樓板重擊撞擊聲噪聲降低方法研究

薛小艷

（清華大學，北京 100084）

1 撞擊聲重擊法測量研究

撞擊聲隔聲是建筑隔聲的重要組成部分，對于撞擊聲隔聲性能的測試及評價方法的研究一直備受重視。目前國內測試標準中規定的聲源為輕質撞擊標準打擊器，該方法的聲源模擬人穿鞋步行等狀態，對樓板施加較輕的硬撞擊。但由于此標準采用的輕質撞擊聲打擊器所激發出的撞擊聲主要集中在中高頻段，對于樓板隔絕兒童跳躍或跑動等低頻分量大的物體撞擊的性能，不能做出正確的評價。在現實中，經常出現輕擊法測試合格的樓板，但仍然能聽到樓上兒童跑跳聲。這是因為在實際生活中，既存在輕擊法所模擬的穿鞋敲擊噪聲，也存在輕擊法不能模擬的重撞擊中低頻噪聲。隨著對住宅聲環境的要求越來越高，僅用輕質撞擊法來評價樓板撞擊聲的隔聲性能已不能滿足人們的需求。國際上撞擊聲測量方法不斷成熟和發展，目前已形成了標準打擊器法與輪胎重擊法、橡膠球重擊法等測試方法。

目前，在《民用建筑隔聲設計規范》（GB 50118—2010）以及《住宅設計規范》（GB 50096—2011）等標準中，均規定了樓板撞擊聲隔聲限值，目的是保證設計選用的樓板構件能夠滿足對上層房間內沖擊噪聲源（如腳步聲、拖拽家具聲等）的隔聲需求。近年來，隨著綠色建筑、健康住宅等評定工作的推廣和深入，作為重要的室內環境保障因素，樓板撞擊聲隔聲性能越來越受到關注與重視。

我國現行的樓板撞擊聲隔聲評價指標和測量方法既包括樓板構件，也包括了建筑現場。在實驗室測量得到的樓板構件撞擊聲隔聲指標被稱為計權規范化撞擊聲壓級，計量符號是Ln,w；建筑現場測量的房間與房間之間的撞擊聲隔聲指標被稱為計權標準化撞擊聲壓級，計量符號是L,

nT,w、Ln,w和L,nT,w的測量方法和計算取值與國際ISO的相關標準是完全一致的，均是采用標準撞擊器作為聲源撞擊樓板，在下層空間測量各頻帶聲壓級，并按標準撞擊聲參考折線計權計算得到單一的評價值。標準撞擊器是一種人穿硬質鞋子行走的沖擊模擬裝置，類似于一位60kg體重的女士穿高跟鞋正常步態行走時所產生的撞擊力。與兒童蹦跳、拍打皮球、快步跑等重沖擊力相比，標準撞擊器所產生的沖擊力相對較小，因此Ln,w和L,

nT,w亦被稱為輕擊法撞擊聲隔聲評價指標，重點用于評價樓板對腳步聲、托拽家具等撞擊聲的隔絕能力。

在我國民用建筑中，大量設計采用厚度100～150mm的光裸樓板，其Ln,w和L,nT,w的測量值一般在80～85dB，不能達到《民用建筑隔聲設計規范》（GB 50118—2010）、《住宅建筑規范》（GB 50368—2005）、《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378—2014）、《健康住宅建設技術規程》（CES179:2017）等標準的要求。近年來，隨著人們對居住環境品質要求的提高，以及標準法規的推動，浮筑樓板技術、保溫夾層減振樓板處理、樓板彈性面層處理、樓板下層彈性吊頂處理等技術和方法迅速發展并大規模推廣應用，對提高樓板撞擊聲隔聲性能起到了極大的促進作用。

