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轻型木结构建筑楼盖隔声性能测试与分析

李敏敏  
【摘要】:轻型木结构建筑的楼盖隔声优化设计是保证建筑上下层空间居住舒适度的关键,是衡量住户健康生活、保障居住质量的重要考量指标。针对目前建筑楼盖存在的隔声问题,根据楼盖框架结构特点,结合当前居住声学环境的新特点,开展楼盖声学环境品质研究,探索一种有效解决建筑楼盖隔声问题的方法。本文以地处南京的一幢二层轻型木结构建筑为研究对象,通过楼盖材料优选与结构设计、材料参数研究、结构隔声理论计算与现场实测等,对轻型木结构楼盖及分别应用软木板、BGL保温隔声板和EPP隔声板的三种轻型木结构浮筑楼盖的空气声和撞击声隔声性能进行系统地测试与分析,并重点研究了弹性垫层对楼盖撞击隔声影响。通过对采用标准激励测试方式和模拟日常行为激励测试方式的四种楼盖隔声频谱分析,以及对不同噪声源条件下楼盖隔声和声压分布特性进行分析,总结其噪声源频率特性,并提出了轻型木结构建筑楼盖结构的隔声性能改善方案,对轻型木结构建筑的楼盖材料优选、结构设计以及施工技术进行工程应用优化。主要研究结论表明:(1)软木板的中高频空气声隔声效果好,BGL保温隔声板和EPP隔声板中低频隔声效果好,且总结了三种弹性垫层材料的空气声隔声频率范围。综合材料隔声及阻尼性能,优选厚度为20mm的软木板应用于楼盖结构弹性垫层。相同厚度条件下,材料阻尼比排序为:软木板EPP隔声板BGL保温隔声板;弹性模量排序为:软木板EPP隔声板BGL保温隔声板,即BGL保温隔声板弹性最好。进一步分析了材料隔声特性与楼盖结构空气声隔声的相关关系,并分析了材料阻尼比、弹性与楼盖结构撞击声隔声的相关关系。(2)三种浮筑楼盖空气声隔声量总体提高了1-2dB,隔声声压倍数提高了8-18倍,应用弹性垫层可提高楼盖空气声隔声,但效果不显著。四种楼盖结构的空气声隔声均符合GB/T 50121-2005《建筑隔声评价标准》中的5级隔声性能,符合GB 50118-2010《民用建筑隔声设计规范》规定的3级隔声,符合GB50096-2011《住宅设计规范》对一般居住建筑的空气声隔声要求。(3)在关门关窗条件下楼盖的空气声隔声和撞击声隔声分别比开门开窗条件下隔声高15-20dB和1-5dB。说明建筑门窗对建筑内部声环境的影响大,楼盖空气声隔声是建筑上下层空间隔声的关键;同时,楼盖的撞击声主要是通过楼盖结构的振动进行传递和辐射,强调楼盖结构设计的重要性。(4)理论计算得到的建筑楼盖空气声隔声量-频率曲线与实测值总体变化趋势一致。对四种楼盖结构的隔声曲线进行分析,得到弹性垫层材料的空气声隔声改善频率范围。通过理论与试验分析,传递矩阵法理论计算可有效用于建筑楼盖结构的空气声隔声优化设计工作。(5)轻型木结构楼盖的撞击声隔声不满足GB/T 50121-2005《建筑隔声评价标准》对楼盖撞击声隔声性能分级要求。且不符合GB 50118-2010《民用建筑隔声设计规范》和GB 50096-2011《住宅设计规范》中对住宅建筑楼盖的撞击声隔声的要求。三种浮筑楼盖的撞击声隔声性能均为1级,且均符合GB 50118-2010《民用建筑隔声设计规范》和GB 50096-2011《住宅设计规范》中对住宅建筑楼盖的撞击声隔声的基本要求。(6)楼盖撞击声隔声性能排序为:BGL保温隔声板浮筑楼盖EPP隔声板浮筑楼盖软木板浮筑楼盖轻型木结构楼盖。应用弹性垫层,有效改善中高频范围内的撞击声,尤其是提高楼盖的中低频隔声,浮筑楼盖撞击声隔声改善了9-10dB,其隔声声压倍数提高了10-20倍,撞击声隔声效果显著改善。(7)通过频谱分析,得到在日常行为激励如音乐噪声激励、人行激励包括步行激励和跑步激励、跳跃激励和球击激励等条件下,四种楼盖结构的噪声源声压能量分布及声压随频率变化规律,总结噪声源的频率特性。(8)综合考虑轻型木结构建筑楼盖结构的长期受力特性、耐久性、环保性等,推荐在施工过程中将软木板作为弹性垫层应用于楼盖结构,采用浮筑楼盖结构形式以进一步提高建筑室内的声环境品质,满足更高的居住舒适度的要求。综上所述,本研究通过对轻型木结构楼盖及三种浮筑楼盖的隔声进行测试与分析,该幢二层轻型木结构楼盖的空气声隔声性能均满足建筑相关标准规定;但在撞击激励条件下,其撞击声隔声性能不满足相关标准要求。而应用弹性垫层结构的三种浮筑楼盖,可满足标准规范中对住宅建筑撞击声隔声的相关要求,且不同噪声源对应的频率特性具有差异性。上述以期为我国轻型木结构建筑的楼盖隔声研究工作及优化设计与评价工作提供参考,具有工程应用价值与现实意义。


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