淺談建筑聲學施工中幾個值得注意的問題——海巖聲學

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        導語

　　建筑聲學施工工藝的高低和施工質量的優劣是工程成敗的關鍵，從某種意義上來說它比建筑聲學設計更為重要。中國不少的建筑設計院、專業設計公司，在建筑聲學設計領域有著豐富的經驗，設計出了許多音質優秀的錄音室、演播室、聽音室、電影院、劇院、體育館等。但是，由于許多建筑施工單位沒有從事建筑聲學施工這方面的工作經驗，也不懂得聲學施工工藝，所以很難保證聲學施工質量，以致有些重大聲學工程的聲學環境也未能滿足使用要求。

　　建筑聲學是室內聲學的基本條件，它包括隔聲、隔振、降噪和音質控制。一般聲學房間出現隔聲指標達不到設計要求主要涉及三個因素:

　　( 1 ) 孔洞與縫隙;

　　( 2 ) 隔振與隔聲;

　　( 3 ) 管道隔振與隔聲。

　　孔洞與縫隙

　　聲學房間如果在砌墻時沒有做到滿漿、密縫，墻體上出現縫隙和孔洞，當聲波的波長比孔洞尺寸小得多時，聲波會從孔洞中直接穿過并保持原來的波形繼續傳播，另外聲波還會繞過孔洞的邊緣進入墻立面的背后傳播，這將大大降低墻體的隔聲量。

　　采用石膏混合砌塊、加氣混凝土磚、膨脹珍珠巖板材料的輕型墻體，密度大多在 60 ～ 100 kg /m2，隔聲量為 35 ～40 dB。單層重墻，如 120 磚墻、100 厚混凝土墻板等，面密度在 250 kg /m2 左右，隔聲量在 45 dB左右。240 磚墻、200 厚混凝土墻的面密度超過 500kg /m2 隔聲量可達 50 ～55 dB 左右。

　　隔聲量一般可以粗略地理解為墻體兩邊聲音分貝數的差值，但絕對不是差值這樣簡單。例如，一面墻體上有細小孔洞或縫隙，能透射過入射聲能的1%時，墻體的隔聲量并不是入射聲級的 99%，而是 20dB。即入射聲級是 50 dB 時，隔掉的是 20 dB; 入射聲級是80 dB 時，隔掉的也是 20 dB。隔聲量僅僅是20 dB，由于墻上有縫隙和孔洞，大大降低了墻體本身的隔聲性能。所以有聲學要求的房間在砌墻時，砌塊之間不得留有縫隙或孔洞，必須做到滿漿滿縫，那種用玻璃棉來填縫、堵洞的做法是完全錯誤的。

　　隔振與隔聲

　　1) 輕質隔墻

　　對于廣泛采用的輕鋼龍骨石膏板隔墻，板材直接固定在龍骨上時，受聲一側板的振動會通過龍骨傳到另一側板，這種像橋一樣傳遞聲能的現象被稱為聲橋。聲橋越多，接觸面積越大，剛性連接越強，聲橋現象越嚴重，隔聲效果就越差。在板材和龍骨之間加裝彈性材料墊，并在空腔中填充玻璃棉，對石膏板墻隔聲有一定的改善。此外，輕鋼龍骨本身剛度比較小，有一定的彈性，對兩側板材的聲橋作用要好于矩形截面的木龍骨，輕鋼龍骨石膏板隔墻要比相同構造的木龍骨石膏板隔墻隔聲效果好。

　　當石膏板隔墻每面為兩層石膏板時，應錯縫安裝，接縫必須在龍骨處完成，并進行勾縫處理。另外，為了防止石膏板隔墻和原磚墻結構之間產生縫隙，通常安裝龍骨時先在石膏板墻體四周墊入彈性橡膠條。