但實踐中發現，即使采用樓板撞擊聲隔聲處理后達到了相關標準，仍有居住者感覺樓板存在隔聲不良的問題，其根本原因在于，使用輕擊法評價的樓板撞擊聲隔聲指標與人們在重擊源情況下的主觀感受之間仍存在著較大差距。輕擊法起源于歐美等國家，在這些國家的設計建筑規范中，混凝土樓板的厚度一般要求在200mm左右，樓板非常厚重，重擊聲源的低頻聲難于起振，隔聲效果尚可，反倒是對于高頻分量較多的輕擊聲源，由于固體傳播高頻聲音損失較小，樓下房間受到的影響更大一些。因此。歐美國家對樓板撞擊聲隔聲評價主要采用輕擊聲源，而且多年來評價效果是令人滿意的。我國住宅設計建造采用的樓板厚度大多是100～150mm，相對輕一些、薄一些，當樓上存在重擊聲源時，對樓下的干擾是較大的。另外，一些住宅房間的地板面積設計的較大，在重擊聲源的作用下，象擊鼓一樣的鼓振效應更加明顯，因此采用輕擊聲源達標的樓板，在重擊聲源條件下，不能令人滿意。

2 提高撞擊聲隔聲性能的方法和途徑

輕質撞擊聲隔聲測量方法在國內已經相對普及，對此測量方法下獲得的數據和對隔絕輕質撞擊聲產生的噪聲也有很多研究，并形成了相對成熟的治理措施。

常用的輕質撞擊聲的隔絕措施主要有：1）在樓板面層上鋪設彈性墊層（見圖1），使得振動源撞擊樓板所引起的振動能夠減弱；2）在樓板面層和承重結構之間設置浮筑層（見圖2），以達到阻隔振動在樓層結構中傳播的目的；3）在樓板下面的空間安裝隔聲吊頂（見圖3），便于阻隔振動結構向接收空間輻射的空氣聲，使得聽聞者感受聲音減弱。

圖1 樓板面層的幾種做法

圖2 兩種浮筑式樓板的構造方案

圖3 兩種浮筑式樓板的構造方案[2]

上述措施對于隔絕輕質撞擊聲的隔聲效果明顯。對于現在的材料和樓板構造來講都不是難事，而且施工工藝相對簡單的“三明治”式樓板結構均已普及化，在很多綠色建筑中都已經大范圍應用。

上述三點所提到的隔絕措施中，第二點浮筑層的隔絕方式大致可分為兩種類型：一種是彈性墊層，另一種是阻尼墊層。漢陽大學的Jin Yong JEON教授于2015年在清華大學建筑物理實驗室“Issues on Architectural Acoustic”的講座中，提到了關于彈性墊層和阻尼墊層的降噪特性（見表1）。

彈性材料的剛度要遠遠小于光裸樓板的彎曲剛度，鋪設彈性材料后，浮筑樓板的固有頻率要小于光裸樓板的固有頻率，這種情況下，會導致輕質撞擊聲的效果有所降低，而重擊撞擊聲會提高。如果樓板構造中的夾心部分為阻尼材料的話，其阻尼特性會將上層樓板黏結使得整體樓板厚度增加，變厚后的樓板構造的剛度大大提高，使其自身的固有頻率要大于光裸樓板自身的固有頻率。圖4中的曲線圖描述了這一過程，可直觀了解這一特性。在這種情況下，樓板阻尼材料會改善其自身的阻尼特性，使重擊撞擊聲得到改善，改善程度取決于阻尼材料附著上層樓板后其整體的剛度參數。對于設計滿足一定撞擊聲要求的樓板構造有指導作用（見圖4）。

表1 彈性墊層和阻尼墊層的降噪特性

圖4 阻尼結構降噪特性—固有頻率位移示例圖[1]

3 樓板重擊測試與研究

將典型的樓板構造進行歸類分析，并給出相應的重擊測試頻譜數據。一種是“三明治”的浮筑樓板結構，基層樓板為實驗室預制樓板，中間層為各種類型的減振墊層或減振塊、彈簧類減振材料，面層再鋪設混凝土類型的樓板構造；另外一種是在基層樓板上鋪設各種地面裝修裝飾材料，如地毯、地磚或地板等類型的面層材料。

