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輕鋼龍骨薄板間壁隔聲的實驗和設(shè)計述評

2018-03-03 03:50王季卿顧檣國
噪聲與振動控制 2018年1期
關(guān)鍵詞:石膏板輕鋼隔聲

王季卿,顧檣國

(1.同濟(jì)大學(xué) 聲學(xué)研究所,上海 200092, 2.上海建工設(shè)計研究總院,上海 200235)

輕鋼龍骨薄板間壁是建筑中的常用構(gòu)件。它具有質(zhì)輕、拼裝簡便、施工快速,免除濕作業(yè)而使工地干凈等優(yōu)點,己有國家施工規(guī)范[1]可參照執(zhí)行。它還有許多使用上的問題需要考慮,隔聲就是其中的一項。就間壁隔聲而言,如何評定其隔聲性能以及采取怎樣的單值評價量是首要考慮的基礎(chǔ)性問題。如取各頻率(100 Hz~3 150 Hz)隔聲量R(dB)的平均值雖比較簡單,但其不足以表達(dá)實際使用下的隔聲效果。國際上通用按不同頻率段要求(見圖1)作比較的方法,以不利值總和不大于32 dB為準(zhǔn),并取500 Hz的隔聲量作為該曲線的代表,稱作該構(gòu)件計權(quán)隔聲的單值評價量Rw(dB)。這一單值評價量己列入國家標(biāo)準(zhǔn)[2]。1990年之前的標(biāo)準(zhǔn)還曾規(guī)定:任何頻率的不利值不得超過8 dB,后被取消,因此在使用早期資料時要注意這一更改。

我們己知雙層分離薄板的隔聲效果會超越同等重量的單墻,也就是說超過了按質(zhì)量加倍而上升6 dB的簡單規(guī)律(質(zhì)量定律),有時可能超越很多。其隨頻率的變化是復(fù)雜的,可因龍骨、空腔、板材以及構(gòu)造上的不同而異。上世紀(jì)70年代末,我國建筑中開始采用薄板與輕鋼龍骨組合的輕質(zhì)墻體以來,早期的板材和龍骨種類繁多,其隔聲性能和提高隔聲量的措施,通過大量實驗積累了一些資料[3–5],如圖2所示之例。

圖1 評價構(gòu)件在相關(guān)頻率下空氣聲隔聲量R(dB)的計權(quán)特性曲線。

圖2 國內(nèi)早期三種輕板間壁的隔聲量R(dB)[5]

上世紀(jì)90年代以來,石膏板在國內(nèi)開始規(guī)模化生產(chǎn),逐漸成為板材主流(近年全國各廠年總產(chǎn)能己達(dá)20億m2左右)。又與輕鋼龍骨配套供應(yīng),方便施工。因其質(zhì)輕、價亷、干作業(yè)等優(yōu)點,成為當(dāng)前房屋間壁的常用構(gòu)造。研究這類間壁的隔聲性能和如何有效地提高其隔聲量的措施,乃是我們所要關(guān)心的問題。

雙層薄板間壁的隔聲特性隨頻率出現(xiàn)如圖3所示的變化,與單層墻相比有不同規(guī)律。在低頻段因兩片板材與中間空腔組合引起的共振,使間壁在共振頻率f0附近透射效果大增,隔聲量出現(xiàn)明顯下降的低谷。隨著頻率上升,間壁的隔聲量迅速增加,超越質(zhì)量定律預(yù)計值很多。在較高頻段,由于聲波斜入射會激起板內(nèi)彎曲波,當(dāng)兩者吻合時使間壁透射效果再度出現(xiàn)隔聲量低谷。受該吻合頻率fc影響的頻寬范圍以及它的深度,都將影響間壁的隔聲性能。再則,連接雙側(cè)薄板之間的龍骨,也是不可忽略的固體傳聲途徑。正由于圖1所示對低、中、高頻段隔聲量要求是不同的,因此為了滿足某特定計權(quán)隔聲量的要求,對選用何種構(gòu)造或采用何種改進(jìn)措施時,必須注意這一特點。

圖3 單層D厚薄板間壁和雙層1/2 D厚薄板中間留空腔的間壁隔聲量-頻率基本特性示意。

1 間壁隔聲的實驗室測量

雙層薄板與龍骨組合的間壁在構(gòu)造上可有多種變化,其隔聲性能通常是在建筑構(gòu)件隔聲實驗室測得的。測量方法早有國家標(biāo)準(zhǔn)(1964試行草案和1984規(guī)范)[6]。隨著ISO相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的修訂,有了新版國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T19889(2005)[7](等同 ISO140,1997)。根據(jù)多年來國內(nèi)外對此類間壁的實驗室隔聲測試經(jīng)驗來看,其中仍然存在著許多不確定因素,甚至令人對不同構(gòu)件隔聲性能作比較時難以判別和選擇。以下從兩個方面來討論。

