臨街住宅臥室噪聲計(jì)算與實(shí)測分析
——以成都某臨街住宅為例

何婉藝， 耿化民， 于佳佳， 楊曉嬌

(1. 西南交通大學(xué)建筑與設(shè)計(jì)學(xué)院，成都 四川610000; 2. 四川省建筑科學(xué)研究院有限公司，成都 四川610000)

伴隨著城市化的發(fā)展及人類社會的進(jìn)步，聲污染成為不可忽略的重要問題。建筑和居住環(huán)境日益發(fā)達(dá)，對建筑的研究已經(jīng)不止停留在堅(jiān)固、美觀、適用的范圍內(nèi)了，建筑室內(nèi)聲環(huán)境也獲得了應(yīng)有的重視。噪聲污染的危害已引起關(guān)注，解決室內(nèi)聲環(huán)境缺陷能讓使建筑環(huán)境和居住環(huán)境更舒適。不良的聲環(huán)境將對人們生活環(huán)境的質(zhì)量產(chǎn)生重大影響，它的危害是眾所周知的，它影響人們睡眠、造成聽力損傷、干擾語言交流、引發(fā)各類疾病[1-3]。飛速增長的經(jīng)濟(jì)使一棟棟住宅拔地而起，由于土地稀缺，盡管設(shè)計(jì)師在住宅合理性上的設(shè)計(jì)已經(jīng)考慮再三，也避免不了臥室位置臨街，而臥室?guī)缀醭休d了我們補(bǔ)充精力的時(shí)光，擁有良好的室內(nèi)聲環(huán)境，可以幫助人們擁有良好的心情，提供工作效率，增強(qiáng)生活幸福感，是現(xiàn)代健康生活和工作條件的追求[4]。建筑室內(nèi)聲環(huán)境的要求越來越嚴(yán)格，促進(jìn)了建筑隔聲的發(fā)展，當(dāng)下對于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔聲技術(shù)研究的重點(diǎn)有：①民用建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件隔聲計(jì)算及相關(guān)問題[5-6]；②建筑構(gòu)件的隔聲性能[7-9]研究。本文對相關(guān)室內(nèi)背景噪聲計(jì)算方法進(jìn)行梳理，通過測試室外環(huán)境噪聲值和計(jì)算構(gòu)件隔聲量、房間總吸聲量、組合墻有效隔聲量、窗墻間縫隙對隔聲量來取得室內(nèi)噪聲級，并以實(shí)際某住宅建筑為案例，分析探討臨街住宅臥室室內(nèi)的噪聲計(jì)算與實(shí)測值是否相符，用實(shí)測結(jié)果對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

1 臨街住宅臥室噪聲分析

1.1 臨街住宅臥室室內(nèi)噪聲級的設(shè)計(jì)要求

GB 50118-2010《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中對于住宅建筑起居室內(nèi)的許可噪聲級如表1所示。

表1 住宅建筑室內(nèi)允許噪聲級(A聲級) dB

1.2 室內(nèi)背景噪聲計(jì)算方法

在室內(nèi)環(huán)境中，室內(nèi)噪聲是重要的一部分，建筑的室內(nèi)噪聲由外部噪聲以及內(nèi)部噪聲組成。外部噪聲主要來自于交通噪聲、工業(yè)噪聲、施工噪聲等；內(nèi)部噪聲主要來自于社會生活和公共場所噪聲、建筑內(nèi)的設(shè)備噪聲等[10]。在計(jì)算室內(nèi)背景噪聲時(shí)，若噪聲主要通過空氣傳入室內(nèi)，可將室內(nèi)看作受聲室，將外部整個噪聲源看作發(fā)聲室，室內(nèi)噪聲級計(jì)算公式如下：

(1)

式中:L1為發(fā)聲室室內(nèi)平均聲壓級，即外立面聲壓級，dB;L2為受聲室室內(nèi)平均聲壓級，即室內(nèi)噪聲級，dB；S為外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積，m2；A為接收室的吸聲量，m2；R為隔聲量，dB。