“三明治”類型的浮筑樓板構造一般應用在公建場所，很少應用于住宅類建筑，因這種類型的樓板構造本身的厚度較厚，占用的空間較大，并會增加建筑荷載，因而很少有設計師會把浮筑樓板設計在居住建筑中。但隨著綠色建筑的推廣，開發商和建筑師們也都在考慮如何提高住宅樓板的隔聲性能，所以這種“三明治”類型的浮筑樓板也逐漸應用到住宅建筑中。另一種在基層樓板上鋪設各種裝修裝飾材料是最普遍的。但不管是在輕質撞擊下還是在重質撞擊下，浮筑樓板在撞擊聲隔聲性能方面都有優勢，最大的優勢在于其構造可以任意變化，尤其是中間的減振層，其在選材上較豐富，效果也較顯著。

表2中列出的典型示例都是非常規樓板構造，也是目前為止測試過的樓板構造中，重擊效果非常好的典型代表。除了樓板構造中不一樣的減振墊層，其共同的特點就是面層鋪設的混凝土厚度都在100mm以上，整體樓板的厚度對最終的重擊效果有至關重要的影響。通過實際測試發現，彈簧減振器是效果最明顯最好的一種減振材料。測試所關注的頻帶范圍內的單頻峰值均值都明顯偏低，其結果達到了韓國《撞擊聲隔聲重擊標準》的1級標準，該列表中的構造結果均可滿足2級和3級標準。這些樓板構造在63Hz這一頻帶的峰值均值均在70dB，彈簧構造在50～60dB。這個頻率上的撞擊聲隔聲無論是輕擊法還是重擊法，都是最難隔絕的頻率，對建筑設計中特殊需要處理隔絕低頻噪音的場地，可提供有價值的參考依據。

表2 特殊減振墊層數據列表（測試聲源打擊儀器：輪胎重擊器）

相對減振器或減振塊更普遍的減振墊來說，其重擊效果要比表3提供的數據相對差一些。近年來普遍采用相對較薄的減振墊材。表3中的第一組和第二組數據中的樓板構造，因其性能和價格都堪稱物美價廉，故在大部分綠色建筑設計中是常用的構造。其重擊效果雖未能達到韓國撞擊聲隔聲的最低要求標準，但相對于僅鋪設面層裝飾裝修材料的樓板構造來說，重擊效果是不能忽視的。在表3中后面幾組列出的浮筑樓板構造的面層鋪設的混凝土層厚度均大于等于100mm，雖然厚度相對前兩組數據增加了很多，但還是有一組數據未達到韓國撞擊聲隔聲標準的最低限要求，說明除了混凝土厚度是影響重擊效果的因素外，復合在中間的減振墊層也起著較大的作用。這也從另外的角度驗證了阻尼特性的理論事實，看中間的減振墊層材質是起到彈性作用還是起到阻尼作用，看其是否能改變整個樓板的固有頻率，看其固有頻率是否向著有利的方向發展。這些都可以作為有價值的設計依據。

表4列出的樓板構造均為現在建筑樓層中最常用也是最普及的構造做法，有的在預制樓板上鋪裝地板、地磚類材料，有應用在特殊場合的防靜電架空地板，這類構造的重擊效果均未達到韓國撞擊聲隔聲標準的最低限要求。由此得出，要得到好的重擊隔聲效果，只在面層鋪設裝飾裝修材料是不可行的，盡管這種構造安裝起來相對便捷，對房屋內的空間也不會造成太多損失。建議在一定的場合，可以結合浮筑樓板的構造再在面層鋪設裝飾裝修材料。

表3 常規減振墊層數據列表（測試聲源打擊儀器：輪胎重擊器）

表4 面層鋪設材料結構數據列表（測試聲源打擊儀器：輪胎重擊器）