建筑声学之建筑构件隔声的五大规律

建筑构件隔声的五大规律

【质量定律】

对于隔墙隔声存在一个普遍的规律，即材料越重（面密度，或单位面积质量越大）隔声效果越好。对于单层密致匀实墙，面密度每增加一倍，隔声量在理论上增加6dB,这种规律即为质量定律。对于双层的纸面石膏板墙，质量定律发挥着重要作用，即增加板的层数或厚度都可以获得隔声量的提高。由于龙骨双层墙系统声频振动形式非常复杂，故质量定律的体现要比单纯的单层墙复杂。单层纸面石膏板的隔声效果很差，例如：12mm厚、面密度10kg/m2左右的纸面石膏板标准计权隔声量Rw=29dB。即使将四层这样的纸面石膏板叠和在一起隔声量理论上Rw也只能达到41dB。轻型匀质墙体，如石膏砌块、加气混凝土板、膨胀珍珠岩板、轻质圆孔板等，面密度大多在60-100kg/m2，受到质量定律的限制，隔声量Rw=35-40dB。对于单层重墙，面密度大于250kg/m2，如120砖墙，90厚空心混凝土砌块、100厚混凝土墙板等，隔声量Rw可达45dB左右，面密度超过500kg/m2的240砖墙、200厚混凝土墙等的隔声量可达50-55dB左右。【共振频率】

任何隔墙都存在固有的共振频率,当声波的频率和墙的共振频率一致时，墙体整体产生共振，该频率的隔声量将大大下降。一般地，墙体越厚重，共振频率越低，当共振频率低于隔声评价最低参考频率100Hz时，由于人耳听觉特性对低频不敏感，对隔声量Rw的影响大大降低。对于12mm和15mm厚两种不同面密度纸面石膏板存在不同共振频率。12mm纸面石膏板面密度为10kg/m2，15mm纸面石膏板面密度约12kg/m2。15mm 厚的纸面石膏板墙的共振频率基本低于最低考虑频率范围100Hz,因此共振频率对15mm板构造的墙体构件隔声性能影响较小。但对于12mm板，100Hz附近的隔声性能影响较大，造成低频100Hz、125Hz、200Hz处隔声量比15mm板下降较多，主要是因为共振频率的原因。

【声桥】

板材直接固定在龙骨上时，受声一侧板的振动会通过龙骨传到另一侧板，这种象桥一

样传递声能的现象被称为声桥。声桥越多、接触面积越大、刚性连接越强，声桥现象越严重，隔声效果越差。在板材和龙骨之间加弹性垫，如弹性金属条或弹性材料垫对纸面石膏板墙隔声有一定的改善量，最多可以提高3dB。此外，轻钢龙骨本身刚度比较小，对两侧板材的声桥作用要好于矩形截面的木龙骨和石膏龙骨，轻钢龙骨石膏板隔墙要比相同构造的木龙骨和石膏龙骨隔墙隔声效果好。

对于轻钢龙骨石膏板墙，为了减少声桥，获得更高的隔声量，有时将龙骨结构做成错列结构和双层结构。错列结构是竖龙骨错列分立，两边板不同时固定在一根龙骨上，天地龙骨共用一套；双层结构是天地龙骨和竖龙骨分别做两层，中间没有任何连接，板固定在各自的龙骨上。理论上讲，错列龙骨隔墙隔声优于普通龙骨隔墙，可以提高1－3dB；双层龙骨隔墙隔声优于错列龙骨隔墙，比普通龙骨隔墙可以提高7－8dB。隔声量提高是声桥减弱了的缘故。

【吻合效应】

声波接触墙板后，墙板除了垂直方向的受迫振动以外，还有沿着板面方向的受迫弯曲振动。在某个特定频率上，受迫弯曲振动将和板固有的自由弯曲振动发吻合，这时板就非常顺从地跟随入射声弯曲，造成声能大量地透射到另一侧去，形成隔声量的低谷，这种现象被称作吻合效应，该频率被称为吻合频率fc。

理论和实验均表明，轻、薄、柔的墙fc高，吻合效应弱；厚、重、刚的墙fc低，吻合效应强。12mm、15mm纸面石膏板的fc分别为3.15KHz和2KHz左右。12mm板在3.15KHz处的隔声量产生下降，15mm板在2KHz处的隔声量下降更为严重，甚至下降的趋势强过质量定律，造成在这一频率位置上隔声量比12mm的板还低很多。双层相同的板叠合的吻合频率fc和单层板基本等同，由于双层发生振动叠加，吻合效应更加剧烈，吻合谷会变得更深。如果使用不同厚度的板进行叠合，吻合谷将彼此错开，且每个吻合谷都较浅，对隔声性能有利。双层板的剧烈吻合效应是非常明显的，会造成双层15mm板构造的隔墙在3150Hz附近的隔声量反倒低于双层12mm板的隔墙。一层12mm 和一层15mm板叠合的隔墙比双层15mm隔墙的面密度低，但隔声量反倒会提高,这是吻合效应被减弱的结果。

吻合效应的因素比较复杂，不但与材料的面密度有关，还和材料的弹性模量、厚度、泊松比等条件有关。

纸面石膏板制作工艺中的发泡情况会影响这些因素，包括影响最直接的面密度。从大量的实验中我们发现，在一定范围内减小面密度，吻合频率会变高，而且吻合效应会变弱，对隔声有利。

有面密度较大、较厚的轻质隔墙，如加气混凝土板、石膏砌块等，吻合频率往往会出现在250-2000Hz的范围内，越重越厚的轻质板，越在隔声曲线的低频范围内出现很深的“吻合谷”，严重限制了墙板的隔声。即使做成双层墙，中间附有空气层，也会因为吻合效应的叠加造成隔声性不高，例如双层90加气混凝土板，中空50mm，隔声量只能达到48dB左右，而同样重量的双排龙骨六层12mm石膏板墙的隔声量可达60dB，这主要是因为12石膏板的吻合频率高，吻合效应没有90加气混凝土板强烈。

【板缝和孔洞】

隔墙上如果出现缝隙和孔洞，会大大降低隔墙的隔声量。假如隔墙墙体本身的隔声量达到50dB，而墙上有万分之一的缝隙和孔洞，则综合隔声量将下降到40dB。为了防止石膏板墙和原结构之间的缝隙，通常在墙体四周安装龙骨时垫入塑料弹性胶条。另外，当每面两层石膏板时，应错缝安装，里层可以不勾缝，只对外层勾缝，这对隔墙隔声量影响不大。但是每面一层板时必须勾缝，否则隔声量将会下降12－17dB。