CN103821241A - 一种用于防治固体噪声波的复合式建筑物结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于防治固体噪声波的复合式建筑物结构，其特征是在与空气噪声波迎向接触的建筑物壁面（2）上设置贴合隔声板（1），在有固体噪声波传播的建筑物实体（3）中设置嵌合隔声板（5），所述贴合隔声板（1）的力阻抗大于建筑物壁面（2）的力阻抗，所述嵌合隔声板（5）的力阻抗不等于建筑物实体（3）的力阻抗。本发明能够有效地控制因设备振动和空气中强噪声波激发而引起的建筑物内的固体噪声波，从而达到有效地降低这种固体噪声波对相邻建筑物内引起的结构噪声污染的影响。

Description

一种用于防治固体噪声波的复合式建筑物结构

技术领域

本发明属于固体噪声波防治技术领域，特别是涉及一种用于防治固体噪声波的复合式建筑物结构。

背景技术

众所周知，噪声污染是四大环境公害之一。因设备振动在建筑物中形成的固体噪声波以及空气中强噪声波激发建筑物壁面振动形成的固体噪声波，该固体噪声波进一步在建筑物墙体、楼板或梁柱中传播，当固体噪声波传播到相邻房间，该房间的壁面又向室内空气中辐射声波形成结构噪声。从声源来看，这种结构噪声波既可由建筑物内的空调、水泵、变压器等机械设备的运行产生，也可由KTV、酒吧、体育馆、餐厅等娱乐场所的人为活动噪声而产生。目前国内外对这种噪声波污染均采取隔声、吸声、消声和减振等处理方法，但又往往达不到预期的降噪效果。究其原因，主要是传统的隔声、吸声和消声方法只能消除空气中的声波能量，减振只能隔绝设备振动，而对建筑物内已经存在的固体噪声波缺乏有效的防治手段。特别是商住楼内的KTV、卡拉OK厅、酒吧等产生高强声波的娱乐场所，其音乐和人员活动噪声可以沿建筑物传播到相隔很远的其它房间，影响人们正常的生活、工作和学习，有的甚至还会引起社会矛盾和纠纷。目前国内外均没有隔绝固体噪声波的有效设备和措施。如何克服现有技术的不足已成为当今噪声波防治技术领域中亟待解决的重大难题之一。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足而提供一种用于防治固体噪声波的复合式建筑物结构，本发明能够有效地控制因设备振动和空气中强噪声波激发而引起的建筑物内的固体噪声波，从而达到有效地降低这种固体噪声波对相邻建筑物内引起的结构噪声污染的影响。

根据本发明提出的一种用于防治固体噪声波的复合式建筑物结构，其特征是在与空气噪声波迎向接触的建筑物壁面上设置贴合隔声板，在有固体噪声波传播的建筑物实体中设置嵌合隔声板，所述贴合隔声板的力阻抗大于建筑物壁面的力阻抗，所述嵌合隔声板的力阻抗不等于建筑物实体的力阻抗。

本发明防治固体噪声波的原理是：本发明巧妙地运用贴合隔声板材力阻抗大于建筑物壁面力阻抗和嵌合隔声板力阻抗不等于建筑物实体力阻抗的差异性特点来有效地解决建筑物中固体噪声波防治的难题。具体来说，在与大气中强噪声波迎向接触的建筑物壁面上设置贴合隔声板，将使固体噪声波不能直接作用于建筑物壁面上，虽然固体噪声波声压会激发隔声板振动，但因贴合隔声板的力阻抗增大，使得贴合隔声板内形成的固体噪声波低于直接作用在建筑物壁面上的固体噪声波，又因贴合隔声板与建筑物壁面之间的力阻抗不匹配引起固体噪声波反射，使传播到建筑物内的固体噪声波进一步大幅度地衰减。同理，在有固体噪声波传播的建筑物实体中设置嵌合隔声板，也因嵌合隔声板与建筑物实体的力阻抗不匹配使嵌合隔声板两侧的固体噪声波能量因两次反射而大幅度地衰减。