　　一般雙層隔聲結構墻，在采用同一種材料時應選用不同的厚度，以避免這兩層出現相同的吻合頻率產生共振。在施工中要特別注意，兩層結構之間不能有剛性連接，有時就因為一顆螺絲或一根鋼筋，就破壞了固體—空氣—固體的雙層隔聲結構，使兩層固體隔層剛性相連，使隔聲量大大降低。尤其是雙層輕質結構隔聲墻，相互之間必須相互支撐或連接時，一定要用彈性構件支撐或懸吊，同時注意兩個隔墻的空間，不能有縫隙或孔洞相通。

　　2) 雙層重墻

　　對于一些要求較高的專業聲學房間，如錄音室、演播室、視聽室、聲學測試室、消聲室等，有時需要設計隔聲隔振雙層重墻。質量定律指出材料越重( 面密度或單位面積質量越大) 隔聲效果越好。對于單層實墻，面密度每增加一倍，隔聲量在理論上增加6 dB。如 120 磚墻，90 厚空心混凝土砌塊、100 厚混凝土墻板等，面密度大于250 kg /m2，計權隔聲量 RW 可達45 dB 左右。240 磚墻、200 厚混凝土墻等面密度超過500 kg /m2 的計權隔聲量 RW 可達 50 ～ 55 dB。

　　計權隔聲量 RW 為 76 dB 左右，計權隔聲量RW 比連基礎重墻高 12 dB 左右。在斷基礎雙墻施工時，必須注意雙墻空腔內不得有水泥砂漿、磚塊、鋼筋等任何剛性材料的連接。如內外墻之間必須要通過線管、水管或通風管道時，應做專門的隔聲隔振處理。

　　3) 隔聲吊頂

　　在結構樓板下用金屬減振吊鉤或橡膠減振吊鉤懸掛隔聲板，使樓板與隔聲吊頂柔性隔離

　　隔聲吊頂的重量應不小于 25 kg /m2，并在頂棚的空氣層內鋪放吸聲材料，如礦棉、玻璃棉等。隔聲吊頂可采用雙層或四層石膏板、硅鈣板、埃特板等密度較大的材料制作。吊頂和四周墻體之間的縫隙應采用專用橡膠條密封以免漏聲。金屬減振吊鉤或橡膠減振吊鉤的懸吊點數目應盡可能少，以減少聲橋現象的發生。吊頂上鋪上一定厚度的多孔吸聲材料，會使隔聲量有所提高。

　　隔聲吊頂內電纜、消防管線穿透隔聲吊頂時，必須做好隔聲隔振處理，并用密封膠密封，防止漏聲。照明燈具、空調出風口等要做專門的隔聲隔振處理。隔聲吊頂與隔聲墻連接時，結合部應在隔聲墻上面，隔聲吊頂四周與結構墻之間應墊以阻尼材料。

　　4) 浮筑地面

　　在地面板與承重樓板之間配置彈性墊層材料，如減振墊、礦渣棉、玻璃棉氈等材料，使地面板與承重樓板隔離開，這種結構有著良好地隔聲隔振效果，結構樓板和浮筑樓板的總體隔聲性能指標計權隔聲量RW 可達 60 dB。

　　浮筑地面施工時要注意隔振層的防水處理，一般采用1.0~1.5 mm 厚聚氨脂作為防水層，防止在澆筑混凝土板地面時水泥漿流入隔振層，降低隔振效果。各板接縫應封堵嚴密，接縫盡可能在龍骨處完成。

　　浮筑地面施工工藝流程為: 基層找平—減振墊或減振器定位并用建筑膠固定—鋪放玻璃棉氈或巖棉—鋪放12 mm 厚水泥纖維板—封堵板縫—涂布1.0～1.5mm 厚聚胺脂防水層—鋪放鋼筋網—澆筑混凝土地面。

