淺談建筑門窗幕墻空氣聲隔聲性能分析與設(shè)計

賀玉妹

【摘要】本文介紹了隔聲量的定義，以及建筑門窗幕墻空氣聲隔聲評價，并基于前兩點內(nèi)容論述了建筑門窗幕墻的隔聲防噪設(shè)計要點。

【關(guān)鍵詞】隔聲量；評價標準；隔聲設(shè)計

【中圖分類號】TU112.59

【文獻標識碼】A

【文章編號】1671-3362（2018）10-0048-02

在門窗幕墻的設(shè)計工作中，我們會綜合考慮建筑的抗風壓、氣密、水密、隔聲和保溫性能，隔聲降噪以往是很容易被忽略的一個性能，特定情況下它卻最能體現(xiàn)建筑的舒適度。

根據(jù)聲波在建筑物和建筑構(gòu)件中的傳遞方式可分為空氣聲傳聲和固體傳聲，相應(yīng)的隔聲就分為空氣聲隔聲和撞擊聲隔聲。空氣聲隔聲是利用墻體、門窗或其他屏障來隔離噪聲在空氣中的傳播，而撞擊聲隔聲是利用彈性阻尼材料進行減低或隔離由撞擊或振動而產(chǎn)生的噪音在結(jié)構(gòu)中的傳播。作為建筑圍護結(jié)構(gòu)使用的門窗幕墻及其玻璃來說，空氣聲隔聲是評價其隔聲性能的主要方面。

1.隔聲量的定義

建筑中的空氣聲傳聲過程中，入射聲波疏密交替地投射到圍護結(jié)構(gòu)上，一部分發(fā)生反射現(xiàn)象，一部分被圍護結(jié)構(gòu)吸收，剩余聲波使得圍護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的受迫振動，一旦受迫彎曲波順著圍護結(jié)構(gòu)傳播時，將引起另一側(cè)空氣做出同樣振動，此時聲音即傳透過去，由此引出了聲投射系數(shù)的概念τ：

由于隔聲材料及構(gòu)件聲透射系數(shù)的變化范圍很大，用聲透射系數(shù)來表示隔聲材料及構(gòu)件的隔聲性能很不方便。因此需要采用一種比較簡單實用方便的隔聲量R（dB）來表示材料及構(gòu)件的隔聲性能：

一般均質(zhì)建筑材料的隔聲量R的計算方法可以根據(jù)入射聲波頻率f（Hz）和材料單位面積質(zhì)量MS計算。研究表明，均質(zhì)建筑材料隔聲過程中會有一部分的隔聲損失量，單向入射聲波的隔聲損失量可取經(jīng)驗值42.3dB，實際情況中聲波的入射是無規(guī)則的，其隔聲損失量可取經(jīng)驗值48dB。

由此可得出：厚且重的圍護結(jié)構(gòu)相比于薄且輕的圍護結(jié)構(gòu)隔聲性能更好，于聲波作用下更難產(chǎn)生振動且振幅比較小。高頻聲比低頻聲更難引起結(jié)構(gòu)振動，因為圍護結(jié)構(gòu)高頻隔聲性能較之低頻更好。一旦圍護結(jié)構(gòu)固有的自由彎曲波的速度與受迫振動而產(chǎn)生的彎曲波速和相互吻合時，即聲傳透為最大，說明此時隔聲性能最差，通常稱此種現(xiàn)象為吻合谷效應(yīng)，而滿足此效應(yīng)的頻率則被稱之為臨界頻率。

由于門窗設(shè)計的復(fù)雜性和聲音傳播的復(fù)雜性，目前隔聲量不能通過計算得出，只能通過隔聲實驗室檢測得來。不考慮其他因素的理想狀態(tài)下，隔聲量R可以近似為：

2.建筑門窗幕墻空氣聲隔聲性能分析

對建筑門窗幕墻各種性能的專業(yè)分析，都應(yīng)有相應(yīng)的標準來判定，隔聲性能亦如此。

2.1建筑門窗空氣聲隔聲評價標準

在GB/T 8485-2008《建筑門窗空氣聲隔聲性能分級及檢測方法》中利用隔聲實驗室來測得門窗的隔聲性能，在實驗中考慮了背景噪聲的修正，按GB/T 50121規(guī)定的方法確定了試件的平均計權(quán)隔聲量Rw、粉紅噪聲頻譜修正量C和交通噪聲譜修正量Ctr。外門、外窗以“計權(quán)隔聲量和交通噪聲頻譜修正量之和（Rw+Ctr）”作為分級指標；內(nèi)門、內(nèi)窗以“計權(quán)隔聲量和粉紅噪聲頻譜修正量之和（Rw+Ct）”作為分級指標。

2.2建筑幕墻空氣聲隔聲評價標準

假設(shè)用常規(guī)隔聲實驗室測得幕墻的平均計權(quán)隔聲量Rw，但幕墻實際使用必須要考慮樓層間和兩相鄰房間的側(cè)向傳聲量a，則實際使用隔聲量R'：

所以常規(guī)隔聲檢測實驗室對建筑幕墻不適用。建筑幕墻與傳統(tǒng)外圍護結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)和安裝方法不同，建筑幕墻與建筑門窗相比，需要檢測的聲學性能更多，評價指標、檢測參數(shù)與評價方法等均完全不同。

目前國外無建筑幕墻空氣聲隔聲的專門標準，但是性能標準涵蓋了建筑幕墻空氣聲隔聲檢測的全部內(nèi)容。國內(nèi)隔聲性能標準中缺少側(cè)向傳聲檢測標準，產(chǎn)品國家標準《建筑幕墻空氣聲隔聲性能分級及檢測方法》編制工作已啟動，這將完善建筑幕墻產(chǎn)品性能評價體系。