本发明防治固体噪声波的原理进一步表明：声波在两种传声介质边界面上的能量衰减系数如下：

${\mathrm{\τ}}_I=\frac{4{\mathrm{\ρ}}_1{c}_1{\mathrm{\ρ}}_2{c}_2{\cos }^2{\mathrm{\θ}}_i}{{({\mathrm{\ρ}}_2{c}_2\cos {\mathrm{\θ}}_i+{\mathrm{\ρ}}_1{c}_1\cos {\mathrm{\θ}}_1)}^2}$

如声波垂直入射时，式中θi=θt=0，上式变为：

${\mathrm{\τ}}_{\mathrm{IO}}=\frac{4{\mathrm{\ρ}}_1{c}_1{\mathrm{\ρ}}_2{c}_2}{{({\mathrm{\ρ}}_2{c}_2+{\mathrm{\ρ}}_1{c}_1)}^2}$

式中，τ_IO为声波垂直入射时的声能衰减系数，θ为声波的角度，下标i和t分别代表入射角和透射角，ρ为介质的密度，C为介质的声速，下标1和2分别代表两种介质。根据上面的声透射公式可以看出，声波的透射主要由两种介质的特性力阻抗ρC决定。①当ρ₁C₁=ρ₂C₂时，透射系数等于1，这种情况相当于声波能量从第一种介质全部透射到第二种介质；②当ρ₁C₁≠ρ₂C₂时，透射系数小于1，这相当于只有部分固体噪声波能量从第一种介质透射到第二种介质，本发明防治固体噪声波的复合式建筑物结构正是利用了两种传声介质力阻抗ρC的差异性达到降低固体噪声波的目的。

本发明与现有技术相比其显著优点在于：一、本发明在与大气中噪声波迎向接触的建筑物壁面上设置贴合隔声板，既可增加建筑物壁面对空气传播声音的隔声量，又可显著地降低建筑物中的固体噪声波的能量。二、本发明在有固体噪声波传播的建筑物实体中设置嵌合隔声板，能有效地防止建筑物中固体噪声波的传播。三、本发明在建筑物壁面上设置贴合隔声板以及在建筑物实体中设置嵌合隔声板，将有利于充分发挥贴合和嵌合的复合协同作用，大大地增强了复合式建筑物结构降低固体噪声波的效果。四是本发明结构简单，制造安装方便，防治建筑物结构噪声的效果好。五是本发明设置贴合隔声板和嵌合隔声板可使固体噪声波向相邻建筑物室内大气中辐射的结构噪声显著降低，从而达到降低结构噪声对人和环境的影响，有利于改善人们的生活和工作环境。

附图说明

图1是本发明提出的一种用于防治固体噪声波的复合式建筑物的示意图。

图2是复合式建筑物结构上的固体声波能量衰减示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

结合图1，本发明提出的一种用于防治固体噪声波的复合式建筑物结构，它是在与空气噪声波迎向接触的建筑物壁面（2）上设置贴合隔声板（1），在有固体噪声波传播的建筑物实体（3）中设置嵌合隔声板（5），所述贴合隔声板（1）的力阻抗大于建筑物壁面（2）的力阻抗，所述嵌合隔声板（5）的力阻抗不等于建筑物实体（3）的力阻抗。

本发明进一步的优选方案是：所述贴合隔声板（1）的力阻抗要大于建筑物壁面（2）的力阻抗，是指贴合隔声板（1）的密度ρ₁和声速C₁的乘积ρ₁C₁大于建筑物壁面（2）的密度ρ₂和声速C₂的乘积ρ₂C₂；所述嵌合隔声板（5）的力阻抗不等于建筑物实体（3）的力阻抗是指嵌合隔声板（5）的密度ρ₅和声速C₅的乘积不等于建筑物实体（3）的密度ρ₃和声速C₃的乘积ρ₃C₃。所述建筑物壁面（2）上设置贴合隔声板（1），是指采用胶粘或螺栓固接等方式将建筑物壁面（2）与贴合隔声板（1）紧密贴合在一起，且贴合隔声板（1）与建筑物壁面（2）的面积相等。所述建筑物实体（3）中设置嵌合隔声板（5），是指将有固体噪声波传播的建筑物实体（3）的纵向或横向断面上形成中间截面（4），在中间截面（4）之间嵌合与中间截面（4）面积相等的嵌合隔声板（5）。所述建筑物实体（3）为墙体或柱体。

