建筑环境物理声学精.ppt

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1、建筑环境物理声学第1页，本讲稿共114页12、引起各种疾病 心血管系统，心跳加快，心律不齐，血管痉挛 中枢神经系统 心动过速，高血压，头昏痛 消化系统 胃肠道蠕动改变，溃疡病率增大3、影响正常工作与休息 4、降低工作效率陶渊明：结庐在人境，而无车马喧李清照:“起来敛衣坐，掩耳厌喧哗”第2页，本讲稿共114页2第二节 噪声控制标准 一、评价指标1、稳态噪声评价1）A声级 LA2）噪声评价数 NR(N)a 定义：将噪声的倍频带频谱与一系列标准曲线（ISO标准）相比较所得到的结果。b 特点：一组按倍频程声压级由低频到高频逐渐下降的倾斜 曲线。曲线上1KHz的声压级作为NR数。c 求法:测量638KH

2、z8个倍频带声压级得到噪声的倍频带频谱。将该频谱与标准曲线比较，以最接近或稍高于NR值最 大的曲线的NR值作为该噪声的NR值。一般情况下 NR=LA-5第3页，本讲稿共114页3第4页，本讲稿共114页4 2、非稳态噪声评价 1）等效声级Leq a 定义：在规定时间内，某一连续稳态声具有与随时间 变化的噪声相同的均方声压。这一连续稳态噪 声的声级就是此随时间变化噪声的等效声级。非稳态噪声，T时间范围内Lp的能量平均值。测量一般均为A声级，故常以Leq（A）表示。b 计算：有限个能量平均第5页，本讲稿共114页5 2）统计声级（累计百分比声级）LN a 定义:在测量时间内，N%都超过的声级。L9

3、0:90%的时间都超过的声级 L50：50%的时间都超过的声级 L10:10%的时间都超过的声级 超过 指某值 如为100个数 L10指从大到小第10个 L50指从大到小第50个 L90指从大到小第90个第6页，本讲稿共114页6 3）昼夜等效声级Ldn 评价环境噪声时使用，故用A声级24小时测量，按 夜间影响大，将夜间加10dB计权值。Ld:7：0022：00 白天的等效声级 Ln：22：007：00 夜间的等效声级 第7页，本讲稿共114页7 二、工业企业噪声标准 A 工业企业噪声卫生标准 1、依据 1）耳聋与噪声的统计（按8小时）85dBA 30年 发生耳聋 8%90dBA 30年 20

4、%95dBA 30年 30%70dBA 长期也不会引起耳聋 2）听力损失按等能量刺激 2、标准（车间内卫生标准）85dBA 8小时 88dBA 4小时 91dBA 2小时 94dBA 1小时 最大不超过115dBA第8页，本讲稿共114页8B GB 12348-90工业企业厂界噪声标准 1）测量方法测点：法定厂界外1m处，高度1.2m的噪声敏感处。或相 邻居室中央。时间：稳态噪声测1分钟 周期性噪声：测一个周期 非稳态非周期噪声：测整个工作时间的等效声级 2)标准 昼 夜 以居住、文教机关为主的区域 55 45 居住、商业、工业混杂及商业中心区 60 50 工业区 65 55 交通干线道路两侧

5、 70 55第9页，本讲稿共114页9三、GB3096-93 城市区域环境噪声标准（Leq:dB）昼 夜 安静住宅区 50 40 居住、文教区 55 45 居住、商业、工业混合 区 60 50 工业区 65 55 道路两侧 70 55 第10页，本讲稿共114页10四、其他规范GBJ118-88民用建筑隔声设计规范GBJ87-85 工业企业噪声控制设计规范GBJ12523-90 建筑施工场界噪声限值GB12525-90 铁路边界噪声限值及其测量方法GB9660-80 机场周围飞机噪声环境标准工业企业噪声卫生标准其它的建筑设计规范中，也有一些关于噪声限值的条文。第11页，本讲稿共114页11第三

