城市住宅隔聲吸聲設(shè)計

胡 偉，張家臣

(1. 天津城市建設(shè)學院，天津 300384；2. 天津市建筑設(shè)計院，天津 300074)

今天已經(jīng)有相當數(shù)量的人們生活在城市里，和過去相比，工業(yè)的發(fā)展帶來了嚴重的三廢處理問題.人們在生活中要承受各種聲源發(fā)出的聲音的襲擊，這些聲源幾乎全都是未加防護的.現(xiàn)代生活中固有的、對人體有害的聲污染普遍存在.從古希臘到 21世紀的一些劇場，建筑聲學成為設(shè)計考慮的關(guān)鍵問題，然而直到 20世紀人們才懂得并能夠預言室內(nèi)與室外聲音的傳播過程，本論文以聲學知識為基礎(chǔ)，研究城市住宅的隔聲吸聲設(shè)計.

1 噪聲的種類

在城市住宅外部、內(nèi)部的噪聲主要有如下幾種：①街道的交通噪聲；②建筑施工噪聲；③工廠噪聲；④建筑物的水泵房、風機房等產(chǎn)生的噪聲；⑤其他交通工具產(chǎn)生的噪聲，如飛機起飛降落形成的轟鳴和震動、火車行駛中車輪與鐵軌的摩擦聲等；⑥街道的其他噪聲(如自然的狂風暴雨帶來的氣流噪聲和撞擊噪聲).

2 對城市住宅產(chǎn)生影響的室外聲源及聲音控制

2.1 聲屏蔽

當無法將聲源與受影響的區(qū)域完全隔絕時，比較切實可行的做法就是在聲源與受干擾區(qū)域之間設(shè)置聲屏障，使噪聲有一定的衰減量.以某城鎮(zhèn)路邊住宅的聲屏障設(shè)置為例，如圖1所示，α 角度越大，后面的陰影區(qū)域就越大，聲屏障的保護范圍也就越大.

圖1 某城鎮(zhèn)路邊住宅的聲屏障設(shè)置

為了達到更大的衰減量，聲屏障的表面要進行吸聲處理，考慮到聲屏障長期暴露在風雨、灰塵中，如果聲屏障的數(shù)量、面積很大，日常的清洗維護工作將花費很大的人力物力.所以在設(shè)計之初要考慮結(jié)合太陽能、風力發(fā)電裝置，使聲屏障能自行清理維護.設(shè)計時應將整個系統(tǒng)作為一個整體來綜合考慮(如把人休息的座椅、景觀的設(shè)置、照明等與聲音的控制進行深化結(jié)合).

對城市住宅進行聲屏蔽的另一種傳統(tǒng)而有效的做法，就是把綠化和聲屏蔽系統(tǒng)進行綜合設(shè)計，從減噪的角度看，由高大的樹木與灌木叢組成的綠化是較為有效的，并且能夠形成良好的自然生態(tài)環(huán)境.

當聲源的噪聲影響綜合評估很大，且聲源的體積較小時，則可以采用隔聲罩或局部隔聲罩.隔聲罩在設(shè)計時也應該與隔聲屏一樣進行綜合考慮.

2.2 建筑的外墻

道路兩側(cè)建筑的外墻如果是反射材料，聲音在兩側(cè)之間來回反射，就會增強道路上的噪聲，因此有必要在住宅的外墻上進行吸聲處理.為避免噪聲影響住宅室內(nèi)，外墻窗的隔聲性能也是至關(guān)重要的.首先要確定外墻窗所需的隔聲量，然后進行設(shè)計.同時要注意測定不同高度時噪聲的具體影響分布和施工之后的隔聲損失.還要注意實驗室測試和現(xiàn)場測試之間的差別.

