纸面石膏板的隔声性能及应用

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颈部的空气及内部空间之间产生剧烈的共振作用而损失声能。亥姆霍兹共振吸收的特点是只
有在某些频率上具有较大的吸声系数。 薄膜或薄板与其他结构体形成空腔时也能吸声, 如木 板、金属板等, 这种结构的吸声机理是薄板共振, 在共振频率上, 由于薄板剧烈振动而大量 吸收声能。薄板共振吸收大多在低频具有较好的吸声性能。
将100-5KHz的吸声系数取平均得到的数值是平均吸声系数, 平均吸声系数反映了材料总体 的吸声性能。在工程中常使用降噪系数NRC粗略地评价在语言频率范围内的吸声性能,这 一数值是材料在250、500、1K、2K四个频率的吸声系数的算术平均值,四舍五入取整到 0.05。一般认为NRC小于0.2的材料是反射材料,NRC大于0.4的材料才被认为是吸声材 料。当需要吸收大量声能降低室内混响及噪声时, 常常推荐使用高吸声系数的材料。 离心玻 璃棉属于高NRC吸声材料,5cm厚的24kg/m3的离心玻璃棉的NRC可达到0.90。
的差值,但绝对不是差值这样简单。孔洞的隔声量R=OdB,隔掉99%声能的隔墙的隔声量
是20dB,隔掉99.999%声能的隔墙的隔声量是50dB。
墙体在不同频率下的隔声量一般并不相同,一般规律是高频隔声量好于低频。不同材 料的隔声量频率特性曲线很不相同, 为了使用单一指标比较不同材料及构造的隔声性能, 人 们使用计权隔声量Rw。 Rw是使用标准评价曲线与墙体隔声量频率特性曲线进行比较得到 的,标准评价曲线符合人耳低频不敏感的听觉特性。具体评价方法可参见国标GBJ121-88
超过120dB的声音会造成听觉器官的损伤,140dB的声音会使人失去听觉。高分贝喇叭、 重型机械、喷气飞机引擎等都能够产生超过120dB的声音。
人耳听觉非常敏感,正常人能够察觉1dB的声音变化,3dB的差异将感到明显不同。人耳 存在掩蔽效应,当一个声音高于另一个声音10dB时,较小的声音因掩蔽而难于被听到和理
线附近,将不得不忍受40-50dB(甚至更高)的噪声,如果碰巧邻居是一位不通情达理的人, 夜深人静时蹦蹦跳跳、高声喧哗,也许更要饱受煎熬了。人们正常讲话的声音大约是
60-70dB,大声呼喊可达100dB。在中式餐馆中,往往由于缺乏吸声处理,人声鼎沸,声音 将达到70-80dB,有国外研究报道噪声中进餐会影响健康。人耳的听觉上限一般是120dB,
多孔吸声材料,如离心玻璃棉、岩棉、矿棉、植物纤维喷涂等,吸声机理是材料内部有大量 微小的孔隙, 声波沿着这些孔隙可以深入材料内部, 与材料发生摩擦作用将声能转化为热能。 多孔吸声材料的吸声特性是随着频率的增高吸声系数逐渐增大,这意味着低频吸收没有高频
吸收好。 与墙面或天花存在空气层的穿孔板, 即使材料本身吸声性能很差, 这种结构也具有 吸声性能,如穿孔的石膏板、木板、金属板、甚至是狭缝砖等,它的吸声机理是亥姆霍兹共 振,类似于暖水瓶, 外部空间与内部空间通过窄的瓶颈连接,声波入射时, 在共振频率上与
描述混响效果的指标是混响时间,它是室内声源停止发声后,声压级衰减60dB所经历
的时间, 单位是秒。 混响时间与室内吸声存在数学关系, 也就是建筑声学中著名的塞宾公式:T=0.161V/(Sxa),其中T是混响时间,V是房间体积,S是房间墙面的总表面积,a是房
间表面的平均吸声系数。 由塞宾公式可以看出, 房间体积越大混响时间越长; 平均吸声系数 越大, 混响时间越短。如体育馆等体积巨大的空间,如果不进行吸声处理的话,混响时间会 很长,将严重影响语言清晰度。 由于室内吸声与频率有关, 不同频率的混响时间也有所不同, 房间音质指标常指的是中频混响时间。据研究,就较理想的混响时间而言(中频),音乐厅
为1.8-2.2秒,剧院为 1 .3-1 .5秒,多功能礼堂为 1.0-1.4秒,电影院为 0.6-1 .0秒,教室为 0.4-0.8 秒,录音室为 0.2-0.4 秒,体育馆为低于 2.0 秒。在建筑设计中正确地应用吸声材料可以控 制混响时间,保证音质效果满足使用要求。
6)隔声