　　5) 隔音門

　　隔音門需要隨時開啟，因而它的隔音性能和制作材料與墻體有很大不同，門的隔音不僅依賴于門扇的隔音性能，而且主要受到門扇與門框之間縫隙的嚴重影響。隔音門既要考慮輕便牢固、開啟靈活、經濟實用等素，又要盡量提高門的隔音性能。木質結構的門用木板、膠合板、纖維密度板等材料制成的門重量較輕，受空氣濕度的影響較大，門縫隙隨季節變化，所以隔聲較差。鋼質結構的門以型鋼為框架，鋼板作為門扇面層，門縫加裝密封條，隔音可做到 40 ～50 dB。

　　(6) 隔音窗

　　聲學房間還有一個隔音薄弱之處是窗戶。單層8 mm 左右玻璃的隔音量只有 25 dB 左右。玻璃很重，是一種較好的隔聲材料，厚度相同時，玻璃的隔音量比水泥還大。現在流行采用中空玻璃做隔音窗，其實中空隔音玻璃比同等厚度普通玻璃的隔音量增加很少。因為一般兩層玻璃之間的空氣層厚度不足1 cm，兩層玻璃被密封的空氣緊密地耦合在一起，某些頻率會發生共振，因此中空玻璃的隔音效果并不理想，所以認為中空玻璃比同樣厚度的普通玻璃隔音性能好很多的觀念是錯誤的。

　　有一種夾膠玻璃的隔音性能要高于中空玻璃，它在兩層玻璃之間夾有 5 ～10 mm的透明膠層，當聲波入射時，受聲面玻璃產生振動，經過透明膠質層的阻尼作用，衰減后的聲能再傳到內層玻璃，這種夾膠玻璃比厚度相同的普通玻璃的計權隔聲量 RW 高 5 ～10 dB。

　　管道隔聲與隔振

　　電纜管、消防管線、照明燈具、空調出風口等穿透隔聲吊頂層或隔聲墻體時，必須做好隔聲隔振處理，每一種管道都有可能成為傳遞聲波的橋梁，就是常說的聲橋。根據不同用途的管道，分別做專門的隔聲隔振處理。

　　管道穿過隔聲吊頂層或隔聲墻體時通常采用局部安裝橡膠軟管，使室內和室外的管道通過橡膠軟管柔性連接。

　　實踐表明，室內與室外采用兩根軟管的隔振方法比采用單根軟管隔振方法平均隔聲量可提高藝術感染力大大增強，并具有模仿高胡、二胡、中胡、板胡和提琴等弦樂音色的性能。近年來，電子線路越來越廣泛地用于改良民族樂器中，在 CPRSABS 數據庫中，由各種民族樂器改良的電聲民族樂器專利申請也呈上升趨勢，出現了電子笛( CN2206488Y) 、電子箏( CN102097091A) 、電子中阮( CN102097089A) 、電子琵琶( CN10209708)

　　總結

　　建造一個聲學環境優良的房間，必須進行專門的建筑聲學設計，在專業建筑聲學設計的前提下，下一步就是專業的聲學施工。現場施工人員要懂得聲學施工技術和施工工藝，從砌墻開始，就要按聲學施工要求嚴格把關，密縫堵洞。而按聲學設計要求選用各種專用的施工材料和器具，這是建筑聲學工程成功的另一個重要保障。

　　相關問答：

　　問：噪聲工程需要注意哪些方面，在哪里能做呢?

　　答：面對日益嚴重威脅人類生存環境的噪聲污染，噪聲控制七大技術-吸聲、消聲、隔聲、隔振、阻尼、個人防護、建筑布局，得到重大的發展。

　　吸聲

　　標志著近代聲學開始的著名的賽賓公式以及艾潤-努特生公式加上室內波動理論、幾何聲學可以精確地計算和設計任何室內吸聲減噪工程。而在世界范圍內多孔吸聲材料和吸聲結構。如超細玻璃棉、礦棉、巖棉、聚胺脂泡沫塑料、木絲板、甘蔗板、珍珠巖板、石棉蛭石板、加氣混凝土、吸聲磚以及各種共振吸聲結構、共振復合吸聲結構一批批的開發出來，并很快地應用于建筑聲學音質控制工程和噪聲控制工程。使得室內吸聲減噪如魚得水。這里，值得指出的是馬大猷教授對微穿孔板吸聲結構進行了深入的理論研究，并將其應用了火箭發射工程。在吸聲結構的領域中開拓了新的陣地。

