低频噪声较难控制。通常情况下,从源头上控制噪声是最为有效的。例如:低噪声设备的研发和推广,轮胎和发动机噪声的控制等都是从噪声产生的源头入手降低噪声。但多数情况下,噪声仍然不可避免地产生并传播出去。采取怎样的途径来抑止噪声传播,成为噪声控制的重点之一。
1 住宅建筑的楼板撞击声干扰
低频噪声危害人们健康的实例不胜数。最近接触的某住宅项目中,有业主投诉,白天能清楚地听到楼上走动的脚步声,夜间甚至能够听见楼上人家说话的声音和播放电视节目的声音。物品掉落地面的声音甚至比声源处还明显。目前这一类的投诉正日渐增多。一方面表现出人们对住宅声品质的关注度在增长,另一方面,因为现阶段的建筑法规对住宅声环境的限制不够严格,导致住宅噪声普遍超过舒适标准[2]。经过对上述项目的现场考察测量分析后初步确定:以上现象主要是住宅楼板的撞击声隔声量不足引起的,根据工程经验,120mm厚的混凝土楼板,撞击声压级可达75-80dB以上,低频空气声隔声量也只有35dB左右。楼面上做普通装修,未能消除地板面层和结构之间的刚性连接。而楼下客厅只做了局部吊顶,未作吊顶的部位成为隔声的薄弱环节。噪声就如同水流一样,从这个隔声低谷倾泻而下。
针对上述情况,一般可以采取以下两种做法来减弱噪声影响。最佳的途径是从噪声产生的源头上进行处理。在结构楼板上方,用隔声毡等材料做垫层,将地面浮筑于基础之上,同时还应断开地面和墙面之间的刚性连接,防止声音经由墙面或梁柱传播。这种浮筑构造能有效抑制撞击声的传播,同时可以提高楼板本身的空气声,尤其是低频声的隔声量。
在楼板下方,设置隔声、隔振的附加层或吊顶层,是一种消极隔声手段,以空腔、无机纤维材料、阻尼材料和薄板组成的吊顶或隔声层,具有较好的衰减低频噪声的效果。如果设计到了不得不采用消极隔振手段来处理的阶段,通常也可以采用以上构造来降低局部范围内的噪声干扰。只要条件允许,我们更趋向于前一种做法。因为它比后一种做法造价要低,作用显著、实施方便。
2交通噪声对临街住宅的低频噪声干扰
目前交通噪声对居住环境的影响是普遍关注的问题之一。2008年接触到两个项目中,要求对交通干道边的住宅做噪声评估和控制。经过现场考察和测量,临干道的许多高层住宅(20层左右)普遍受交通噪声影响严重,室内噪声明显超出住宅内声环境的标准[3]要求。
造成这一现象的原因有以下几个方面:其一、声源的构成复杂,不同车辆在不同工况下产生的中、低频噪声可达70-80dB,低频噪声尤其明显。其二、低频噪声随距离衰减较小,楼层越高,受低频噪声辐射的角度越大,噪声影响越显著,9层以上窗外1m处低频噪声普遍高达70-75dB。其三、建筑构件的低频隔声性能普遍较弱。临干道一侧设有落地门窗是目前较为普遍的住宅建筑风格。这类门窗用5-9mm厚的单层或双层玻璃构成,双层玻璃中间的空气间隙一般只有9-12mm,对低频隔声几乎没有贡献(100mm空气层低频隔声量可增加5-10dB)。实测窗户隔声量(小面积推拉窗)隔声量约30dB,低频不到25dB。落地平开门的隔声量只有25dB,低频只有15-20dB。
为了改善室内恶劣的噪声环境,需要针对上述三个方面采取措施。采用低噪声路面、隔声屏障[4]和提高建筑构件的隔声性能,采用隔声量高达40dB的隔声窗[5]。
3 机场的低频噪声问题
飞机场主要噪声来源有两个:外部飞机噪声,主要表现为中、低频噪声;楼面上的大型空调设备振动噪声。
噪声控制首先是考虑飞机场的航站楼屋面的隔声性能。飞机场的屋面由金属屋盖和玻璃组成,这种轻质结构隔声性能较差,室外噪声透过屋面进入室内有两个途径:直接穿过维护墙体进入;因波动特性绕射或衍射传入。