图1进一步说明：建筑物实体（3）底层室内存在空气中的强噪声波，为防治该声波通过建筑物实体（3）传播，在底层室内的建筑物壁面（2）上设置贴合隔声板（1），使该声波进入建筑物实体（3）内的声能量大幅衰减；同时，在该声波传播的建筑物实体（3）的二楼墙体中设置嵌合隔声板（5），使该声波的声能量在嵌合隔声板（5）两侧大幅度衰减，从而使建筑物实体（3）的上层楼体内的固体噪声波大大降低，达到防治建筑物上层室内的结构噪声污染的目的。

图2进一步说明：入射声波是指空气中的强噪声波入射到设置在建筑物壁面（2）的贴合隔声板（1）上，在空气与贴合隔声板（1）交界面上的声波产生反射和透射，反射声波仍然返回空气中，而入射声波进入到贴合隔声板（1）内，形成一次衰减声波，该一次衰减声波再向前传播遇到建筑物壁面（2），再次出现声波的反射和透射，其透射声波在两种介质的交界面上声能量第二次被衰减，形成二次衰减声波；该声波继续向前传播进入到设置在建筑物实体（3）墙体或柱体中的嵌合隔声板（5），在该嵌合隔声板（5）的两侧中间截面（4）的交界面上先后发生两次反射和透射，分别形成三次衰减声波和四次衰减声波，使声能量有大幅度降低。所述透射后的四次衰减声波均为固体噪声波。

本发明进一步的具体应用实施例是：

首先，根据建筑物壁面（2）的特性选择合适材质的贴合隔声板（1），贴合隔声板（1）可以是钢板、铝合金板或铅板等，但要求该贴合隔声板（1）的密度ρ₁和声速C₁乘积ρ₁C₁大于建筑物壁面（2）的密度ρ₂和声速C₂乘积ρ₂C₂，理论上两者之间的差值达3倍以上就能取得降低结构噪声的显著效果。如在某音乐厅的内壁面上全部设置材质为钢板的贴合隔声板（1），可获得降噪10.4dB的显著效果，相当于使建筑物内的固体噪声波能量减少了91%。具体效果见下表1。

表1：复合式建筑物结构中的贴合隔声板降低固体噪声波的效果

其二，根据建筑物实体（3）的特性选择合适材质的嵌合隔声板（5），该嵌合隔声板（5）可以是钢板、铝合金板、铅板或木板等。在有固体噪声波传播的建筑物实体（3）的中间截面（4）之间设置嵌合隔声板（5），该嵌合隔声板（5）的力阻抗与建筑物实体（3）的力阻抗的差值越大越好，从而使固体噪声波在嵌合隔声板（5）的两面形成声反射，使建筑物实体（3）中的固体噪声波产生显著的衰减。如在固体噪声波传播的建筑物实体（3）为墙体的中间截面（4）之间嵌合一层钢板，试验结果表明，混凝土的建筑物实体（3）中的固体噪声波从钢板一侧传播到另一侧的声能量可衰减5.8dB，相比未设置钢板的混凝土建筑物实体（3）中的声能量降低74%以上。如在固体噪声波传播的建筑物实体（3）中间隔嵌合两层钢板，固体噪声波的声级可衰减11.6dB，声能量降低93%以上，具体效果见下表2。设置在固体噪声波传播的建筑物实体（3）中的嵌合隔声板（5）至少是一层，当间隔设置多层嵌合隔声板（5）时的效果更佳。