1.1 測試結(jié)果可能出現(xiàn)的差異性

按國標(biāo)第2部份所提再現(xiàn)率(Reproducibility)要求相對照[7],可說明測試結(jié)果的有效性。根據(jù)我們經(jīng)驗,同樣構(gòu)造的間壁經(jīng)過多次測試(都是由同一生產(chǎn)廠提供的產(chǎn)品與安裝,在同濟(jì)大學(xué)實驗室測試的。測試相距最短為一月,最長相距五年)所得隔聲量資料(見圖4之兩例),其再現(xiàn)率(以RW,dB計)一般在2 dB之內(nèi)。因為沒有機(jī)會與國內(nèi)其它單位實驗結(jié)果相比較,也許因為隔聲室設(shè)施(如聲源和接收兩個房間的尺寸、形狀以及構(gòu)件安裝洞口尺寸等等)的不同,會使隔聲量測試結(jié)果帶來更大差異。

圖5所示為美國石膏板公司USG在北美13家實驗室送測同樣輕鋼龍骨石膏板間壁構(gòu)件[8],所得隔聲量測試結(jié)果,其中出現(xiàn)如此之大的差異,出乎一般預(yù)料。各頻率隔聲量的最低值與最高值相差會多達(dá)10 dB~15 dB。

圖4 兩種不同間壁構(gòu)件隔聲量前后多次重復(fù)測試結(jié)果比較

圖5 美國石膏板公司將同樣構(gòu)件在北美13個隔聲測試室所得隔聲量的比較[8]

這里如取平均值作為該構(gòu)件隔聲的代表值,并不確切。應(yīng)該說:其最高值更接近該構(gòu)件實際的隔聲性能。類似情況也出現(xiàn)在歐洲多國24個隔聲實驗室所做的巡回測試比較[9],見圖6。該工作中,為了盡可能減少構(gòu)件安裝上的差異,由同組工匠負(fù)責(zé)安裝,專人監(jiān)管,測試組人員也基本固定。從圖6(a)所示測試結(jié)果來看,對低隔聲量構(gòu)件來說數(shù)據(jù)都比較接近。對高隔聲量構(gòu)件則出現(xiàn)非常之大的離散,在500 Hz以上相差高達(dá)10 dB或更多。

1.2 實驗室設(shè)施引起測試結(jié)果的差異

上述結(jié)果說明同樣構(gòu)件在不同實驗室內(nèi)的測試結(jié)果會出現(xiàn)如此之大的誤差,原因可能由多方面因素累積造成的。列舉如下:

(1)因發(fā)聲和接收測試雙套間的尺寸會引起隔聲量測試結(jié)果不小差異。早年建造的實驗兩套間容積大多偏小(50 m3左右),使室內(nèi)聲場擴(kuò)散度較差。兩室容積如取相等,測試結(jié)果會因耦合影響而比兩房間容積不等的要低[10]。因此,ISO 140在1980年修改時規(guī)定兩室容積要求均大于100 m3,且兩室相差耍求≥10%。一些實驗結(jié)果顯示,容積不等時,聲源室取大間所得各頻段隔聲量R都比反方向(聲源在小間)的低[11]。國標(biāo)GB/T 19889-2005對此雖未作出規(guī)定,但宜取擴(kuò)散條件較好的大房間作為聲源室,讓試件處于更接近漫入射的狀況。因較小房間的聲場擴(kuò)散條件總是較差一些[12]。這些情況均應(yīng)在測試報告中說明。故必要時,宜將聲源室與接收室互換位置進(jìn)行重復(fù)測量,以說明本測試系統(tǒng)會因?qū)Q聲源室可能有多大差異出現(xiàn)。

(2)試件尺寸是根據(jù)測試孔來定的。高和寬的尺寸越小,試件邊緣長度與面織之比就越大,試件邊緣傳聲帶來影響也越大,這樣會影響測試結(jié)果。國標(biāo)中建議試件面積為10 m2,并未作硬性規(guī)定??紤]到不同實驗室測試結(jié)果可以互比,不宜縮小試件尺寸。

圖6 歐洲24個隔聲實驗室對兩種石膏板輕鋼龍骨間壁實驗結(jié)果的對比和出現(xiàn)的誤差此較[9]

