CN110344510B - 一种具有阻波肋板的多层隔声墙结构的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有阻波肋板的多层隔声墙结构，所述隔声墙结构包括若干层墙体与若干具有阻波功能的肋板。所述墙体平行安置，所有墙体之间通过所述肋板连接，所述肋板的截面设计成三角形或半圆形等凸起形状，这种形状在保证连接强度的基础上，有助于降低肋板刚度，提高噪声衰减率，有效阻断了噪声传播；其次，所述肋板的中间凸起形状还可进行两两组合形成空腔，空腔中可填入颗粒阻尼，通过空腔结构及颗粒阻尼对噪声实现了二次衰减，从而有效提高了隔声效率，本发明的墙体结构采用模块化设计与制造，可用于建筑墙体、飞机与船舶舱壁等多种结构，具有可观的工程应用前景。本发明还公开了一种该多层隔声墙结构的制作方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种隔声墙结构及其制作方法，尤其涉及一种肋板弯折的多层隔声墙结构及其制作方法，属于噪声控制领域。
背景技术
现代社会日新月异，人们对降低噪声的要求越来越高。对于现有的墙体，隔声效果不理想，这不但打扰了人们的休息，而且严重降低了人们的工作效率，尤其是飞机与船舶工作人员。目前隔声大多数采用的是双层墙结构，双层墙结构本身是能够起到足够的隔声作用，但是其中间存在肋板，肋板的存在严重削弱了双层墙结构的隔声效果。Lu等人在“Soundtransmission through lightweight double-leaf partitions: theoreticalmodelling”一文中严格阐述了直肋的传声效果极强，严重削弱了双层墙的隔声效果，因此，为了降低直肋的传声效果，研究人员设计了各种方法。
申请号为“201620919564.X”，名称为“一种双层吸隔声墙”的实用新型专利，公开了一种双层吸隔声墙，由多个双层隔声墙结构单元首尾相连而成，双层隔声墙结构单元包括墙体一和墙体二，墙体一和墙体二平行，墙体一和墙体二的两端通过弹性连接体连接，墙体一和墙体二的面积相等，墙体一和墙体二错位形成企口，墙体一、墙体二和两个弹性连接体形成空腔，两个双层隔声墙结构单元之间通过企口相连。该专利虽然利用肋板形成空腔，但是肋板仍然是直肋，声音可以从肋板传播，不从空腔传播，因此，空腔的消声效果一般。
申请号为“CN201611093387.5”，名称为“一种混合隔声墙”的发明专利申请，公开了一种混合隔声墙，它由无源隔声单元和有源隔声单元组合成的混合隔声单元周期性交错排列构成，是一种单向隔声墙，阻挡一个方向的噪声。无源隔声单元为常用无源隔声材料制成，有源隔声单元为矩形截面管道，具有通风透光功能，管道内置一套单通道有源控制系统。单通道有源控制系统为前馈有源控制系统或者反馈有源控制系统。该专利虽然能有效降低噪声，但是系统极为复杂，造价昂贵，不适合大范围应用，工程价值受限。
发明内容
本发明针对上述不足提供了一种肋板弯折的多层隔声墙结构及其制作方法，能够有效地解决上述技术难题。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种具有阻波肋板的多层隔声墙结构，其特征在于，包括若干层墙体，相邻墙体之间通过若干个肋板组件连接，所述的肋板组件由依次连接的固定部一、弯折部和固定部二组成，其中，固定部一和固定部二分别固定连接相邻两层墙体，使得弯折部位于这两层墙体之间，位于不同墙体之间的肋板组件错开安装。
进一步，所述的肋板组件的弯折部为三角形弯折、半圆形弯折或矩形弯折。
进一步，相邻两层墙体之间的肋板组件两两相对安装，两个肋板组件的弯折部相对连接形成空腔。
进一步，所述的空腔中填充颗粒阻尼。
进一步，所述的肋板组件两两同向平行安装。
进一步，所述的肋板组件的固定部一和固定部二分别通过螺栓固定连接相邻的两层墙体。
进一步，所述的肋板组件的固定部一和固定部二通过铆接或焊接的方式固定连接相邻两层墙体。
进一步，所述的墙体为2到10层，所述的肋板组件为每两层墙体之间不少于2个。
进一步，两边最外层墙体贴敷吸声材料板，所述的吸声材料板为多孔泡沫材料。
本发明还提供了所述的具有阻波肋板的多层隔声墙结构的制作方法，包括以下步骤：
S1：通过实地测试噪声源的声压级或者声强大小，确定隔声量大小的目标；
S2：根据总墙体厚度，确定单层墙体的厚度及层数，并且确定墙体所用材料；
S3：根据S1中的隔声量目标确定每两层墙体之间的隔声量，确定肋板组件的个数，从而确定单个肋板组件的隔声量；
S4：根据S3中的单个肋板组件的隔声量设计肋板组件的弯折部的形状及大小，设计颗粒阻尼的材料及填充量。