表2：复合式建筑物结构中的嵌合隔声板降低固体噪声波的效果

其三，贴合隔声板（1）与建筑物壁面（2）可采取胶粘或螺栓固定的方式紧密贴合在一起，贴合隔声板（1）应与建筑物壁面（2）面积相等。

其四，在建筑物实体（3）的中间截面（4）之间设置嵌合隔声板（5）必须保证嵌合隔声板（5）完全隔断建筑物实体（3）的固体噪声波传播通道，不能产生“声桥”现象。所谓“声桥”是指嵌合隔声板（5）两侧的建筑物还存在直接连接，声波仍可从该连接处传播，该连接处相当于声波通过的桥梁，会严重影响嵌合隔声板（5）的降噪效果。

综上所述，如在某音乐厅的内壁面上全部设置材质为钢板的贴合隔声板（1），能减少固体噪声波能量91%，还有9%的固体噪声波能量进入建筑物实体（3），同时在固体噪声波传播的建筑物实体（3）中嵌合一层材质为钢板的嵌合隔声板（5），使得该9%的固体噪声波能量中又被嵌合隔声板（5）降低74%，建筑物实体（3）中最终剩下的声能量只有2.4%，即减少的总声能量为97.6%，相当于由音乐声引起的相邻建筑物房间内的固体噪声波衰减了16.2dB。

本发明的具体实施方式中凡未涉到的说明属于本领域的公知技术，可参考公知技术加以实施。

以上具体实施方式及实施例是对本发明提出的一种用于防治固体噪声波的复合式建筑物结构技术思想的具体支持，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在本技术方案基础上所做的任何等同变化或等效的改动，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

本发明经理论和试验验证，能够取得防治建筑物结构中固体噪声波的满意效果。

Claims (7)

1.一种用于防治固体噪声波的复合式建筑物结构，其特征是在与空气噪声波迎向接触的建筑物壁面（2）上设置贴合隔声板（1），在有固体噪声波传播的建筑物实体（3）中设置嵌合隔声板（5），所述贴合隔声板（1）的力阻抗大于建筑物壁面（2）的力阻抗，所述嵌合隔声板（5）的力阻抗不等于建筑物实体（3）的力阻抗。

2.根据权利要求1所述的复合式建筑物结构，其特征是所述贴合隔声板（1）的力阻抗要大于建筑物壁面（2）的力阻抗，是指贴合隔声板（1）的密度ρ₁和声速C₁的乘积ρ₁C₁大于建筑物壁面（2）的密度ρ₂和声速C₂的乘积ρ₂C₂；所述嵌合隔声板（5）的力阻抗不等于建筑物实体（3）的力阻抗是指嵌合隔声板（5）的密度ρ₅和声速C₅的乘积不等于建筑物实体（3）的密度ρ₃和声速C₃的乘积ρ₃ C₃。

3.根据权利要求1或2所述的复合式建筑物结构，其特征是所述建筑物壁面（2）上设置贴合隔声板（1），是指采用胶粘或螺栓固接方式将建筑物壁面（2）与贴合隔声板（1）紧密贴合在一起；且贴合隔声板（1）与建筑物壁面（2）的面积相等；且所述贴合隔声板（1）为钢板、铝合金板或铅板。

4.根据权利要求1或2所述的复合式建筑物结构，其特征是所述建筑物实体（3）中设置嵌合隔声板（5），是指将建筑物实体（3）纵向或横向断面上形成中间截面（4），在该中间截面（4）之间嵌合与中间截面（4）面积相等的嵌合隔声板（5）；且所述嵌合隔声板（5）可以是钢板、铝合金板、铅板或木板。

5.根据权利要求1或2所述的复合式建筑物结构，其特征是所述建筑物实体（3）为建筑物墙体或建筑物柱体。

6.根据权利要求3所述的复合式建筑物结构，其特征是所述建筑物实体（3）为建筑物墙体或建筑物柱体。

7.根据权利要求4所述的复合式建筑物结构，其特征是所述建筑物实体（3）为建筑物墙体或建筑物柱体。

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