CN210658813U - 一种低频宽带隔声的轻型木结构墙体 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低频宽带隔声的轻型木结构墙体，包括双层木结构墙体，双层木结构墙体包括两层木结构墙体，两层木结构墙体之间设有多根墙骨柱，所述墙骨柱上连接有薄膜型局域共振板，所述薄膜型局域共振板与木结构墙体平行设置且位于两层木结构墙体之间；所述薄膜型局域共振板包括粘弹性薄膜和刚性的格栅支撑框架，格栅支撑框架与粘弹性薄膜间隔多层排布进而形成薄膜型局域共振板且薄膜型局域共振板的两端均是格栅支撑框架。本实用新型的轻型木结构墙体较普通木结构墙体低频隔声效果好，频带宽，并且可以根据降噪目标的频带要求来调整薄膜型局域共振板的叠加方式，具有设计灵活的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及隔声墙体，具体是一种具有低频宽带隔声的轻型木结构墙体。
背景技术
轻型木结构建筑以其优良的抗震性、环境友好性在国内外得到广泛的使用，但也常常因为不合理的材料选择和结构设计等情况而导致墙体的隔声性能差,尤其是低频段的噪声。
从目前木结构建筑中的墙体设计来看，其结构多为双层轻质墙板结构，如图1所示，包括内墙板1、墙面板2和墙骨柱3，在双层板（即内墙板1和墙面板2）之间填充多孔保温玻璃棉4，以达到保温和增加隔声量的目的。但是对于低频噪声，只有隔声结构的厚度与声波波长相当时，才能实现隔声，因此靠增加墙体厚度来提高低频隔声性能显然是不现实的。而且试验测试表明：当双层板的间距超过10cm后，间距的增加使附加隔声量的提高逐渐减小；同时，所填充的保温玻璃棉也只能在中高频段使隔声量提高3～5dB，低频隔声效果不明显。
实际上，“墙-空气-墙”的双层隔声结构可以视为“质量-弹簧-质量”系统，是由于空气层的弹性起到减振作用，才使得双层板相对于单层板的隔声性能得以提高。因此，在隔声设计中引入共振结构，在保证使用空间不变的条件下将声能聚集到一个空间和频域上进行高效吸收和耗散是一个很好的思路。例如，设计一种局域共振单元，使其在垂直于声波传播方向周期排列，会发现在某一频率范围内声波被阻止。武汉大学的Liu等用软橡胶包覆高密度的芯体构成局域共振单元按照简单立方晶格排列在环氧树脂基体内，结果发现利用这种单元长度为2cm的结构能够阻止400Hz左右的声波传播；但是这种隔声结构对于工程应用太过厚重。香港科技大学的Yang等人提出了一种轻质薄层的薄膜型局域共振结构，他们在张紧的粘弹性薄膜上附加重物构成了薄膜型局域振子，从实验测试中发现：将这种薄膜型局域共振单元周期性的填充到刚性的格栅状支撑框架中，厚度仅为17mm，能够在100-1000Hz的低频区域的某些频段内，声波被全部反射。薄膜型局域共振结构的质量非常轻而且隔声性能好，但是目前并未有广泛应用的报道，原因是隔声频带窄，附加重物容易脱落，隔声性能对薄膜的张紧力依赖性强。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种低频宽带隔声的轻型木结构墙体，本低频宽带隔声的轻型木结构墙体运用薄膜型局域共振的思想，同时克服薄膜型局域共振板的不足，通过在轻型双层木结构墙体之间引入一种多层叠加的薄膜型局域共振板，替代原来的多孔保温玻璃棉，以改善墙体的低频隔声性能。
为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：
一种低频宽带隔声的轻型木结构墙体，包括双层木结构墙体，所述双层木结构墙体包括两层木结构墙体，两层木结构墙体之间设有多根墙骨柱，所述墙骨柱上连接有薄膜型局域共振板，所述薄膜型局域共振板与木结构墙体平行设置且位于两层木结构墙体之间；所述薄膜型局域共振板包括粘弹性薄膜和刚性的格栅支撑框架，格栅支撑框架与粘弹性薄膜间隔多层排布进而形成薄膜型局域共振板，且薄膜型局域共振板的两端均是格栅支撑框架。
作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述墙骨柱与薄膜型局域共振板通过粘接或者钉接方式连接。