1.2.1 室外環(huán)境噪聲影響值

室外環(huán)境噪聲主要來自臥室以外的建筑內(nèi)噪聲以及來自建筑外的噪聲，比如建筑內(nèi)左鄰右舍的社會噪聲，建筑外的交通噪聲、施工噪聲等，室外環(huán)境噪聲值可以通過監(jiān)測噪聲儀器或噪聲軟件模擬獲得。

1.2.2 構(gòu)件隔聲計(jì)算

在構(gòu)件隔聲計(jì)算中最常用的是質(zhì)量定律，即墻體單位面積重量愈大，透射的聲能愈少。從龐雜的經(jīng)驗(yàn)公式中篩選了三組最常用的經(jīng)驗(yàn)公式，在《建筑隔聲設(shè)計(jì)——空氣聲隔聲技術(shù)》中推薦的經(jīng)驗(yàn)公式如下：

R=23lgm-9(當(dāng)m≥200 kg/m2)

R=13.5lgm+13(當(dāng)m≤200 kg/m2)

(2)

在《建筑聲學(xué)材料與結(jié)構(gòu)——設(shè)計(jì)和應(yīng)用》一書中推薦的分頻經(jīng)驗(yàn)公式：

R=16lgm+14lgf-29

(3)

在《建筑物理(第三版)》中給出的經(jīng)驗(yàn)公式如下：

R=20lg(mf)-48

(4)

1.2.3 房間總吸聲量A的計(jì)算

房間內(nèi)墻面布置不同的吸聲材料，則該房間總吸聲量A由下式確定：

A=∑αiSi

(5)

式中：A為房間總吸聲量，m2；αi為材料的吸聲系數(shù)，在不同聲音頻率下α的值不同；Si為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積，m2，這里包括內(nèi)墻、內(nèi)窗、地板和天花板。

1.2.4 組合墻有效隔聲量計(jì)算

1.2.4.1 隔聲量計(jì)算公式

組合墻隔聲量的計(jì)算，應(yīng)在等傳聲度的原則下，首先求出各組成構(gòu)件的傳聲度Sτ，再求出組合構(gòu)件的總傳聲度，然后再求出組合構(gòu)件的等效傳聲系數(shù)或稱平均傳聲系數(shù)τ0。

τ0=總傳聲度/構(gòu)件總面=

(6)

構(gòu)件的傳聲系數(shù)τ與構(gòu)件的隔聲量R關(guān)系如下：

(7)

(8)

由此可知，當(dāng)知道某構(gòu)件的傳聲系數(shù)后，便可求出該構(gòu)件的平均隔聲量R：

(9)

組合墻隔聲量的計(jì)算方法還有一種(墻上只有一個門或一個窗的時(shí)候用)：

(10)

式中：R1為墻本身的隔聲量；R2為門或窗的隔聲量；S1為墻本身的凈面積(不包括門、窗等)；S2為門或窗的面積。

1.2.4.2 帶有門或窗的組合墻隔聲量計(jì)算公式

(11)

1.2.4.3 帶有門和窗的組合墻隔聲量計(jì)算公式

①Rm>Rc時(shí)：

(12)

②R>Rc時(shí)：

(13)

式中：R3為門和窗組合后的等效隔聲量；Rm為門的隔聲量；Rc為窗的隔聲量；Sm為門的凈面積；Sc為窗的凈面積。

由于組合墻隔聲量的計(jì)算方法復(fù)雜多樣，本文選取式(10)對組合墻隔聲量進(jìn)行計(jì)算，此公式是計(jì)算組合墻隔聲量最常用的計(jì)算方法，簡潔明了、深入淺出地反映了組合墻隔聲量的計(jì)算步驟和整體思路，且其計(jì)算結(jié)果與其他公式的計(jì)算結(jié)果幾乎一樣。但計(jì)算出組合墻的平均隔聲量后，需要根據(jù)《建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)》修正公式如下：

(14)