6、节 城市噪声控制3-1 城市噪声源一、交通噪声1、声源 1）汽车 2）飞机 3）火车2、特点：1）活动噪声 2）对城市影响大，难控制，在城市噪声源中所 占比重4050%3、评价：A声级的LN、Leq第12页，本讲稿共114页12二、工业噪声1、声源：各类工业设备。以重工业如冶金、机械为主，工业强噪声源较多2、危害：1）主要受害者是工人，常见职业性耳聋。2）规划或位置不当，对相邻学校、居民影响大3、特点：1）噪声源固定 2）声源影响时间长，连续。夜间危害加强。4、评价 A声级的LN、Leq第13页，本讲稿共114页13三、施工噪声1、声源 搅拌机、打桩机、振动棒、2、危害：建筑工人 工地周围机关

7、或住宅3、特点：1)暂时性与永久性 相对于工地的区域是暂时 的，对城市或地区是永久的。2）噪声大，露天作业，影响大4、评价 A声级的LN、Leq第14页，本讲稿共114页14四、社会生活噪声1、声源：商业活动、人群活动、语言、社会宣传广 播）、家用电器2、危害：与其相邻的居民3、特点：声源数量大，无规分布，在某些局部是主要 噪声源4、评价：A声级的LN、Leq第15页，本讲稿共114页153-2 城市噪声控制处理原则：1、综合性问题 城市是地区政治、经济、文化中心，必然是工业、交通、商业、机关、居住的集中地。普遍存在各种噪声源。其噪 声控制是综合性问题，应是全面的治理。2、根本措施控制声源 声

8、源途径受主 首先是降低声源噪声，它被有效控制就不存在城市噪声控 制问题。在暂时不能解决的情况下，才在途经与受主上采 取技术措施。第16页，本讲稿共114页163、事先考虑任何噪声的可能出现，应在计划实施之前加以考虑，才是有效与经济的。它可以不用或减小投资。事后的治理可能是经济的极大浪费或者是无法根治的。4、措施效果的评价1）总体布局，平面的合理规划设计 10 40dB2）隔声处理 10 50dB3）消声处理 10 50dB4）吸声减噪 A；当1时 LpR A/S1时 Lp R第49页，本讲稿共114页494、R的测量及标准1）测量：S:被测构件面积至少10m2。步骤：测量分户墙两面的Lp1,L

9、p2。测量受声室的A及S值 按公式计算各频带的R值。2）标准（墙体隔声）一级 Rw50dB 二级 Rw 45dB 三级 Rw 40dB第50页，本讲稿共114页50二、单层墙隔声1、质量定律：1）理论公式M：面密度kg/m2 2)经验公式特点：a 面密度增加1倍，R=5.4dB b 每倍频程变化 R=3.6dB3）意义：a 重墙较普通的轻墙隔声性能好，重隔声。b 可用增大墙体质量M的方法提高R值。第51页，本讲稿共114页514）R与f的关系a 弹性及共振控制区域弹性控制：声的频率600mm（不起明显声桥作用）2）以轻钢龙骨代替木龙骨可提高4dB的隔声量。龙骨与板间加 弹性材料，可减小声桥效应

10、，龙骨分立，效果更好。3）双层轻板外加一层板，可提高隔声量56dB，但再加一层板 只能提高24dB。4）空气层内填放多孔性吸声材料，可提高隔声，但再增加面 板的层数，隔声量提高不多第63页，本讲稿共114页63第64页，本讲稿共114页64第65页，本讲稿共114页65第66页，本讲稿共114页66第67页，本讲稿共114页67第68页，本讲稿共114页68四 隔声门窗1、特点1）轻便灵活提高门、窗扇的隔声能力2）多缝隙 注意缝隙的构造设计与施工。2隔声门设计1）单扇门a 门扇 多用双层薄板，其间填塞多孔吸声材料b 门缝：单企口，双企口，斜企口：用单橡胶皮条，双橡胶皮条或乳胶条，以软而富有弹性

11、的密封条为好。地面：依具体情况确定，可使用斜企口方法，内外同水平高度，橡皮条或羊毛毡扫地。第69页，本讲稿共114页69C 门轴与铰链具备一定的承载能力，隔声门较重其安装应不影响缝隙的出现不易变形，不随时间的长久出现缝第70页，本讲稿共114页70第71页，本讲稿共114页712）双层门a 构造 在门洞上安装2层门b 特点 空气层利用2层门的空气层得到附加隔声量 吸声处理2层门间内表面做吸声处理，降低声 能，提高隔声量 轻便较单扇门易轻便开启。C 效果 普通单层门 25dB 双层门 35dB 一般可提高10dB第72页，本讲稿共114页723）声锁（声闸）a 构造 间以小房间的双层隔声门，小空