作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述粘弹性薄膜粘接或者螺栓连接在格栅支撑框架上。
作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述格栅支撑框架由多个栅格单元组成，每个栅格单元为正方形，栅格单元与固定在其上的粘弹性薄膜构成一个局域共振元胞，局域共振元胞包括多层栅格单元和粘弹性薄膜。
作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述格栅支撑框架由木材或硬质塑料制成；
作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述粘弹性薄膜采用法国朗域塑料软膜。
作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述墙骨柱采用SPF墙骨柱。
作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述薄膜型局域共振板内的多个粘弹性薄膜的厚度均不同。
本实用新型的有益效果为：
（1）本实用新型用密封的多层薄膜型局域共振板替代多孔的保温玻璃棉，既保证木结构墙体的保温性能不变，又弥补了保温玻璃棉易污染、低频吸声效果差的缺点。
（2）当声波作用于薄膜型局域共振板时，在低频频范围内，薄膜局域共振元胞的谐振与原结构中的弹性波相互耦合作用，发生能量的局域化而不能继续向前传播，从而导致声波的阻隔，而产生高效的隔声效果；多层粘弹性薄膜的结构可以拓宽隔声频带。
（3）本实用新型的粘弹性薄膜用法国朗域塑料软膜，可以不粘贴重物，并且也无需过度张紧，同样能达到局域共振的目的。
（4）本实用新型可以根据降噪目标的频带，设计局域共振元胞的结构和尺寸，具有针对性强，设计灵活的特点。
（5）本实用新型的轻型木结构墙体较普通木结构墙体低频隔声效果好，频带宽，并且可以根据降噪目标的频带要求来调整薄膜型局域共振板的叠加方式，具有设计灵活的特点。
附图说明
图1是普通木结构墙体的总体结构图。
图2是本实用新型木结构墙体的总体结构图。
图3是本实用新型多层薄膜型局域共振板的结构示意图。
图4是本实用新型多层薄膜型局域共振板的爆炸图。
图5是本实用新型局域共振元胞的示意图。
图6是本实用新型木结构墙体与普通木结构墙体隔声量的测试结果。
图中：1：内墙板；2：墙面板；3：墙骨柱；4：保温玻璃棉；5：薄膜型局域共振板；6：格栅支撑框架；7：粘弹性薄膜；8：局域共振元胞。
具体实施方式
下面根据图1至图6对本实用新型的具体实施方式作出进一步说明：
本实施例提供一种低频宽带隔声的轻型木结构墙体，包括双层木结构墙体，所述双层木结构墙体包括两层木结构墙体（分别为内墙板1和墙面板2），两层木结构墙体之间设有多根墙骨柱3。如图2所示，所述墙骨柱3上通过粘接或者钉接方式连接有薄膜型局域共振板5，所述薄膜型局域共振板5与木结构墙体平行设置且位于两层木结构墙体之间。对照图1，本实施例与普通木结构墙体的区别在于用薄膜型局域共振板5替换了普通木墙体的保温玻璃棉4。
参见图3和图4，所述薄膜型局域共振板5由不同厚度的粘弹性薄膜7和刚性的格栅支撑框架6构成，格栅支撑框架6与粘弹性薄膜7间隔多层排布进而形成薄膜型局域共振板5且薄膜型局域共振板5的两端均是格栅支撑框架6。不同厚度的粘弹性薄膜7粘接或者螺栓连接在格栅支撑框架6上，格栅支撑框架6可以由木材、硬质塑料等刚度较大的可加工性材料制成；格栅支撑框架6起支撑作用，对隔声性能没有太大影响，只需要保证一定的弯曲刚度即可。粘弹性薄膜7采用法国朗域塑料软膜等具有延展性好、面密度小（2.2kg/m2）、防火隔热、抗老化的材料制成，这种材料张紧后具有一定的弹性。
参见图4，相同尺寸的刚性格栅支撑框架6中间夹一层完整的粘弹性薄膜7，格栅支撑框架6与粘弹性薄膜7间隔多层叠加，各粘弹性薄膜7的厚度不同。
