[建筑声学]-第3讲-吸声、隔声与噪音控制-PPT.ppt
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1、建筑声学 第3讲 吸声、隔声与噪音控制 要明确吸声与隔声是完全不同的两个声学概念。2 要明确吸声与隔声是完全不同的两个声学概念。材料的吸声性能:着眼于声源一侧反射声能的大小,目标是反射声能要小;材料的隔声性能:着眼于入射声源另一侧的透射声能的大小,目标是透射声能要小。3 要明确吸声与隔声是完全不同的两个声学概念。吸声材料对入射声能的反射很小,这意味着声能容易进入和透过这种材料;可以想象,这种材料的材质应该是多孔、疏松和透气的,这就是典型的多孔性吸声材料。吸声材料的结构特性是:材料中具有大量的、互相贯通的、从表到里的微孔,也即具有一定的透气性。4 要明确吸声与隔声是完全不同的两个声学概念。对于隔
2、声材料,要减弱透射声能,阻挡声音的传播,就不能如同吸声材料那样多孔、疏松、透气,相反,它的材质应该是重而密实的,如钢板、铅板、砖墙等类材料。隔声材料材质的具体要求是:(1)密实无孔隙;(2)有较大的重量。5 要明确吸声与隔声是完全不同的两个声学概念。对于单一材料(不是专门设计的复合材料)来说,吸声能力与隔声效果往往是不能兼顾的。如砖墙或钢板可以作为好的隔声材料,但吸声效果极差;反过来,如果用吸声性能好的材料(如玻璃棉)做隔声材料,即使声波透过该材料时声能被吸收99(这是很难达到的),只有1的声能传播到另一空间,则此材料的隔声量也只有20dB,并非好的隔声材料。R=10lg1/=10lg1/0.
3、01=20dB R=10lg1/=10lg1/0.01=20dB6吸声和隔声有着本质上的区别,但在具体的工程应用中,它们却常常结合在一起,并发挥了综合的降噪效果。例如:1、隔声房间:为避免相邻房间较高声级的噪声的干扰,一般需加大分隔墙的隔声量,此时如果在室内顶棚上再加吸声处理,可以提高降噪效果。7吸声和隔声有着本质上的区别,但在具体的工程应用中,它们却常常结合在一起,并发挥了综合的降噪效果。例如:2、由板材组成的复合墙板:往往在墙板中间填入吸声材料,它同样减弱了声音在二板间的反复反射,提高了复合墙板整体结构的隔声量。8大家学习辛苦了,还是要坚持继续保持安静9吸声材料与隔声材料的合理结合,发挥了
4、两种材料材质机理上的各自优势,从而提高了降噪效果。10 第一部分:【材料、构造与吸声】11一、概述【材材料料、构构造造与与吸吸声声】12一、概述 所有建筑材料都有一定的吸声特性,工程上把吸声系数比较大的材料和结构(一般大于0.2)称为吸声材料或吸声结构。吸声材料 吸声材料:材料本身具有吸声特性。如玻璃棉、岩棉等纤维或多孔材料。吸声结构 吸声结构:材料本身可以不具有吸声特性,但材料制成某种结构而产生吸声。如穿孔石膏板吊顶。吸声材料和吸声结构的主要用途有:在音质设计中控制混响时间,消除回声、颤动回声、声聚焦等音质缺陷;在噪声控制中用于室内吸声降噪以及通风空调系统和动力设备排气管中的管道消声。【材材
5、料料、构构造造与与吸吸声声】13一、概述 吸声材料和结构,根据其材料的不同,可分为:【材材料料、构构造造与与吸吸声声】14一、概述 吸声材料和结构,根据其吸声原理的不同,可分为:【材材料料、构构造造与与吸吸声声】15一、概述 常见吸声材料分类 A.多孔性吸声材料 B.空腔共振吸声结构(穿孔板)C.薄板(膜)共振吸声结构【材材料料、构构造造与与吸吸声声】16一、概述 材料吸声系数实验报告 标准:GBJ75-84 报告中必须指明材料规格型号及安装方法。报告中可以读出平均吸声系数和降噪系数。有时吸声系数会大于等于1,主要是由于实验室或安装时边缘效应造成【材材料料、构构造造与与吸吸声声】17一、概述
6、材料吸声系数实验报告 标准:GBJ75-84 报告中必须指明材料规格型号及安装方法。报告中可以读出平均吸声系数和降噪系数。有时吸声系数会大于等于1,主要是由于实验室或安装时边缘效应造成【材材料料、构构造造与与吸吸声声】18一、概述【材材料料、构构造造与与吸吸声声】19一、概述【材材料料、构构造造与与吸吸声声】驻波管法 驻波管法是测量材料的垂直入射吸声系数的方法。当声波垂直入射到测试材料的表面而被反射时,在管内就形成驻波。测出极大声压级和极小声压级的比(驻波比),可按下式计算材料的垂直入射吸声系数。式中,L声压级极大值和声压级极小值之差,单位为dB20一、概述【材材料料、构构造造与与吸吸声声】2