式中：Rs為實(shí)際隔聲量；A為房間的吸聲總量；Rr為有效隔聲量；SWQ為外墻凈面積；SWC為外窗凈面積。

1.2.5 窗墻間縫隙對隔聲量計(jì)算

孔洞和縫隙對于隔聲構(gòu)件的隔聲性能有很大的影響。它們的尺寸大小和聲波波長比值是影響隔聲性能的主要因素。如果孔洞的尺寸大于聲波波長時(shí)，透過孔洞的聲能可近似認(rèn)為與孔洞的面積成正比。通常窗和墻之間約有0.5 cm上下的空隙，孔洞和縫隙使隔聲量減少的分貝為：

(15)

式中：R0為隔聲結(jié)構(gòu)的隔聲量；S0、Sc為分別為孔、縫隙和封閉面的面積。

2 臨街住宅臥室背景噪聲級計(jì)算

2.1 項(xiàng)目概況

成都市武侯區(qū)某小區(qū)位于武侯大道三環(huán)路外側(cè)，人車流量眾多，該小區(qū)西至聚福路，東至聚賢路，北至兆景路，南至萬興路。實(shí)測地點(diǎn)選取小區(qū)南面臨街十三層住宅樓中，該面臨街不僅有公交車站，距離地鐵三號線較近，住宅樓對面還有幼兒園以及新的住宅樓在施工，所以各類噪聲對該臨街面住宅影響較大。選取進(jìn)行室內(nèi)背景噪聲分析的臥室如圖1所示。

圖1 測試臥室示意

2.2 室外聲環(huán)境實(shí)測

室外聲環(huán)境實(shí)測方法是根據(jù)GB 3096-2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》給出的關(guān)于聲環(huán)境功能區(qū)噪聲監(jiān)測的方法。南面有窗，有噪聲傳播的敏感點(diǎn)，為整個房間最不利的一面，所以對所選房間的南面進(jìn)行噪聲實(shí)測。測試儀器為AWA6228+型，測量在無雨雪、無雷電天氣，風(fēng)速5 m/s以下時(shí)進(jìn)行，測量時(shí)間為2020年7月7日晚23：00～23：10、8日早8：00～8：10。為了確保室外聲壓級的有效性，測量地點(diǎn)選在對最后計(jì)算結(jié)果影響最小的地方，直接在所選房間的外表面進(jìn)行噪聲監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果如表2所示。

表2 一般戶外環(huán)境噪聲測試結(jié)果 dB

2.3 室內(nèi)噪聲級計(jì)算分析

2.3.1 室內(nèi)構(gòu)造概述

所選房間是由墻體和外窗組成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。該房間的內(nèi)表面是由內(nèi)墻墻面、天花板、實(shí)木地板及玻璃窗組成，具體的構(gòu)造做法見表3，內(nèi)墻墻面、天花板均按照水泥砂漿材料計(jì)算。

表3 臨街臥室構(gòu)造做法

2.3.2 室內(nèi)背景噪聲計(jì)算

(1)房間吸聲量A的計(jì)算(表4、表5)。

表4 計(jì)算采用材料在各頻率下的吸聲系數(shù)α

表5 吸聲量A計(jì)算結(jié)果

(2)有效隔聲量的計(jì)算(表6～表8)。

2.3.3 窗墻間縫隙對隔聲量影響

考慮此建筑窗墻孔洞影響時(shí)， 由式(15)可以計(jì)算得到，窗墻間縫隙對會使得隔聲量下降1 dB。

表6 窗墻組合隔聲量

表7 不同頻率下窗墻組合隔聲量

表8 不同頻率下窗墻組合隔聲量

2.3.4 單值評價(jià)量與頻譜修正量的計(jì)算

根據(jù)GB/T 50121-2005《建筑隔聲評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》給出的確定空氣聲隔聲單值評價(jià)量的數(shù)值計(jì)算方法及不同構(gòu)件隔聲計(jì)算方法，分別得到得到此臥室室內(nèi)空氣聲隔聲單值評價(jià)量Rw為31.6 dB、35.2 dB、37.2 dB，在得到相應(yīng)室內(nèi)空氣聲隔聲單值評價(jià)量后再用A計(jì)權(quán)交通噪聲頻譜修正，三種計(jì)算方法外圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔聲量經(jīng)過修正得到的隔聲量為31.6 dB、36.1 dB、38.0 dB。經(jīng)式(1)計(jì)算，室外聲環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)選在建筑外表面時(shí)，晝間室內(nèi)噪聲級分別為41.7 dB、37.2 dB、35.3 dB;夜間室內(nèi)噪聲級分別為35.3 dB、30.8 dB、28.9 dB。