与普通150mm厚混凝土屋面(加之常规的找平层、保温层、防水层、垫层、保护层等,面密度可达500kg/m2)相比,金属屋面和玻璃的面密度都不到40kg/m2,这种轻质屋面比混凝土屋面的空气声隔声量低将近15~20dB。与此同时,机场大厅外部噪声高达80dB以上,声环境较为恶劣。如采用不加处理的轻质屋面,室内噪声可高于50~55dB以上。另外,在轻质屋面的接缝,由于缝隙漏声,一定程度上降低隔声性能。室内噪声还有可能更高。
提高轻质屋盖隔声性能的设计主要有:增加屋盖重量、结构分层、内增隔声层、缝隙处理、阻尼处理、隔声吊顶等。
(1)增加屋面的重量:将轻质屋盖的面密度提高到上限120kg/m2;隔声量可达40dB左右。又因为重屋面固有频率低,有利于对冲击的减振,衰减在物体中传递的弹性波,可降低雨水噪声。
(2)改造轻质屋面的分层结构:分层数量越多,界面上反射衰减声能越多。在层与层之间形成空腔结构,并在空腔内填吸声材料,能够大大提高隔声量。这是因为空气弹簧和空腔内声音来回反射损耗很大部分的声能。
(国家体育馆轻质屋盖隔声设计中,采用九层复合、双空腔屋盖结构,面密度不超过60kg/m2,隔声量高达50dB。)
(3)内增隔声层:一般轻质屋面板内,采用纸面石膏板、GRC板做隔声层,一方面起到分层的作用,一方面增加了重量。隔声量可增加5-10dB。隔声层所采用的隔声板必须是连续的(采用25cm宽的纸面石膏板将缝隙扣盖住),以防止缝隙漏声。
(4)缝隙处理:金属屋面板与板之间搭接处,会有缝隙,缝隙漏声会导致屋面隔声性能下降。影响可达10dB以上。采用柔性压条、扣盖、填堵等方式对缝隙密封处理。(金属板对接处,可挤入O型聚苯乙烯密封条堵缝,也可以采用几型压条(内填玻璃棉)扣盖)。
(5)增加阻尼层:屋面上涂刷橡胶、沥青等阻尼材料。轻质屋盖可能因为板材共振,在共振频率上,隔声量大大降低。采用柔性粘性材料,如:橡胶、沥青、棉毡等,将阻尼材料粘接或涂刷在金属屋面板底部。降低金属板对声音共振的敏感响应,可提高隔声量。(将保温棉过盈满填并用上下板将其夹紧,可为上下板提供阻尼,提高隔声效果。)
(6)弹性材料:当屋盖上下层板材由龙骨(或其它刚性支撑件)固定时,受声一侧板的振动会通过龙骨传到另一侧板,这种传声现象叫声桥。声桥会降低构件的隔声性能。在板材和龙骨之间加弹性垫(如:弹性金属条、弹性材料垫)可适当提高隔声量,改善值最多可达5dB。
(7)隔声吊顶:在屋面下,采用弹性吊杆吊装双层12mm厚纸面石膏板,上铺50mm厚离心玻璃棉,这种构造对于隔声量有较大的提高,可获得15-25dB的隔声增量。
(8)采用夹胶玻璃:中空夹胶玻璃,玻璃总厚度15mm,夹胶厚度不小于1.44mm,面密度可达30kg/m2以上,隔声量可达35dB以上。增加玻璃厚度以及中间PVB夹胶的厚度可进一步提高隔声量。或者采用三层玻璃两层夹胶。(在玻璃下增设阳光板,对隔声性能影响较小。)两层金属板中间夹保温防潮层,隔声量约25-35dB。
(9)钢筋混凝土屋面或楼板上安置大型空调设备时,适当增加楼板厚度和采用浮筑结构都能够有效地降低结构声的传播[6],并增加楼板构件的空气声隔声量。
4 结 语
低频噪声影响日常生活工作的事例屡见不鲜,成为当今社会一个普遍的问题。低频噪声控制不仅是研究工作者和声学工程师的重要课题之一,还要结合法律法规的推行和渗透、性能优异的隔声隔振产品的研发和推广。