项目设计阶段室内背景噪声分析

作者:孙敬
单位:北京天华北方建筑设计有限公司
摘要:绿色建筑预评价中室内背景噪声分析是建筑设计师在项目施工图绿建设计阶段需进行计算与评价的内容之一,其涉及对建筑围护结构采取有效隔声、减噪措施。以惠州巽寮湾海世界项目为例,分析其建筑构件隔声评估与室内背景噪声评估两方面内容。
关键词:绿色建筑 建筑隔声 设计 评估 噪声
作者简介: 孙敬,北京天华北方建筑设计有限公司资深设总,高级工程师;
 
0 引言

绿色建筑是能达到节能减排目的的建筑物,指在全寿命周期内节约资源、保护环境、减少污染,为人们提供健康、适用、高效的使用空间,最大限度地实现人与自然和谐共生的高质量建筑。

在项目设计阶段需进行绿色建筑预评价阶段申报中的室内背景噪声评估。惠州巽寮湾海世界项目位于惠州市东南部惠东县巽寮湾旅游度假区,稔平半岛西南角,西临大亚湾,地理位置优越,自然环境优美,素有“东方夏威夷”美誉。度假区内海滨公路贯穿全城,连接广汕、深汕公路,与大亚湾经济技术开发区隔海相望;正在建设的广惠高速东延工程落成后,深圳、惠州等珠三角区的旅客可快速到达巽寮湾旅游度假区,交通便利。巽寮湾海世界小区项目位于巽寮湾滨海旅游度假区中心区,一期建设内容包括住宅、商业及其他配套设施,项目选址背山靠海,具有良好的自然条件和景观优势(见图1)。

图1 巽寮湾海世界小区海上视角

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绿建评价阶段使用的评估依据包括:GB/T 50378—2019《绿色建筑评价标准》、GB 50118—2010《民用建筑隔声设计规范》及HJ2.4—2009《环境影响评价技术导则声环境》等国家现行绿建相关规范标准。判断项目室内背景噪声是否满足《绿色建筑评价标准》第5.1.4条控制项要求,即主要功能房间的室内噪声级和隔声性能应符合下列规定:室内噪声级应满足现行国家标准《民用建筑隔声设计规范》中的低限要求;外墙、隔墙、楼板和门窗的隔声性能应满足现行国家标准《民用建筑隔声设计规范》中的低限要求。本项目对建筑围护结构采取有效的隔声、减噪措施;卧室、起居室的允许噪声级在关窗状态下白天不大于45dB(A),夜间不大于37dB(A);楼板和分户墙的空气声计权隔声量不小于45dB,楼板的计权标准化撞击声声压级不大于75dB;户门的空气声计权隔声量不小于25dB,外窗的空气声计权隔声量不小于25dB,沿街时不小于30dB。

1 构件隔声评估

声的传播途径大致可分为两类:通过空气传声与通过建筑结构固体传声。在建筑声学中,通过空气传播的声音称为空气声,如汽车声、飞机声等;通过建筑结构传播的由机械振动和物体撞击等引起的声音,称为固体声,如脚步声、撞击声等。建筑构件若隔绝空气声,称为空气声隔绝;若隔绝固体声,则称为固体声隔绝。声音在房屋建筑中的传播途径不同,如通过墙壁、门窗、楼板、基础及各种设备管道等。

工程上常用隔声量表示构件对空气声的隔绝能力,其与构件透射系数关系如下:构件透射系数越大,隔声量越小,隔声性能越差;透射系数越小,隔声量越大,隔声性能越好。

隔声构件按结构形式分为不同的隔声特性。隔墙(分户墙)设计理论上采用高声阻、刚性、匀质密实的围护结构,如砖、混凝土等,其质量越大振动越小,惰性抗力越大,使传声降到最低,因此,密实且重质的材料隔声性能较好。

1)单层匀质密实墙的空气声隔绝单层匀质密实墙的隔声性能取决于入射声波频率、墙面密度、劲度、阻尼及墙的边界条件等因素。由单层匀质密实墙的隔声频率特性曲线可知,不同频率(低频、中频、高频)影响隔声性能的劲度、阻尼及质量控制。低频时,劲度起主要控制作用,隔声量随频率的降低而增大。频率增高,质量效应增大,可能出现劲度和质量效应相抵而产生的构件共振现象。

2)质量定律如果把墙看作无劲度、无阻尼的柔顺质量,且忽略墙的边界条件,在声波垂直入射时,由墙的隔声量公式证明,墙的单位面积质量越大,隔声效果越好,单位面积质量每增加1倍,隔声量增加6dB;入射声波频率每增加1倍,隔声量增加6dB。