3 對城市住宅產(chǎn)生影響的室內(nèi)聲源及聲音控制

3.1 各用房之間的隔墻隔聲設(shè)計

均質(zhì)隔墻大部分的傳聲損失受頻譜受質(zhì)量定律(墻體和樓板對空氣聲的隔聲控制主要取決于其單位面積的質(zhì)量即面密度和聲音的頻率，計算單層均質(zhì)墻隔聲量的經(jīng)驗公式為R＝161 gm＋141 gf-29.其中m為壁面單位面積的質(zhì)量；f為入射聲波的頻率；g為重力加速度)[1]控制.質(zhì)量每增加 1倍傳聲損失增加 6分貝.采用均質(zhì)隔墻在解決隔聲問題時有很大的局限性.較好的做法就是采用雙層或多層復合隔墻，聲音每次通過不同的材料都有所衰減.同時在墻體構(gòu)件和材料之間形成空氣層，這樣可以提高隔聲量，但要避免兩邊隔墻之間的剛性連接，否則剛性連接提供傳遞振動的通道而使聲音近乎無衰減地穿過.雙層隔墻構(gòu)造做法，如圖2所示.

圖2 雙層隔墻

在實際設(shè)計中，墻體不是單一的隔墻，而是由不同的構(gòu)件組成的，比如有門窗的墻.空氣縫隙對墻的隔聲性能影響極大，所以墻密封、門窗周邊密封是很重要的.總結(jié)起來影響墻體隔聲最重要的因素是：①足夠的重量；②墻板之間的隔離；③墻體的空腔吸聲[2].

3.2 樓板、天花板隔聲吸聲處理

住宅建筑中樓板撞擊聲隔絕不佳的問題是很普遍的.浮筑樓板(見圖 3)是解決樓板撞擊聲隔絕問題的有效辦法之一，關(guān)鍵在于保證墊層材料有足夠的彈性并消除浮筑地面層與周圍的所有聲橋[3].

地板上通過用柔軟的材料(如地毯)鋪設(shè)地面，可以在聲源處降低人走動、東西落地和桌椅挪動等聲音，但是對空氣聲的隔聲作用不是很大.

彈性吊頂其原理和兩層或多層復合隔墻相同.但要注意的是，吊頂?shù)闹苓呅枰褂密浶圆牧戏舛乱员闶沟蹴斈軌蛳鄬τ趬ψ霆毩⒌恼駝?同時吊頂?shù)南卤砻孀鑫曁幚恚驗槿绻蹴敶罅糠瓷渎曇簦曇魰^小衰弱地傳播到房間中的各處，形成噪聲.

圖3 浮筑樓板

3.3 廚房、衛(wèi)生間的水管噪聲控制

水管噪聲不是空氣聲產(chǎn)生的，而是水管振動的能量通過接觸傳給了結(jié)構(gòu)，這一能量引起墻體等的振動而輻射噪聲，所以相鄰的衛(wèi)生間和廚房應該利用雙層隔墻完全隔開.類似的雙層墻也應該在與衛(wèi)生間、廚房相鄰的管道槽中使用.可以在管道上連接軟接管，同時必須對管道的架設(shè)、吊裝、穿墻、穿樓板做隔振處理，這樣才能減低管內(nèi)介質(zhì)振動傳遞的噪聲.

3.4 門、窗的隔聲設(shè)計

門的隔聲性能主要取決于門扇本身的隔聲能力和門縫的嚴密程度以及與墻體的連接方式(避免門關(guān)閉時隔聲良好，但開啟關(guān)閉瞬間有大的摩擦聲).

門的質(zhì)量一般是比較輕的，質(zhì)量如果過重會導致合頁在長期使用中下沉，使得開啟不便且會造成密閉缺口的問題.所以門的隔聲設(shè)計重點是要保證門的嚴密程度，在門的周邊要設(shè)置壓縫的軟性材料和自落門檻.

窗(主要的隔聲設(shè)計是針對外窗而言的)的主要材料為玻璃，因為制作得很薄，單位面積內(nèi)的質(zhì)量非常小，同時玻璃通過共振機制，在高頻范圍內(nèi)對聲音幾乎全部反射，僅吸收相當一部分低頻的聲音.最新的研究表明經(jīng)過激光密集的微穿孔后玻璃會具有很好的吸聲效果[4].通常采用雙層隔離玻璃或者某些疊層玻璃板可以達到好的隔聲效果，但這還取決于雙層窗之間的距離和邊框內(nèi)的吸聲材料.