3.建筑門窗幕墻的隔聲性能設(shè)計

科學的門窗幕墻隔聲性能設(shè)計應(yīng)首先對室內(nèi)外的噪聲進行頻譜檢測，確定主要噪聲源的頻譜特性，再調(diào)整門窗幕墻的結(jié)構(gòu)和配置，使圍護結(jié)構(gòu)固有的自由彎曲波的頻率不與臨界頻率一致，避免出現(xiàn)吻合谷效應(yīng)，以滿足在整個頻譜范圍內(nèi)都有較好的隔聲性能。在長久的設(shè)計與檢測經(jīng)驗中，已經(jīng)積累了很多可以利用的經(jīng)驗來進行門窗幕墻的隔聲性能設(shè)計。

3.1建筑門窗的隔聲性能設(shè)計

在對門窗進行隔聲設(shè)計時，玻璃作為占據(jù)70%甚至更大面積的部分應(yīng)首先被考慮。中空玻璃和夾膠玻璃都有優(yōu)異的隔聲性能，夾膠玻璃中夾膠膜的柔性減震作用使之隔聲性能好于中空玻璃，但由于中空玻璃保溫性能更好，可以做成鍍膜玻璃，防結(jié)露性能更好，所以在門窗設(shè)計中被更多青睞。中空玻璃由兩片或兩片以上玻璃板壓合而成，中空層具有彈簧作用，但小的中空層使得兩玻璃間的空氣層呈現(xiàn)較強的“剛性”，沒有起到空氣彈簧作用，喪失了一般雙層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。同時，由于雙層結(jié)構(gòu)存在共振，小的中空距離使共振現(xiàn)象產(chǎn)生在中、低頻，致使隔聲量有所下降。中空層如果太大，在特定周期數(shù)范圍內(nèi)有可能引發(fā)共振等現(xiàn)象，反而不利于隔聲，所以中空玻璃中空層厚度最好控制在9mm-12mm之間，并可在中空層填充傳聲能力弱的惰性氣體。如果內(nèi)外片玻璃厚度不同，可以有效減弱共振現(xiàn)象，所以在玻璃選擇上，不論中空還是夾膠玻璃，都應(yīng)該選擇不同厚度的單玻來組合使用。當然也可以選擇效果更好的真空玻璃，但需要綜合考慮價格、視覺效果等問題。

其他有效措施有：選擇合適的窗墻比，通常墻的隔聲性能要好于窗；減少聲橋設(shè)計，比如增加框的腔體數(shù)量；采用三道甚至多道密封、適當提高密封膠條壓縮量、增加鎖點來提高框扇間的密封性；填充高阻流的隔聲材料，提高窗墻間縫隙隔聲性能。

建筑門窗的隔聲性能不只跟設(shè)計本身有關(guān)，現(xiàn)有建筑施工條件下，窗與墻體之間縫隙過大，是聲音傳播到室內(nèi)的有利通道，可以利用附框設(shè)計來精確控制門窗與墻體之間的縫隙，減少聲波的傳透量。

3.2建筑幕墻的隔聲性能設(shè)計

玻璃幕墻中玻璃占據(jù)了幕墻外立面的絕大部分面積，所以在幕墻設(shè)計中玻璃的選擇更為重要，但幕墻還要考慮層間不透明面板的大小、組成和厚度，玻璃安裝在框上的方式，玻璃與框之間聲橋的設(shè)計等。在玻璃選擇上，門窗的設(shè)計思路也同樣適用于幕墻設(shè)計。對于其他類型的幕墻，同樣要注意幕墻面板材料和結(jié)構(gòu)的選擇。

另外，越是提高氣密性隔聲效果就越好，因此幕墻開啟扇與結(jié)構(gòu)之間、單元式幕墻板塊連接處應(yīng)取多道密封，幕墻開啟扇采用多鎖點為佳。

雙層幕墻的隔聲量會增加，研究表明，如果兩層幕墻彈性連接，中間空腔100mm厚度時，其隔聲量可提高5dB。

建筑幕墻與傳統(tǒng)外圍護結(jié)構(gòu)安裝方式不同，建筑幕墻安裝于梁、柱、樓板之外，容易引起樓上樓下，兩相鄰房間之間串聲，與傳統(tǒng)圍護結(jié)構(gòu)比隔聲差，因此需要關(guān)注幕墻的側(cè)向傳聲處隔聲設(shè)計。

4.總結(jié)

隨著現(xiàn)代社會突飛猛進的發(fā)展，噪音問題越來越嚴重，嚴重影響人們的身心健康與生活起居，甚至影響鄰里關(guān)系和睦。隔聲設(shè)計已成為門窗幕墻設(shè)計中不可忽視的部分，更成為門窗幕墻產(chǎn)品的賣點。只有兼顧到抗風壓、氣密、水密、保溫和隔聲性能的產(chǎn)品才能稱為高性能的產(chǎn)品，才能滿足廣大消費者的需求。

參考文獻

[1] GB/T 8485-2008《建筑門窗空氣聲隔聲性能分級及檢測方法》

[2] 劉正權(quán)、彭超、劉海波、董人文主編.《門窗幕墻及其玻璃空氣聲隔聲性能評價指標》.門窗，2009

[3] 楊道訓(xùn)主編.《璃幕墻隔聲防噪設(shè)計分析》.城市建筑，2015

（作者單位：泰諾風保泰隔熱材料有限公司）