7、1二、多孔吸声材料 多孔材料一直是主要的吸声材料。最初这类材料以麻、棉等有机材料为主,现在则以玻璃棉、岩棉为主。还可以加工成板状或加工成毡。多孔吸声材料具有良好的中高频中高频吸声性能,不是因为表面粗糙,而是因为多孔材料具有大量的内外连通的微小孔隙和孔洞。【材材料料、构构造造与与吸吸声声】22二、多孔吸声材料吸吸声声原原理理:当声波入射到多孔材料时,引起小孔或间隙中的空气的振动。小孔中心的空气质点可以自由地响应声波压缩和膨胀,但是紧靠孔壁和材料纤维表面地空气质点振动的速度较慢。由于摩擦和空气的粘滞阻力,空气质点的动能不断转化为热能;此外小孔中空气与孔壁之间还不断发生热交换,这些都使相当一部分声能
8、转换为热能而被吸收。【材材料料、构构造造与与吸吸声声】23二、多孔吸声材料 多孔材料吸声的必要条件是:材料有大量空隙,空隙之间互相连通,孔隙深入材料内部。【材材料料、构构造造与与吸吸声声】24二、多孔吸声材料 影响多孔材料吸声特性的主要因素有以下几项:(1)材料中空气的流阻 空气的流阻是空气质点通过材料空隙遇到的阻力。空气粘性越大,材料越厚,越密实,流阻越大,说明材料的透气性越小。若流阻过大,则克服摩擦力,粘滞阻力从而使声能转换为热能的效率就很低,也就是吸声的效用很小。从吸声性能考虑,多孔材料存在最佳的空气流阻。【材材料料、构构造造与与吸吸声声】25二、多孔吸声材料 影响多孔材料吸声特性的主要
9、因素有以下几项:(2)材料孔隙率 孔隙率是指材料中的空气体积和总体积之比。这里所说的空气体积是指处于连通状态的气泡并且是能够被入射到材料中的声波引起运动的部分。多孔材料的孔隙率多在70以上。【材材料料、构构造造与与吸吸声声】26二、多孔吸声材料 影响多孔材料吸声特性的主要因素有以下几项:(3)材料的厚度 紧贴坚实墙面装置的同一种多孔材料,随厚度的增加,中低频范围的吸声系数会有所增加,并且其吸声的有效频率范围也有所扩大。【材材料料、构构造造与与吸吸声声】27二、多孔吸声材料 影响多孔材料吸声特性的主要因素有以下几项:(4)材料的密度 对于同一种吸声材料,当厚度一定而密度改变时,吸声特性也会有所改
10、变,但是比增加厚度所引起的变化小。【材材料料、构构造造与与吸吸声声】对于玻璃棉,较理想的容重是12-48Kg/m3,特殊情况使用100Kg/m3或更高。28二、多孔吸声材料 影响多孔材料吸声特性的主要因素有以下几项:(5)材料背后的空气层 对于厚度,密度一定的多孔材料,当其与坚实壁面之间留有空气层时,吸声特性会有所改变。【材材料料、构构造造与与吸吸声声】29二、多孔吸声材料 影响多孔材料吸声特性的主要因素有以下几项:(6)饰面的影响 多孔材料往往需依强度需要、保持清洁和建筑装饰等多方面的要求进行表面处理。如油漆,表面硬化层或以其他材料罩面。经过饰面处理的多孔材料的吸声特性可能会发生变化,因此必
11、须根据要求选择适当的饰面处理。【材材料料、构构造造与与吸吸声声】30二、多孔吸声材料 影响多孔材料吸声特性的主要因素有以下几项:(7)声波的频率和入射条件 多孔材料的吸声系数随声波的提高而增加。驻波管法是用于对垂直入射声波的测量;混响室法是测量对无规则入射声波的吸收。【材材料料、构构造造与与吸吸声声】31二、多孔吸声材料 影响多孔材料吸声特性的主要因素有以下几项:(8)材料吸湿吸水的影响 多孔材料受潮后,材料的间隙和小孔中的空气被水分所替代,使孔隙率降低。从而导致吸声性能的改变。【材材料料、构构造造与与吸吸声声】32三、空腔共振吸声结构【材材料料、构构造造与与吸吸声声】33三、空腔共振吸声结构
12、【材材料料、构构造造与与吸吸声声】34三、空腔共振吸声结构【材材料料、构构造造与与吸吸声声】35三、空腔共振吸声结构【材材料料、构构造造与与吸吸声声】36三、空腔共振吸声结构亥姆霍兹共振器【材材料料、构构造造与与吸吸声声】37三、空腔共振吸声结构亥姆霍兹共振器穿孔(圆孔)板:圆孔按正方形分布:【材材料料、构构造造与与吸吸声声】38三、空腔共振吸声结构【材材料料、构构造造与与吸吸声声】39三、空腔共振吸声结构【材材料料、构构造造与与吸吸声声】40三、空腔共振吸声结构 空腔共振吸声结构最大的吸声系数在共振频率附近,离共振频率越远,吸声系数越小。空腔共振吸声结构吸声特性主要取决于板厚、孔径、孔距、空