S5：根据空间布置的美观性及强度要求，确定每个肋板组件在墙体上的安装位置，并且进行安装。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1) 由于本发明采用了肋条弯折肋条结构，弯折部的截面可变化为三角形、半圆形或矩形，两个肋板组件相对连接形成空腔，通过在空腔内可填充颗粒阻尼的方法，相比直肋隔声墙，隔声效果能提高30~50%。
(2) 由于本发明采用了模块化设计，可以方便更换组件，并且实行并联安装，因此安装方便，建造周期短，价格低廉。
(3) 由于本发明的隔声墙结构设计制作方法采用递进分组式设计，因此，设计方法简单易行，隔声效果显著，便于推广，具有实际的工程应用价值。
附图说明
图1是本发明隔声墙体结构示意图；
图2是三角形弯折肋板组件示意图；
图3是不填充颗粒阻尼的三角形弯折肋板组件示意图；
图4是三角形弯折肋板组件同向平行安装的示意图；
图5是半圆形弯折肋板组件示意图；
图6是不填充颗粒阻尼的半圆形弯折肋板组件示意图；
图7是半圆形弯折肋板组件同向平行安装的示意图；
图8是不含肋板的双层墙二维模型示意图；
图9是含直肋的双层墙二维模型示意图；
图10是含三角形弯折肋板组件的双层墙二维模型示意图；
图11是不含肋板、含直肋以及含三角形弯折肋板组件的双层墙隔声量计算结果。
其中：1-吸声材料、2-墙体、3-肋板组件、31-固定部一、32-弯折部、33-固定部二、4-颗粒阻尼、5-螺栓。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以及结合附图及实施案例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施案例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1和图2所示，一种具有阻波肋板的多层隔声墙结构，包括墙体2、肋板组件3，所述的墙体2之间通过肋板组件3进行连接，所述的肋板组件3由依次连接的固定部一31、三角形弯折部和固定部二33组成，固定部一31和固定部二33通过螺栓5固定连接相邻的两层墙体2，相邻两层墙体2之间的肋板组件3两两相对安装，两个肋板组件3的三角形弯折部相对连接形成空腔，所述的空腔中填充所述颗粒阻尼4。位于不同墙体之间的肋板组件3错开安装。
作为上述补充，所述的肋板组件3的弯折部32除了三角形弯折，还包括其他形状，如半圆形弯折（图5~图7）、矩形弯折。
作为上述补充，所述的颗粒阻尼4为轻质小颗粒，比如泡沫小颗粒。
作为上述补充，所述的墙体2的两边最外层墙体2贴敷吸声材料板1，所述的吸声材料板1应该具有轻质、防火及吸声作用，比如多孔泡沫材料。
作为上述补充，所述的墙体2及肋板组件3优选低模量、高强度、经济的材料，比如普通结构钢。
作为上述补充，所述的肋板组件3的安装方式还包括铆接、焊接。
作为上述补充，如图3和图4，两层相邻墙体2之间的肋板组件3两两相对安装，两个肋板组件3的三角形弯折部相对连接形成空腔，空腔内可不填充颗粒阻尼4；或者两层相邻墙体2之间的肋板组件3两两同向平行安装，即只通过肋板组件3的横截面变化改变其刚度，阻碍声波传播路径。图6和图7的弯折部32为半圆形的肋板组件也是如此。
此外，本发明提供的一种具有阻波肋板的多层隔声墙结构的制作方法，具体包括如下步骤：
S1：通过实地测试噪声源的声压级或者声强大小，确定隔声量大小的目标；
S2：根据总墙体厚度，确定单层所述的墙体2的厚度及层数，并且确定所述的墙体2所用材料；
S3：根据S1中的隔声量目标确定每两层所述的墙体2之间的隔声量，确定所述的肋板组件3的个数，从而确定单个所述的肋板组件3的隔声量；
S4：根据S3中的单个肋板组件3的隔声量设计弯折部32的形状及大小，设计所述的颗粒阻尼4的材料及填充量。
S5：根据空间布置的美观性及强度要求，确定每个所述的肋板组件3在墙体2上的安装位置，并且进行安装。
作为上述补充，下面通过图4中的结构做出具体计算，比较在不含肋板、直肋以及图4所示的肋板结构的隔声量大小。
具体的，如图8~10所示，双层墙参数：弹性模量为69GPa，厚度为0.01m，密度为2730kg/m3，间距为0.05米；其中，结构上、下两侧均为声场。利用数值模拟软件COMSOL中开展仿真，假设周期边界来近似模拟无限大周期结构。结果如图11所示。