为了保证室内环境的私密性,降低外界声音的影响,房间之间需要隔声。隔声与吸声是 完全不同的概念, 好的吸声材料不一定是好的隔声材料。 声音进入建筑维护结构有三种形式。
Rw应至少大于45dB,wk.baidu.com好大于50dB。
描述撞击声传声隔声性能的指标是撞击声压级, 它不同于空气声隔声量所表达的 “隔掉声音 的分贝数”,而是表示在使用标准打击器 (一种能够产生标准撞击能量的设备) 撞击楼板时, 楼下声音的大小。 撞击声压级越大表示楼板撞击声传声隔声能力越差, 反之越好。 撞击声压 级反映了人在楼上活动时对楼下房间产生声音的大小。楼板撞击声压级随频率不同而变化, 为了使用单一指标比较不同楼板的隔绝撞击声的性能,人们使用计权撞击声压级Lpn, w。
人耳的听觉下限是0dB,低于15dB的环境是极为安静的环境, 安静的会使人不知所措。 乡村的夜晚大多是25-30dB,除了细心才能够体会到的流水、风、小动物等自然声音以外, 其他感觉一片宁静, 这也是生活在喧嚣之中的城市人所追求的净土。 城市的夜晚会因区域不 同而有所不同。较为安静区域的室内一般在30-35dB,如果你住在繁华的闹市区或是交通干
分贝的概念比较特别, 它的运算不是线性比例的, 而是对数比例的, 例如两个音箱分别发出60dB的声音,合在一起并不是120dB,而是63dB。如果某种吸声材料吸收了 80%的声能, 声音降低了不是0.8dB也不是80dB而是10lg(1-0.8)=7dB。如果某种隔墙隔声量为50dB,那么透过去的声音为 0.00001。分贝的计算较为复杂,需要具备专业知识才能完成。
纸面石膏板的隔声性能及应用
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在公共建筑和高层建筑中, 传统粘土砖墙因其自重过大、 土地保护等问题基本已被轻质隔墙 取代。 但轻墙隔声比粘土砖墙差, 所以解决轻质隔墙的隔声问题是应用的关键问题。 理论和 实践都证明,试图使用单一轻质材料,如加气混凝土板、 膨胀珍珠岩、 陶粒混凝土等构成单 层墙, 隔声性能不可能好。这是因为单层墙的隔声受质量定律的控制, 即墙越厚重、单位面 积质量越大, 隔声越好。 所以单一轻质材料做成单层墙, 不可能克服既要轻又要隔声好的矛 盾。
5)混响和混响时间
混响是房间中声音被界面不断反射而积累的结果,混响可以使室内的声音增加15dB,同
时会降低语言清晰度。对于音乐演奏的空间, 如音乐厅、 剧场等, 需要混响效果使乐曲更加 舒缓而愉悦。对于语言使用的空间,如电影院、教室、礼堂、录音室等需要减少混响使讲话 更加清晰。因此,不同使用要求的房间需要不同的混响效果。
2)频率特性
声音可以分解为若干(甚至无限多)频率分量的合成。为了测量和描述声音频率特性, 人们使用频谱。频率的表示方法常用倍频程和 1/3 倍频程。倍频程的中心频率是31.5、 63、
125、250、500、1K、2K 、4K、8K 、16KHz十个频率,后一个频率均为前一个频率的两倍, 因此被称为倍频程, 而且后一个频率的频率带宽也是前一个频率的两倍。 在有些更为精细的 要求下,将频率更细地划分,形成 1/3 倍频程,也就是把每个倍频程再划分成三个频带,中 心频率是 20、 31.5、40、50、63、 80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1K、1.25K、1.6K、2K、2.5K、3.15K、4K、5K 、6.3K 、8K 、10K 、12.5K 、16K 、20KHz等三十个频率,后一个频率均为前一个频率的 21/3 倍。在实际工程中更关心人耳敏感的部 分,因此,除进行必要的科学研究以外,大多数情况下考虑的频率范围在100Hz到5KHz。 如果将声音的频率分量绘制成曲线就形成了频谱。
那么它的a=0;如果某种材料将入射声能全部吸收,那么它的a=1。事实上,所有材料的a
介于0和1之间,也就是不可能全部反射,也不可能全部吸收。
不同频率上会有不同的吸声系数。 人们使用吸声系数频率特性曲线描述材料在不同频率上的 吸声性能。按照ISO标准和国家标准,吸声测试报告中吸声系数的频率范围是100-5KHz 。
