声压级为“撞击声隔声指数”Ii,