分析图11可知，不带肋板和带直肋的双层墙相比，由于肋板为噪声提供了另一条传播途径，导致引入肋板后隔声量显著降低，特例在于低频处由于空气等效弹簧导致的共振波谷。对于含有直肋和三角形弯折肋板组件的隔声墙，三角形弯折肋板组件的等效刚度要低于垂直肋板，导致频率在900~2000Hz时，含有直肋的隔声墙的隔声量要低于三角形弯折肋板组件。至于900Hz之前，三角形弯折肋板组件的隔声量高于直肋的原因在于，由于肋板截面的变化，导致的共振频率随刚度提高而增大。因此，通过该实例计算，有力证明了本发明所述结构对提高双层墙整体隔声效果的有效性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，任何熟悉本技术领域的技术人员，当可根据本发明作出各种相应的改变和变形。凡采用等同替换或等效变换所形成的技术方案，都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种具有阻波肋板的多层隔声墙结构的制作方法，其特征在于，具有阻波肋板的多层隔声墙结构包括若干层墙体(2)，相邻墙体(2)之间通过若干个肋板组件(3)连接，所述的肋板组件(3)由依次连接的固定部一(31)、弯折部(32)和固定部二(33)组成，其中，固定部一(31)和固定部二(33)分别固定连接相邻两层墙体(2)，使得弯折部(32)位于这两层墙体(2)之间，位于不同墙体(2)之间的肋板组件(3)错开安装，所述的肋板组件(3)的弯折部(32)为三角形弯折、半圆形弯折或矩形弯折，相邻两层墙体(2)之间的肋板组件(3)两两相对安装，两个肋板组件(3)的弯折部(32)相对连接形成空腔，所述的空腔中填充颗粒阻尼(4)，具有阻波肋板的多层隔声墙结构的制作方法，包括以下步骤：
S1：通过实地测试噪声源的声压级或者声强大小，确定隔声量大小的目标；
S2：根据总墙体厚度，确定单层墙体(2)的厚度及层数，并且确定墙体(2)所用材料；
S3：根据S1中的隔声量目标确定每两层墙体(2)之间的隔声量，确定肋板组件(3)的个数，从而确定单个肋板组件(3)的隔声量；
S4：根据S3中的单个肋板组件(3)的隔声量设计肋板组件(3)的弯折部(32)的形状及大小，设计颗粒阻尼(4)的材料及填充量；
S5：根据空间布置的美观性及强度要求，确定每个肋板组件(3)在墙体(2)上的安装位置，并且进行安装。
2.根据权利要求1所述的具有阻波肋板的多层隔声墙结构的制作方法，其特征在于，所述的肋板组件(3)的固定部一(31)和固定部二(33)分别通过螺栓(5)固定连接相邻的两层墙体(2)。
3.根据权利要求1所述的具有阻波肋板的多层隔声墙结构的制作方法，其特征在于，所述的肋板组件(3)的固定部一(31)和固定部二(33)通过铆接或焊接的方式固定连接相邻两层墙体(2)。
4.根据权利要求1所述的具有阻波肋板的多层隔声墙结构的制作方法，其特征在于，所述的墙体(2)为2到10层，所述的肋板组件(3)为每两层墙体之间不少于2个。
5.根据权利要求1所述的具有阻波肋板的多层隔声墙结构的制作方法，其特征在于，两边最外层墙体(2)贴敷吸声材料板(1)，所述的吸声材料板(1)为多孔泡沫材料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Yang Shasha Inventor after: Shen Cheng Inventor after: Guo Junhua Inventor before: Shen Cheng Inventor before: Yang Shasha Inventor before: Guo Junhua |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201009 Address after: 210016 No. 532-2 East Zhongshan Road, Jiangsu, Nanjing Patentee after: Nanjing Vocational University of Industry Technology Patentee after: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics Address before: Yudaojie Qinhuai District of Nanjing City, Jiangsu Province, No. 29 210016 Patentee before: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics |
|
| TR01 | Transfer of patent right |