对于各种建筑声学材料来讲, 不同频率条件下声学性能是不同的。 有的材料具有良好的高频 吸声性能,有的材料具有良好的低频吸声性能,有的材料对某些频率具有良好的吸声性能, 不一而同。隔声等其他声学性能也是如此。
3)分贝和A声级
分贝对于非专业人员来讲是最难理解的, 然而对于专业人士来讲分贝又是再熟悉不过了。 分 贝(dB)是以美国电话发明家贝尔命名的,因为贝的单位太大,因此采用分贝,代表1/10贝。
使用分贝描述声音时需要同时给出频率。任何一个声音,不同频率的分贝数可能是不同的。 我们可以说在某频率时,声压级是多少,或吸声系数是多少,或隔声量是多少等等。
A声级的概念会使普通人感到迷惑。 声级是将各个频率的声音计权相加 (不是简单的算术相 加)得到的声音大小,A声级是各个频率的声音通过A计权网络后再相加得到的大小,A声级反映了人耳对低频和高频不敏感的听觉特性。例如,如果100Hz的声压级为80dB,在
“建筑隔声评价标准” 。
隔墙隔声存在质量定律, 即单层墙越重隔声性能越好, 单位面积的质量提高一倍, 隔声量提 高6dB。120砖墙的面密度为260kg/m2,隔声量为46-48dB; 240砖墙的面密度为520kg/m2, 隔声量为52-54dB。砖墙墙体过重,结构荷载负担较大,使用黏土砖也不利于耕地保护,因 此,轻墙得以广泛使用。 为了使轻墙达到良好的隔声性能, 需要使用多层墙板内填吸声材料 的方法。 75 龙骨内填玻璃棉的双面双层纸面石膏板墙的面密度只有60kg/m2左右,隔声量 可以达到50dB。同样面密度的90厚加气混凝土板墙的隔声量只有36dB。对于住宅隔声,
解,由于掩蔽效应,在90-100dB的环境中,即使近距离讲话也会听不清。人耳有感知声音 频率的能力,频率高的声音人们会有“高音”的感觉,频率低的声音人们会有“低音”的感 觉,人耳正常的听觉频率范围是20-20KHz。人耳耳道类似一个2-3cm的小管,由于频率共 振的原因,在2000-3000Hz的范围内声音被增强,这一频率在语言中的辅音中占主导地位, 有利于听清语言和交流, 但人耳最先老化的频率也在这个范围内。 一般认为,500Hz以下为 低频,500Hz-2000Hz为中频,2000Hz以上为高频。语言的频率范围主要集中在中频。人耳 听觉敏感性由于频率的不同有所不同, 频率越低或越高时敏感度变差, 也就是说, 同样大小 的声音,中频听起来要比低频和高频的声音响。
本文就建筑声学中一些基本概念,结合纸面石膏板的隔声及应用进行一些讨论。
一、建筑声学的基本概念
1)声音
物体的振动产生“声” ,振动的传播形成“音” 。人们通过听觉器官感受声音,声音是物 理现象, 不同的声音人们有不同的感受, 相同声音的感受也会因人而异。 美妙的音乐令人陶 醉,清晰激昂的演讲令人鼓舞, 但有时侯,邻居传来的音乐声使人难以入睡,他人之间的甜 言蜜语也许令人烦恼。 建筑声学不同于其他物理声学, 主要研究目的在于如何使人们在建筑 中获得良好的声音环境, 涉及的问题不局限于声音本身, 还包括心理感受、 建筑学、 结构学、 材料学甚至群体行为学等多方面问题。
计算A声级时,将按计权减去50.5dB,即按29.5dB来计算;而1KHz的声压级为80dB, 计权值为0dB,即仍按80dB计算。A声级的目的在于,A声级越大,则表明声音听起来越 响。A声级分贝通常计为dBA。许多与噪声有关的国家规范都是按A声级作为指标的。
4)吸声
吸声是声波撞击到材料表面后能量损失的现象, 吸声可以降低室内声压级。 描述吸声的指标 是吸声系数a,代表被吸收的声能与入射声能的比值。理论上,如果某种材料完全反射声音,
1)通过孔洞直接进入。 2)声波撞击到墙面引起墙体振动而辐射声音。3)物体撞击地面或
墙体产生结构振动而辐射声音。前两种方式为空气声传声,第三种方式是撞击声传声。
描述空气声传声隔声性能的指标是隔声量,隔声量的定义是R=10lg(1/t),其中t是透射
声能与入射声能的比,隔声量的单位是dB。隔声量可以粗略地理解为墙体两边声音分贝数
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