建筑隔聲預測及隔聲構件參數選擇.pdf

1、隔聲是建筑及環(huán)境質量的一項重要指標，它直接影響房間聲質量的好壞，同時也是降噪的重要措施之一。通常采用質量定律(MassLaw)進行隔聲預測，這種預測理論精度較低。所謂建筑隔聲預測的含義就是根據設計方案或現有的房間或構造對其進行隔聲量的計算，即通過具體的設計方案來確定其隔聲量，這是目前建筑隔聲研究的主要方向。隔聲預測方法還包括有統(tǒng)計能量分析(StatisticalEnergyAnalysis，簡稱SEA，全文同)、有限元法(FiniteE

2、lementMethod，簡稱FEM)、邊界元(BoundaryElementMethod，簡稱BEM)和縮尺模型(ScaleModel)法等。本文應用統(tǒng)計能量分析理論探討針對設計方案進行隔聲預測的方法。　　在大量的理論研究和工程應用實踐中，人們逐漸發(fā)現，僅僅依靠已有的設計來確定隔聲量，未能達到根據隔聲量來調節(jié)建筑設計之目的。即沒有按照隔聲要求有針對性地進行隔聲設計。只是設計或施工完畢后，才驗算一下其隔聲是否達到要求，這樣做比較盲目，

3、如果預測結果達不到隔聲標準，則要反復修改或調整設計方案或返工，使之逐漸達到隔聲要求。這種盲目性會增加開支和浪費時間。因此有必要根據現有建筑的噪聲環(huán)境，建筑(房間)的允許噪聲標準，在保證隔聲滿足要求的情況下，來確定建筑設計方案，預測房間及墻體的特性。這就是建筑隔聲的反向預測(InversedSoundInsulationPrediction，簡稱ISIP)。當今，隨著新的噪聲源不斷出現，在聲環(huán)境日益惡化的同時，人們對建筑聲環(huán)境質量的要求卻

4、越來越高，有必要采取各項措施改善建筑聲環(huán)境。如果城市規(guī)劃或建筑設計人員在規(guī)劃設計的初步階段就能根據實際聲環(huán)境，在滿足隔聲要求的前提下進行設計，將會節(jié)省時間和開支，因此具有實際工程意義?！　”疚膽媒y(tǒng)計能量分析理論比較和分析了單層勻質墻體、雙層分立墻體等的隔聲量的計算和實驗結果。結果表明：統(tǒng)計能量分析預測模型能夠準確計算墻的隔聲、吻合效應等，對雙層分立墻體的計算和實測結果說明其具有良好的隔聲性能。本文的大部分工作則在于嘗試探討建筑隔聲反

5、向預測(反算)的方法，以下列出的是本論文的主要工作。(1)圍護結構的隔聲性能取決于結構的三個物理量：材料的密度、楊氏模量和阻尼。密度一般較為容易獲得，而具體材料的楊氏模量、阻尼需要實測。本論文采用帶有振動傳感器的塑料錘敲擊結構作為聲源，通過示波器來測量其振動縱向聲波在結構中的傳遞速度，即縱波速度cL，來得到楊氏模量E的方法，實驗結果表明：該測試方法簡便實用、精度高、而且不損傷結構和表面裝飾。(2)在應用統(tǒng)計能量分析法進行建筑隔聲預測的基

6、礎上，采用人工免疫算法建立了隔聲反向計算模型，在已知期望隔聲量的情況下，成功地對單層墻的面密度ρs、厚度h和楊氏模量E(或聲波的縱波速度cL)等參數進行了反向預測，從而可以確定墻體材料和厚度甚至構造。許多建筑對建筑隔聲有較高的要求，如要求計權隔聲量為55dB以上，此時可以考慮雙層墻結構或隔聲附屬房間，在應用統(tǒng)計能量分析對雙層墻結構進行預測的基礎上，同樣可以應用人工免疫算法建立反向預測模型，準確地對雙層墻結構的各層墻的面密度ρs、厚度h、

7、彈性模量E和空腔的厚度等參量進行計算，由這些參數決定分立雙層墻隔聲結構的材料及構造形式。根據反算結果計算的隔聲量與實測值符合。(3)針對室外噪聲(交通噪聲)的頻譜特征、房間中所允許的噪聲標準及房間的用途，通過反向預測來獲得滿足相應隔聲要求的建筑墻體或構件，通過篩選可以獲得較適合的墻體構造。(4)由于組合墻廣泛存在于建筑中，有必要對組合墻的隔聲進行研究，組合墻的隔聲好壞往往在很大程度上取決于隔聲的薄弱構件。所以如何選擇組合墻各隔聲構件是隔

8、聲設計的關鍵問題。本文在已知隔聲要求的情況下，分別計算了各構件的計權隔聲量和面積；也可以同時反向求算出計權隔聲量和面積。(5)對于帶有縫隙的墻體，根據隔聲要求，反算確定墻體(無縫隙)的隔聲量和當縫隙面積的最大值為多少時，仍能達到隔聲要求。這些為在墻上管道開洞的大小或安裝插座提供了指導。(6)對帶有附屬房間的隔聲結構進行探討，首先應用聲學理論建立相應的隔聲預測模型，并通過實驗測試證明了其正確性。實驗和理論預測都表明：帶有附屬房間的隔聲結構

9、具有良好的隔聲效果。在此基礎上，確定帶有附屬房間的隔聲結構的反向預測的目標函數，應用人工免疫算法分別通過對附屬房間隔墻的各構件(元素)的隔聲量、面積和附屬房間的吸聲量進行反向預測，其結果可以用來調整設計方案中房間的各個構件元素，確定合適的墻體構造，滿足相應的建筑隔聲降噪要求，確定設計方案。(7)在本文的附錄中，給出了通過編程計算不同墻體、樓板構造的計權隔聲量的方法，其目的是為了在墻體的反向預測時，將各個頻帶的隔聲量轉換為單一評價值。通過

10、大量計算和對比發(fā)現：其計算結果與傳統(tǒng)的曲線對比法(推圖法)相比：精度高、簡便直觀，通用性好?！　”疚难芯抗ぷ鞯膭?chuàng)新性在于：在根據統(tǒng)計能量分析(SEA)理論等對多種形式墻體及構造進行隔聲預測的基礎上，應用人工免疫算法提出了建筑隔聲的反向預測方法：對勻質單層和雙層墻體的反向隔聲預測；對帶有門窗組合墻體的反向隔聲預測；對帶附屬房間的反向隔聲預測。并且將以上墻體及構件通過反向預測求出的結構參數：面密度ρs、厚度h和楊氏模量E(或聲波的縱波速度