12、间内进行吸声处理b 效果 低、中、高频普遍有15dB以上的附加隔声量c 设计要点：门连线与法线夹角大（相对错位大）拉开两扇门间的距离门斗内强吸声处理，声闸内吸声与不吸声效果可差10dB以上的隔声量第73页，本讲稿共114页73第74页，本讲稿共114页743、隔声窗设计特点：通常为不能开启的固定窗做观察窗1）窗缝 固定窗的缝隙处理较易使玻璃与框之间软接触。用羊毛毡或橡胶条作为密封条夹条宽度30mm 玻璃部分2）窗扇采用较厚的玻璃 612mm 玻璃窗框间做吸声处理窗框与墙体间设隔振材料多层玻璃不平形，不同厚度，破坏驻波与消除吻合效应。第75页，本讲稿共114页75第76页，本讲稿共114页76五

13、 组合墙隔声问题的提出1、组合效果：墙上有门窗时，求其综合的R值2、合理组合：合理确定墙上各构件的R值关系1、等效透射系数、R1)等效透射系数 定义：为透射能量按面积的加权平均2）组合墙R值第77页，本讲稿共114页77例1：门面积2m2，隔声量40dB，若四周边有缝约宽1mm，a 求其门扇面积与缝的组合隔声量；b 将此门安装在20m2的墙上，R墙=50dB，效果又如何？解：a 缝 2=1 s2=0.001（2+1）2=0.006m2 b缝对隔声的影响极大！缝对隔声的影响极大！第78页，本讲稿共114页78例2墙 S1=20m2 R1=30dB 门 S2=2m2 R2=50dB求组合墙R解：墙

14、 S1=20m2 R1=50dB 门 S2=2m2 R2=30dB求组合墙R 组合墙的隔声量取决于面积较大部分构造的R第79页，本讲稿共114页79 2 2、等透射量设计原理、等透射量设计原理 设：由墙和门组成的一隔墙，已知门的隔声量Rd，面积Sd，墙的隔声量为Rw，面积为Sw，则 按“等透射量”原理设计：两构件：wSw=dSd RwRw=10lg Sw/（Sdd）=Rd+10 lg Sw/SdRd+10 lg Sw/Sd 通常，门的面积大致为墙的面积的1/51/10，墙的隔声量只要比门或窗高出10分贝即可。第80页，本讲稿共114页803、设计原则1）一般情况下，组合墙的各构件按等能传声原理

15、考虑 即：1S1=2S2=.2）当门窗与墙的面积比1/10时，则门窗的R值可小于墙 体的R值10dB左右，可保证组合效果3）当面积较大部分构造的R值较小时，其它部分的高隔声 要求无效果且不经济。4）高隔声要求，应尽可能使门窗的隔声量与墙体一致。第81页，本讲稿共114页814、实际工程隔声1）一般隔声处理 a 墙 240或370双面抹灰（多层夹心轻质墙）b 窗 2层或3层玻璃固定窗 c 门 双层门或声闸2）高隔声 a 墙 双层墙（尽可能分离基础）b 窗 三或四层玻璃固定窗 c 门 声闸第82页，本讲稿共114页825-2 5-2 撞击声隔绝撞击声隔绝问题的提出：楼板或地面均承受荷载，具有一定的

16、刚度，厚度，一般均具有较好的隔绝空气声的能力。但正因为具有一定的刚度，在受到撞击时易振动，阻尼小，声波在其中传播很远，噪声干扰十分严重。第83页，本讲稿共114页83第84页，本讲稿共114页84一、计量与评价1、计量标准撞击声级1）定义：用符合国际标准的打击器，在欲测的楼板上撞击。在楼下房间测1004KHz的声压级L，根据接受室的 吸声量修正后得到：LN=L+10lg(A/A0)A:接受室总吸声量，A0=10m2 2)特点：LN值越小越好第85页，本讲稿共114页85 1）平均撞击声级dB a 楼板相应于各频带（125Hz4KHz）LN的算术平均 b 单值、可比 2）撞击声LN频率特性曲线