13、气层厚度以及底层材料。开微孔(孔径小于1mm)或在穿孔板后铺多孔材料的办法,可以使共振频率向低频偏移,整个吸声频率范围的吸声系数会显著提高,【材材料料、构构造造与与吸吸声声】41三、空腔共振吸声结构【材材料料、构构造造与与吸吸声声】42三、空腔共振吸声结构 共振频率:上式使用的条件是孔距在孔径的2倍以上(即穿孔率一定时,孔径不能太大而孔数不能太少),穿孔率和空腔厚度都不应过大。当穿孔率大于0.15、空腔厚度大于20cm时,应按下式计算。【材材料料、构构造造与与吸吸声声】43三、空腔共振吸声结构【材材料料、构构造造与与吸吸声声】44四、其它吸声结构 薄膜、薄板共振吸声结构 强吸声结构:尖劈 帘幕
14、 洞口 人和家具 空间吸声体【材材料料、构构造造与与吸吸声声】45四、其它吸声结构薄膜、薄板共振吸声结构薄膜、薄板共振吸声结构【材材料料、构构造造与与吸吸声声】46四、其它吸声结构强吸声结构:强吸声结构:尖劈尖劈【材材料料、构构造造与与吸吸声声】47四、其它吸声结构强吸声结构:强吸声结构:尖劈尖劈【材材料料、构构造造与与吸吸声声】48四、其它吸声结构帘幕帘幕【材材料料、构构造造与与吸吸声声】49四、其它吸声结构洞口洞口 向室外自由声场敞开的洞口,从室内的角度来看,它是完全吸声的,对所有频率的吸声系数均为1。当室内平均吸声系数较小时,由于洞口吸声系数很大,它对室内音质有较大影响。若洞口不是朝向自
15、由声场时,其吸声系数通常就小于0.8。【材材料料、构构造造与与吸吸声声】50四、其它吸声结构人和家具人和家具 人和室内家具也能够吸收声音,因此人和家具也是吸声体。其吸声特性用每个人或每件家具的吸声量表示。它们与个数(或件数)的乘积即为总吸声量。在处理剧院观众厅的音质问题时,不能不考虑观众的吸声量。这种吸声随着不同季节穿着的不同,以及观众的多少而有所变化。为了保证室内音质受听众多少的影响不至太大,空场状态下单个椅子的吸声量,应尽可能相当于一个听众的吸声量。【材材料料、构构造造与与吸吸声声】51四、其它吸声结构空间吸声体空间吸声体 把吸声材料或结构悬挂在空间,使各个界面全部暴露在空间(声场)中,称
16、之为空间吸声体。空间吸声体的材料面增大了与声波接触的机率。同时,由于材料的边缘效应,使吸声系数大为增加,对中、高频尤为明显。【材材料料、构构造造与与吸吸声声】52四、其它吸声结构空间吸声体空间吸声体【材材料料、构构造造与与吸吸声声】53四、其它吸声结构空间吸声体空间吸声体【材材料料、构构造造与与吸吸声声】54四、其它吸声结构空间吸声体空间吸声体【材材料料、构构造造与与吸吸声声】55四、其它吸声结构空间吸声体空间吸声体【材材料料、构构造造与与吸吸声声】56四、其它吸声结构空间吸声体空间吸声体【材材料料、构构造造与与吸吸声声】57【材材料料、构构造造与与吸吸声声】58 常见吸声材料分类 A.多孔性
17、吸声材料 B.空腔共振吸声结构(穿孔板)C.薄板(膜)共振吸声结构【材材料料、构构造造与与吸吸声声】59 第二部分:【建 筑 隔 声】60建筑隔声的重要意义:营造适合人们需求的安静环境。人们对室内安静程度的要求:日常:理想水平,室内应40dBA,如果50dBA会引起居住用户的普遍不满;睡眠:理想水平,室内应35dBA,如果45dBA会引起50%居住用户的不满。611996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。6
18、2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。63声音在建筑中的传播途径声音在房屋建筑中的传播途径可以归纳为3种:一、声音经由空气直接传播二、激发围护结构振动而使声音传播(空气传声、空气声)三、固体的撞击或振动的直接作用于围护结构,使围护结构振动发声并传播(固体传声、撞击声)64声音在建筑中的传播途径空气声:经空气和围护结构传播固体声:振动噪声65一、隔绝空气声 围护结构对空气声的隔声量 R为:【建建 筑筑 隔隔 声声】66一、隔绝空气声空气声计权隔声量空气声计权隔声量 RRWW 计权隔声量RW考虑了人耳听觉的频率特性及建
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