3.5 電梯、樓梯間的聲音控制

控制電梯噪聲的有效方法是在平面設(shè)計時把電梯間與其他對噪聲要求高的房間進行噪聲分區(qū)，并用配電間、儲藏室等房間把動、靜兩類房間分隔開[5].

樓梯腳步噪聲是由人腳與樓梯的接觸造成的，其簡單的控制方法是用耐洗耐用的彈性地毯或者墊子鋪在樓梯上.另外在安裝或者設(shè)計樓梯時要增設(shè)減振墊，樓梯和側(cè)墻之間也要留出縫隙做隔振處理，以防止腳步引起的振動傳到建筑結(jié)構(gòu)上.

4 布局規(guī)劃的影響

(1) 規(guī)劃設(shè)計首先要根據(jù)建筑現(xiàn)場的周圍環(huán)境，確定建筑物在該地區(qū)的方位及必要的動靜分區(qū).

(2) 具體到單棟建筑內(nèi)部設(shè)計時動靜功能空間在平面上要分離，在高度上要把不同住家相同用途的房間垂直排列，因為人們作息時間相似從而可以減少聲學問題.

(3) 相鄰住家共用一堵隔墻且房間又僅靠隔墻時，外墻的開窗要保持足夠的距離，避免隔窗串語的現(xiàn)象.

(4) 城市的不同區(qū)域也會因為背景噪聲的不同而在設(shè)計上要不同對待[6].在安靜的區(qū)域會因為環(huán)境聲噪小導致輕微的聲音都可以聽得很清楚，所以實際設(shè)計時要有更高的隔聲要求.

5 結(jié) 語

最近 20年來，國家陸續(xù)出臺了一些有關(guān)建筑隔聲的標準和規(guī)范.如1982年出臺的《中華人民共和國國家標準GB 3096—82》；1988年出臺的《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范 GBJ118—88》；2005年出臺的《建筑隔聲評價標準GB/T50121》(老標準《建筑隔聲評價標準》GBJ121—88廢止)；2010年出臺的《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范GB50118》.2011年天津市出臺了綠色建筑設(shè)計標準，其中天津市工程建設(shè)標準 DB/T29-205—2010中明確把隔聲降噪作為綠色建筑設(shè)計的考量標準.以上情況說明了聲學環(huán)境問題已經(jīng)完全進入到了設(shè)計、施工驗收、檢測的實際應用階段.這對于提高我國城市居民的生活環(huán)境、生活質(zhì)量無疑是很重要的，筆者認為其重要性可等同于現(xiàn)在城市居住區(qū)規(guī)劃時的硬性綠化要求對生態(tài)、生活環(huán)境的貢獻作用.

現(xiàn)階段的情況是，現(xiàn)有的標準只能以關(guān)窗為基礎(chǔ)來計算評定住宅隔聲效果，這樣就與建筑正常的開窗通風形成矛盾，造成實際使用時會達不到良好的聲學環(huán)境要求，這是未來努力的方向.

總之可以認為任何有關(guān)聲學的考慮都可以看成這樣簡單的三個東西：聲源、傳播路徑和聲音的接收者.這其中的每一個因素的成功控制都可以較好地解決聲學問題，營造良好的聲學環(huán)境，滿足城市中生活的人們對安靜舒適生活的追求.

［1］王 崢，項端祈，陳金京，等. 建筑聲學材料與結(jié)構(gòu)——設(shè)計和應用[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2006.

［2］詹姆斯·恩. 建筑聲學設(shè)計指南[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

［3］王季卿. 浮筑樓板隔聲設(shè)計[J]. 噪聲與振動控制，1988(3)：29-32.

［4］項端祈. 我國建筑聲學的20年回顧與展望[J]. 應用聲學，2002，21(1)：40-45.

［5］項端祈. 高層旅館的隔聲設(shè)計——北京飯店(新樓)客房的噪聲控制[J]. 建筑學報，1980(3)：39-44.

［6］柳孝圖. 噪聲控制研究和應用的進展[J]. 聲學學報，1996，21(1)：15-19.