3 臨街臥室室內(nèi)背景噪聲實(shí)測

根據(jù)GB 50118-2010《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》中關(guān)于室內(nèi)噪聲測量方法，對臨街臥室室內(nèi)噪聲級進(jìn)行測試。該規(guī)范中要求對于住宅建筑中面積范圍在30 m2內(nèi)的房間選取1個測點(diǎn)，該臥室面積為19.4 m2，應(yīng)在房間中間，距地面高度1.2～1.6 m，距房內(nèi)各墻面的距離均大于1.0 m的地方設(shè)測點(diǎn)。每次測量前后應(yīng)使用聲學(xué)校準(zhǔn)器對聲級計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)，測量前、后校準(zhǔn)示值不得大于0.5 dB，測量時(shí)室內(nèi)只有測試人員，且在關(guān)閉門窗的情況下進(jìn)行。交通噪聲屬于非穩(wěn)態(tài)噪聲，是聲級隨時(shí)間變化而變化的較為復(fù)雜的持續(xù)聲，測量此類噪聲的最好方法是測量固定時(shí)間內(nèi)的等效連續(xù)聲壓級，就是測量10 min的等效(連續(xù)A計(jì)權(quán))聲級。不論白天晚上均選擇較不利的時(shí)間進(jìn)行測試，白天噪聲不利時(shí)間為8：00，大家開始上班的時(shí)候，夜間是10：00有些人準(zhǔn)備入睡、有些人在回家路上，室內(nèi)噪聲測試結(jié)果如表9所示。

表9 室內(nèi)噪聲測試結(jié)果 dB

從對比數(shù)據(jù)可以得到式(2)計(jì)算值最接近實(shí)測值，其次是式(3)計(jì)算值、式(4)計(jì)算值。

4 結(jié)論

本文以成都市某臨街住宅為例，選取其臨街臥室為樣本，對其室內(nèi)背景噪聲進(jìn)行計(jì)算值與實(shí)測值比對分析，在計(jì)算過程中選用了三種不同的隔聲經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算房間在不同頻率下的隔聲量、總吸聲量、窗間墻縫隙對隔聲量的影響，再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)確定計(jì)權(quán)隔聲量，對A計(jì)權(quán)交通噪聲進(jìn)行頻譜修正，根據(jù)計(jì)算及實(shí)測結(jié)果可得出結(jié)論如下。

(1)構(gòu)件隔聲依照式(2)得出的計(jì)算值與實(shí)測值有較好的符合性；式(2)根據(jù)面密度的大小計(jì)算得出構(gòu)件隔聲量，且沒有把頻率納入計(jì)算，不僅方便，還與實(shí)測值更相吻合。通過實(shí)測值與計(jì)算值的對比，說明本文所采用得計(jì)算方法可以較為確切的得出室內(nèi)背景噪聲值，是能夠作為建筑初設(shè)階段預(yù)測建筑室內(nèi)背景噪聲的方法。

(2)由實(shí)測結(jié)果可知，該房間滿足普通住宅對臥室室內(nèi)噪聲級的低限標(biāo)準(zhǔn)限值。

(3)在對室外環(huán)境噪聲進(jìn)行實(shí)測時(shí)，應(yīng)將測試點(diǎn)選在建筑外表面，所測得的噪聲值用于計(jì)算更符合實(shí)際。

(4)由對比結(jié)果可以得到，計(jì)算值一般比實(shí)測值小，其主要原因是本計(jì)算中只考慮了在外圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔聲下的室內(nèi)噪聲級。可在實(shí)際情況中，由于施工工藝、噪聲傳播途徑等的影響，噪聲還可以通過其他方式傳入室內(nèi)。