17、a 楼板LN相应于频率的函数曲线 b 表达全面，不可相比较 第86页，本讲稿共114页863）计权撞击声压级 Iia 用特定的方法将标准曲线与撞击声级频率特性曲线相 比较而得到的撞击声级。b 标准曲线：100315Hz 0dB/oct 3151000Hz -3dB/oct 10003150Hz -3dB/oct 以500Hz为基点 125 250 500 1K 2K +2 +2 0 -3 -12第87页，本讲稿共114页87c 求法不利偏差：标准曲线低于实测的dB数移动法则：任一倍频带上标准曲线不得低于LN值5dB以上 （不利偏差不超过5dB）标准曲线在5个频带的不利偏总和不超过10dB 移动

18、：不违反上述2原则，标准曲线向下移到 的最低位置时，500Hz与标准曲线交点 的dB数 第88页，本讲稿共114页883标准 等级：Ii 一级：65dB 二级：75B 等外级：85dB二、改善方法1、面层法：1）做法：在楼板（或地面）最表面设弹性面层。2）作用：a 直接缓和对楼板的撞击和冲击 b 弹性面层可减弱撞击声的传递 c 减弱外界振动从板面的辐射3）效果：改善中、高频撞击声4）优点：简便，改善非常明显 数值越小，撞击声隔绝能力越强!第89页，本讲稿共114页892、垫层法1）做法：在结构层与面层间设置弹性垫层。弹性垫层 可以是松散材料，找平较麻烦，要求施工质 量高，否则易断裂。2）作用：

19、面层与弹性层成为振动系统，减弱振动撞击 或振动向楼板的传递。3）效果：a 垫层弹性好，将有明显效果 b 因施工等原因垫层密实，效果一般。4）构造：a 构造层次多，施工工序复杂，增加楼板重量 b 在减弱振动传递上，仍是重要措施。5）注意要点：a 非板、毡类垫层，注意垫层平整，防 面层开裂，干作业b 面层与墙壁间不能刚性连接，踢脚板与地面间有空隙 或与弹性层分离。第90页，本讲稿共114页903、吊顶法1）做法：在楼板下面，一定距离处做吊顶吊顶与楼板结构层间要刚性连接使用弹性吊钩。吊顶的拼接要完整缝隙处理好2）作用：减弱结构层向下方的直接声辐射。吊顶与结构层之间的空气层起缓冲作用3）效果：a 一般

20、吊顶密封好，弹性吊钩,LN为65dB左右，木 地板加吊顶可降到60dB以下。b 可提高楼板的空气声隔绝能力第91页，本讲稿共114页91第92页，本讲稿共114页92第93页，本讲稿共114页93第94页，本讲稿共114页94第95页，本讲稿共114页954、三种措施的比较面层法：施工简单，效果显著垫层法：施工复杂，效果与垫层弹性关系极大，效果一般。吊顶法：施工复杂，改善空气声明显，撞击声一般。处理措施应视具体情况，采取单项或多项措施。第96页，本讲稿共114页965-3 5-3 隔声屏障隔声屏障A声源至屏障顶端的距离B屏障顶端至接受点的距离d声源至接收点的直线距离理想化:屏障足够长，隔声无限

21、好、点声源第97页，本讲稿共114页97讨论：1、对频率高的噪声降噪效果好2、升高屏障提高降噪量3、最大降噪量小于24dB4、近屏障效果好5、若不是无限长，两边有绕射第98页，本讲稿共114页98第六节 气流消声噪声原因：气流源有噪声、湍流形成噪声、管壁振动一、消声器及其评价1、消声器，可让气流通过，又能降低气流噪声的装置。2、评价：1）消声效果：插入损失：安装消声器前后，空气某一点的声压级差值LIT=Lp1-Lp2Lp1:未插入消声器前测量值Lp2：安装消声器的测量值特点：测量方法简便，可在现场进行，测试受环境、噪声影响响度。2）消声效率：消声指数：单位当量长度，单位横截面的消声值。第99页