参见图5，所述格栅支撑框架6由多个栅格单元组成，每个栅格单元为正方形，栅格单元固定粘弹性薄膜7构成一个局域共振元胞8。局域共振元胞8的边长为a，方孔的边长为b，格栅支撑框架6的厚度为h，粘弹性薄膜7的厚度为t i （i≤6）。
参见图3和图5，薄膜型局域共振板5可以看成由若干个局域共振元胞8在平面内周期性拓展而成。局域共振元胞8为多层数的元胞结构，粘弹性薄膜7的层数根据薄膜的厚度及元胞的大小确定，薄膜厚度越大，元胞尺寸越小，其层数越少。元胞结构的薄膜厚度、元胞的尺寸及元胞叠加的层数具有可调性，可以根据所要隔声的频带范围进行调节。
本实施例的墙骨柱3采用SPF墙骨柱。
本实施例用密封的多层薄膜型局域共振板5替代多孔的保温玻璃棉，既保证木结构墙体的保温性能不变，又弥补了保温玻璃棉易污染、低频吸声效果差的缺点。当声波作用于薄膜型局域共振板5时，在低频范围内，局域共振元胞8的谐振与原结构中的弹性波相互耦合作用，发生能量的局域化而不能继续向前传播，从而导致声波的阻隔，而产生高效的隔声效果；多层的薄膜结构可以拓宽隔声频带。本实施例可以根据降噪目标的频带，设计元胞的结构和尺寸，具有针对性强，设计灵活的特点。
隔声测试实验：用B&K4026阻抗管测试木结构墙体的隔声量，测试频率范围50Hz~1.6kHz。采用四传声器法对样品结构在垂直入射情况下的隔声性能进行测试。测得两种结构样品的隔声量随频率的变化曲线如图6。第一种试件为普通木结构墙体，规格为“OSB板（12mm）+保温棉（89mm）+OSB板（12mm）”，第二种试件为本实用新型木结构墙体，规格为“OSB板（12mm）+薄膜型局域共振板5（40.8mm）+ OSB板（12mm）”，其中薄膜型局域共振板5为四层木栅格框架和三层法国朗域塑料软膜间隔组成，木栅格框架的厚度h=10mm，法国朗域塑料软膜厚度分别为t 1 =0.2mm、t 2 =0.2mm、t 3 =0.4mm。对应的局域共振元胞8的边长a=35mm，方孔的边长为b=25mm。
对照图6可以看出，本实用新型木结构墙体在1300Hz以下的频率范围内隔声量均高于普通木结构墙体。尤其在50Hz~300Hz范围内，本实用新型木结构墙体的隔声量比普通木结构墙体高约10dB。显然，本实用新型木结构墙体在中低频范围内具有良好的隔声效果。
本实用新型的保护范围包括但不限于以上实施方式，本实用新型的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种低频宽带隔声的轻型木结构墙体，包括双层木结构墙体，所述双层木结构墙体包括两层木结构墙体，两层木结构墙体之间设有多根墙骨柱，其特征在于：所述墙骨柱上连接有薄膜型局域共振板，所述薄膜型局域共振板与木结构墙体平行设置且位于两层木结构墙体之间；所述薄膜型局域共振板包括粘弹性薄膜和刚性的格栅支撑框架，格栅支撑框架与粘弹性薄膜间隔多层排布进而形成薄膜型局域共振板且薄膜型局域共振板的两端均是格栅支撑框架。
2.根据权利要求1所述的低频宽带隔声的轻型木结构墙体，其特征在于：所述墙骨柱与薄膜型局域共振板通过粘接或者钉接方式连接。
3.根据权利要求1所述的低频宽带隔声的轻型木结构墙体，其特征在于：所述粘弹性薄膜粘接或者螺栓连接在格栅支撑框架上。
4.根据权利要求3所述的低频宽带隔声的轻型木结构墙体，其特征在于：所述格栅支撑框架由多个栅格单元组成，每个栅格单元为正方形，栅格单元与固定在其上的粘弹性薄膜构成一个局域共振元胞，局域共振元胞包括多层栅格单元和粘弹性薄膜。
5.根据权利要求1所述的低频宽带隔声的轻型木结构墙体，其特征在于：所述格栅支撑框架由木材或硬质塑料制成。
6.根据权利要求1所述的低频宽带隔声的轻型木结构墙体，其特征在于：所述粘弹性薄膜采用法国朗域塑料软膜。
7.根据权利要求1所述的低频宽带隔声的轻型木结构墙体，其特征在于：所述墙骨柱采用SPF墙骨柱。
8.根据权利要求1所述的低频宽带隔声的轻型木结构墙体，其特征在于：所述薄膜型局域共振板内的多个粘弹性薄膜的厚度均不同。
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