(3)聲入射到試件表面的條件不同對試件隔聲量會有影響。如房間聲場比較擴(kuò)散,聲波至試件表面的入射角范圍較寬接近漫射條件,一般可達(dá)到78°~85°左右。對較小房間,聲場擴(kuò)散條件總是較差,影響入射角范圍。

(4)試件裝置洞口的壁龕影響也不可忽略[13]。它不僅會妨礙對試件的入射角,亦因試件裝置洞口尺寸(色括其深度)和用料不同會帶來影響。對高隔聲量構(gòu)件測量時,洞口邊框襯料不同,影響就非常明顯(見圖7),亦不要以為洞口深度變化不過數(shù)十厘米之差,但試件隔聲量受入射角的影響不可忽視。

圖7 安裝試件洞口不同處理對隔聲測試結(jié)果的影響[13]

(5)對于高隔聲性能構(gòu)件的測試,更因試件周邊側(cè)向傳聲的影響,試件面積對測試結(jié)果會引起很大誤差。故統(tǒng)一試件尺寸更有必要。

2 龍骨剛度對間壁隔聲的影響

分離的雙層板由于構(gòu)造上需要,它們之間的龍骨支撐必不可少。因此,如何在滿足結(jié)構(gòu)安全前提下,減少龍骨傳聲的影響成為提高此類間壁隔聲性能的一項重要措施。常見的例子是:同樣墻板的間壁,輕鋼龍骨的隔聲效果明顯地高于木龍骨的,兩者的計權(quán)隔聲量RW相差可達(dá)5 dB~7 dB[3–4]。可見龍骨剛度對間壁隔聲量的影響之大。同為輕鋼龍骨,亦可因鋼皮厚度或(和)龍骨寬度不同而改變了它的剛度,使間壁的隔聲性能出現(xiàn)較大變化。

2.1 龍骨剛度因?qū)挾榷?/h3>

為了提高間壁隔聲,往往首先考慮加厚板材或增加層數(shù)。而實驗結(jié)果啟示,僅僅改變龍骨寬度,就可使間壁隔聲量獲得數(shù)分貝的提升。圖8所示之例說明:C型龍骨寬度由50 mm增加到100 mm后,間壁的計權(quán)隔聲量RW提升了6 dB!可見龍骨剛度對間壁隔聲影響之大。

圖8 兩種不同寬度(50 mm和100 mm)輕鋼龍骨石膏板間壁的隔聲量比較

從加拿大測量資料[14]分析得出與上述相似效果的又一實例(見圖9)。這里,同樣雙面單層13 mm(1+1)石膏板,采用同樣厚度鋼皮(0.53 mm)制成寬度不同(65 mm,90 mm和150 mm)的三種龍骨(中距均為406 mm),腔內(nèi)置有與龍骨寬度相應(yīng)厚度的吸聲棉等情況下間壁隔聲量R的比較??梢婟埞菍挾燃哟蠛?,會使它的剛度變小,此變量達(dá)到一定程度時,隔聲量會明顯提高。圖9中的150 mm龍骨間壁隔聲量比90 mm龍骨的在中頻段競有10 dB的隔聲增量。而90 mm龍骨間壁隔聲量與65 mm的相比在中頻段幾乎沒有變化。至于低頻段隔聲量的變化,是隨腔厚增加而使共振頻率f0下移,帶動了低頻段隔聲量的提高,與龍骨剛度無關(guān)。腔厚(相應(yīng)于龍骨寬度)與龍骨剛度分別對隔聲量影響的頻段交叉點在200 Hz左右。至于在高頻段(本案例大致在2 000 Hz以上)的隔聲量,則主要由板材性能所決定的吻合效應(yīng)控制。因此三種不同寬度龍骨間壁的隔聲量,正由于所用石膏板材相同(均為13 mm),其吻合頻率fC處的隔聲量低谷未變,隔聲量也非常一致,不受龍骨寬度的影響。

加拿大原始資科采用美制老方式的STC(隔聲等級),本文按新ISO計權(quán)隔聲量RW重新計算比較圖9三種間壁計權(quán)隔聲量RW,150 mm龍骨的雙面單層13 mm石膏板間壁達(dá)到了53 dB,超過了一磚墻的隔聲效果!可見寬的龍骨對提高中、低頻隔聲都非常有效。

此例中,90 mm和65 mm龍骨的計權(quán)隔聲量RW分別為47 dB和43 dB。此例充分說明龍骨剛度對間壁隔聲起著重要作用。

2.2 龍骨剛度因厚度而變

圖9 雙面單層13 mm厚石膏板間壁采用三種不同寬度(65 mm、90 mm和150 mm)輕鋼龍骨的隔聲量比較[14]