22、，本讲稿共114页99二、消声器的种类及原理（能够消除噪声又能让气流通过的装置）1、阻性消声器1）定义：依靠消声器内部布置的多孔材料达到减弱噪声的 消声器。2）原理：声波从多孔材料表面通过时，材料的声阻抗与声 波相互作用，使声波衰减，消衰声能。声激发材料骨架及孔隙内空气振动，部分声能转化为热能。3）分类：管式、片式、折板类4）特点：a 中高频消声效果好，消声频带宽。b 消声量大 c 制作简单 d 低频效果差 e高温、高湿、粉尘、油污环境不宜。第100页，本讲稿共114页100、抗性消声器）定义：利用消声器内部截面积变化，共振腔、旁支管等方法，使管中声阻抗变化，产生声能反射，或被消耗的消声器。）

23、分类、阻抗复合式）阻性与抗性消声器的组合普通型特点：利用阻性与抗性的各类基本单元，加以叠加，消声频 带宽，消声量大）、微穿孔板消声器原理：利用微穿孔板具有阻性与抗性的声学特性，达到吸声 目的。第101页，本讲稿共114页101第102页，本讲稿共114页102第103页，本讲稿共114页103三、使用进回风管必须安装消声器房间之间要安装隔音消声器注意避免刚性连接第104页，本讲稿共114页104第105页，本讲稿共114页105第七节 隔振振动危害：振动破坏建筑、设备振动使正常工作、高精度的测量加工无法进行振动的传播将伴随噪声的传播。一、隔振的类别与评价、类别）积极隔振：减小振源处振动向外界的

24、传递。如：空调机、通风机等设备机座）消极隔振：减小外界振动影响设备或环境。如：精密仪器、声学实验室、录音棚等的基础隔振第106页，本讲稿共114页106、评价）传递率：传到基础式结构层上的振动力 ：振动源上的振动力/d ：传到物体设备上的振幅 ：基础或支撑物上的振幅）隔振频率：=(1-T)100%）振动衰减量：LN20lg(1/T)dB(注意：0.01=99%LN40dB)第107页，本讲稿共114页107二、隔振原理、传递率：干扰力的频率：隔振系统的固有频率：阻尼比：临界阻尼：被移动的物体回到原有位置而无振荡的最小 阻尼。第108页，本讲稿共114页108、讨论：与f/f0，的取值关系）0f

25、/f021/2 T1 振动完全传递，且放大，当f/f0时，取得极大值）f/f021/2 T1 即1.42 f0时，振动传递减弱，隔振有效）对的影响f/f021/2（失效范围）增大，减小，即增大可有效降低共振时的振幅，控制共振。f/f021/2（有效范围）减小，减小，即减小阻尼使振动传递减弱，但 较小时，变化不大。第109页，本讲稿共114页109、结论 固有频率f0越小越好。隔振系统的设置应使系统的固有频率远小于外界的干扰频率，可明显减弱振动的传递。机器的振动频率大于1.414 f0时，才会有隔振作用。c 机器的振动频率小于1.414 f0时，完全不会有隔振作用。第110页，本讲稿共114页1

26、10三、隔振器种类、金属弹簧特点：优：承载压力大，对环境要求低压缩量范围大。10100mm低频隔振效果好参数准确，加工方便缺：阻尼过小（0.01），共振时大高频振动短路，失效水平易晃动）应用：大型设备隔振，声学实验室隔振）改进：并联阻尼器、串联阻尼器第111页，本讲稿共114页111第112页，本讲稿共114页112、橡胶 ）特点：阻尼比高，减弱共振影响 形式多样，易制作 ）缺点：温度影响大、易老化。）应用：一般机器隔振小型精密仪器隔振 改进：与钢件结合制成隔振器。第113页，本讲稿共114页113、软木）特点：质轻，又一定弹性阻尼比约0.080.12 对冲击隔振，较高频率有利 怕潮湿，易腐烂、变质硬结）应用：机器隔振或辅助隔振器）改进：防潮、防腐处理四、质量块安装作用：降低系统的固有频率。吸收振动能量，减小振幅 c 降低重心，提高系统的稳定性五、隔振综合处理 1、积极隔振与消极隔振共用 2、避免刚性连接。第114页，本讲稿共114页114