　　消聲

　　別洛夫和賽賓奠定了基礎，而六、七十年代之后，國內外研制出大量實用的系列化的阻性消聲器、抗性消聲器以及阻抗復合消聲器。方丹群與孫家其、潘敦銀推導出微穿孔消聲器的理論公式，并通過實驗研究給出對微穿孔消聲器和阻性消聲器中氣流速度與消聲量的關系。研制出多種微穿孔板消聲器和復合消聲器，并實現了產業化。章奎生研制成功的盤式消聲器及其它消聲器，不僅大量應用在工程中，而且很快地變成系列化產品。任文堂、姜鵬明等研制成功的汽車消聲器則成功地成為中國汽車行業的配套商品。馬大猷、李沛滋等對小孔噴注消聲器進行了卓有成效的理論研究工作。眾多的聲學工作者和工程師不僅將這項新技術應用到工程實踐，并成為系列化產品。在以上這些工作的基礎上，中國消聲器實現了組件化、系列化、商品化。

　　隔聲

　　國際上在建筑聲學領域成熟的隔聲理論和實踐，如隔聲質量定律以及一系列經驗公式，自然而然的成為隔聲技術的基礎。在中國，中國建筑科學研究院建筑物理研究所對國產各種隔聲構件進行了綜合分析，紿出國產隔聲構件傳遞損失總表。清華大學對石膏板等輕型結構，進行了試驗研究，探討了層數、空氣層厚度、龍骨型式、填充料等與隔聲量的關系。指出提高石膏板隔聲性能的途徑。同濟大學聲學研究所對上海近千戶的隔聲構件進行了調查，提出單層復合結構的準雙層墻。可使隔聲量有所增加，而重量卻可減少三分之一的方案。建研院物理所、電子部十院對隔聲門進行了深入的探討，編制了隔聲門標準圖集。北京市勞動保護科學研究所、科學院聲學研究所、上海交通大學噪聲、振動、沖擊研究室、上海工業院、中船公司九院、上海機電設計院、清華大學、上海勞保所等則研制成功在工業噪聲中的空壓機、電動機、球磨機、冷凍機、燃汽輪機、多種風機、玉器研磨機、制釘機、電鋸琴弦機的隔聲罩或隔聲間。

　　問：室內體育館聲學設計考慮哪些指標

　　答：室內聲學設計內容包括體型和容積的選擇，最佳混響時間及其頻率特性的選擇和確定，吸聲材料的組合布置和設計適當的反射面，以合理地組織近次反射聲等。

　　聲學設計要考慮到兩個方面，一方面要加強聲音傳播途徑中有效的聲反射，使聲能在建筑空間內均勻分布和擴散，如在廳堂音質設計中應保證各處觀眾席都有適當的響度。另一方面要采用各種吸聲材料和吸聲結構，以控制混響時間和規定的頻率特性，防止回聲和聲能集中等現象。設計階段要進行聲學模型試驗，預測所采取的聲學措施的效果。

　　建筑聲學

　　處理室內音質一方面要了解室內空間體型、所選用的材料對聲場的影響。還要考慮室內聲場聲學參數與主觀聽聞效果的關系，即音質的主觀評價。可以說確定室內音質的好壞，最終還在于聽眾的主觀感受。由于聽眾的個人感受和鑒賞力的不同，在主觀評價方面的非一致性是這門學科的特點之一;因此，建筑聲學測量作為研究。探索聲學參數與聽眾主觀感覺的相關性，以及室內聲信號主觀感覺與室內音質標準相互關系的手段，也是室內聲學的一個重要內容。

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