质量定律公式是建立在理论假定条件下得出的结果,计算值较实测略大,不符合现场实际情况,因此项目隔声设计普遍采用经验公式进行隔声量计算。

经验公式增加了实践因素,包括实验室测定、现场测定、主观评估判断等研究成果,比理论公式接近实际,并非完全符合质量定律中的假定条件。但经验公式的基本变量仍是质量,质量大小控制隔声量,因此,经验公式仍是以质量定律为基本理论的隔声量经验算式,是理论质量定律向实践的延伸。

分项构件计算涉及外墙计权隔声量、分户墙计权隔声量、外窗空气声计权隔声量、楼板计权隔声量、户门计权隔声量、楼板计权标准化撞击声压级等方面测评。

以户门计权隔声量为例,《建筑声学设计》表3-11中列举了一般门窗的隔声量,如双层门隔声量为30~40dB。本项目的分户门采用多功能户门,隔声效果较好。在高噪声中需使用隔声门,提高门的隔声性能既需提高门扇的隔声量,又需处理好门缝。

1)提高门扇自身隔声量(1)增加门扇质量及厚度,但需进行控制,否则难以开启门扇,门框支撑及锁具也受影响。常规建筑隔声门质量在50kg/m2以内,厚度不大于8cm。(2)使用不同密度的材料叠合而成,如多层钢板、密度板复合,各层厚度不同,防止产生共振及吻合效应。(3)在门扇内形成空腹,内填吸声材料。隔声门门扇的隔声量可达30~40dB。

2)门缝处理方法(1)将门框做成多道企口,使用密封胶条或海绵进行密封。采用密封条时要保证门缝各处受压均匀,密封条处处受压。可采用2道密封条,须保证门扇及门框贴合良好。(2)采用机械压紧装置,如压条等。门周边安装压紧装置,锁门转动扳手时,通过机械联动将压紧装置压在门框上,可获得良好的密封性。对于下部无门槛的隔声门,须在门扇底部安装机械密封装置,关门时压条自动压于地面密封。通过良好门缝处理的单隔声门隔声量可达30~40dB。

经检测,项目采用多功能户门,通过良好的门缝处理,隔声性能达30~40dB。

2 室内背景噪声评估

项目周边区域主要噪声源为交通噪声,依据噪声分析最不利原则及GB 3096—2008《声环境质量标准》,对本项目场地内昼夜间的环境噪声进行模拟分析,结果表明本项目临街建筑昼夜间噪声最大为:昼间59.1dB(A),夜间49.2dB(A),满足《声环境质量标准》对于2类环境的标准要求。

外墙构造:聚合物砂浆防水层(10mm)+水泥砂浆(15mm)+加气混凝土砌体(200mm)+水泥砂浆(20mm)。沿街外窗采用(6+12+6)mm透明中空玻璃,参考《建筑声学设计手册》可知该玻璃空气计权隔声量达30dB,低频噪声隔声量在22dB以上。因此,本项目外墙、外窗按不同频率隔声量进行计算,同时测定房间总吸声量、组合墙有效隔声量、室内背景噪声、窗墙间缝隙对隔声的影响、交通噪声影响等数据对室内背景噪声进行判断。

以窗墙间缝隙对隔声的影响及交通噪声影响室内背景噪声计算结果为例,隔声结构的孔与缝隙对其隔声性有较大影响。孔与缝隙的影响主要在于其尺寸和声波波长的比值。孔的尺寸大于声波波长时,透过孔的声能可近似认为与孔的面积成正比。

实际施工中通常窗和墙之间有0.005m左右缝隙,该处缝隙用材料填实。考虑到填充材料并不具备隔声性能及最不利原则,认为该处为窗墙间缝隙。窗墙组合在缝隙影响下的隔声量为23dB。根据环境噪声预测值,昼间59dB(A),夜间49dB(A),经过围护结构隔声和考虑室内吸声量后,即用环境噪声值分别减去窗墙组合的计权隔声量,则室内背景噪声为:昼间59-23=36dB;夜间49-23=26dB。

计算结果显示项目最不利房间的背景噪声值昼间36dB(A),夜间为26dB(A),满足《民用建筑隔声设计规范》中的要求:卧室、起居室(厅)的允许噪声级白天不大于45dB(A),夜间不大于37dB(A)。楼板和分户墙的空气声计权隔声量不小于45dB。户(套)门的空气声计权隔声量不小于25dB,外窗的空气声计权隔声量不小于25dB,沿街时不小于30dB。

3 结语

在建筑设计过程中需重视绿色建筑设计中室内背景噪声分析的应用,最大限度地发挥绿色建筑功能及优势,提高人们的生活质量。

 
Analysis of Interior Background Noise During the Phase of Project Design
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