龍骨剛度還因鋼皮厚度而變,也會影響間壁的隔聲性能。近年有人對不同厚度但寬度相同(92 mm)C型輕鋼龍骨的石膏板間壁作了隔聲測量[15],表明龍骨鋼皮厚度(分別為英制25號、20號和16號,相當(dāng)于0.5 mm,0.75 mm和1.37 mm)對間壁的隔聲性能影響明顯??梢婁撈ず穸炔煌膲淞她埞堑膭偠?,也會影響間壁隔聲性能,有時會非常明顯。圖10所示之例中,0.5 mm厚龍骨的間壁隔聲量明顯地比其它兩種厚度的高很多,中頻范圍相差達(dá)8 dB~10 dB!它們的計權(quán)隔聲量RW分別為44 dB,39 dB和38 dB。

圖10 龍骨剛度因鋼皮厚度e不同(分別為0.5 mm、0.75 mm和1.37 mm)對間壁隔聲量的影響[15]

該實驗結(jié)果還提供了三種不同鋼皮厚度及不同層數(shù)板組合間壁的隔聲量比較,見表1。它們是:雙面單層板(1+1),單層與雙層板組合(1+2)和雙面雙層板(2+2)??梢姳′撈?如0.5 mm)因剛度小而使間壁隔聲效果明顯增大。

上述資料說明龍骨剛度對間壁隔聲確有不小影響,這亦是當(dāng)前研究工作關(guān)注的一個熱點。

表1 三種鋼皮厚度在不同板材組合下的計權(quán)隔聲量RW比較

3 輕鋼龍骨剛度的確定

早年我們認(rèn)知輕鋼龍骨間壁隔聲性能優(yōu)于木龍骨間壁,主要由于前者的聲橋具有一定彈性,其作用猶如彈簧那樣起到了隔振效果。于是在Sharp(1978)[16]對作為剛性聲橋-木龍骨間壁隔聲量R的預(yù)計式基礎(chǔ)上,提出了適用于彈性龍骨隔聲量的預(yù)計式(1983)[17]如下

式中R1,R2分別為薄扳1和2按質(zhì)量估算的隔聲量(dB),K′為鋼龍骨每單位長度計的側(cè)向等效剛度(以N/m計),nl為龍骨的全部長度/m,S為板的面積/m2,fC為面向聲接受一側(cè)薄板的吻合頻率/Hz,fB為聲橋頻率,fC為該板片出現(xiàn)吻合效應(yīng)低谷的頻率/Hz。它與實測結(jié)果符合較好(見圖11)。

亦由此推算出所用1 mm厚和寬度70 mm拉花輕鋼龍骨的側(cè)向等效剛度在107N/m左右。這一由龍骨傳聲影響間壁隔聲量估算結(jié)果限于中頻段范圍。在較低率(fB以下)的隔聲量,則主要由板片與空腔組合的共振條件所決定。在較高頻率段則由板材的材質(zhì)和厚度等因斜入射聲波引起板內(nèi)彎曲波產(chǎn)生的吻合效應(yīng)所決定。它們均與龍骨傳聲關(guān)系不大。

輕鋼龍骨的剛度作為間壁中頻隔聲主要參量來考慮曾備受關(guān)注,文獻(xiàn)中有以顧王公式相稱[18–19]。自上世紀(jì)90年代起,尤其是近十多年來,這個問題成為建筑構(gòu)件隔聲研究的一個熱點。研究工作集中在下列兩個方面:從不同組合間壁隔聲實驗結(jié)果間接估算龍骨剛度,或是用力學(xué)方法直接測量龍骨的剛度。

3.1 間接估算

圖11 45 mm×75 mm拉花鋼龍骨石膏板間壁隔聲量測量值o與(1)式預(yù)計值曲線的比較[17]

最早注意到我們上述工作的是Davy(1987),并致力于進(jìn)一步完善對間壁隔聲預(yù)估的研究,發(fā)表論文多篇,例如文獻(xiàn)[8]和文獻(xiàn)[20]。他或(和)合作研究者根據(jù)(主要借用別人的)實驗結(jié)果,認(rèn)為我們過去文中得出的龍骨剛度有數(shù)量級的差異[21–22],因此對我們的工作提出懷疑。事實上,根據(jù)本文第3節(jié)的資料和討論,鑒于實用中因龍骨寬度和所用鋼皮厚度的變化,造成間壁在中頻段隔聲量變化如此之大(5 dB~10 dB的差異是常見的),推算其剛度出現(xiàn)大幅度変化是可能而且實際存在的。Davy則并未注意及此。除了龍骨側(cè)向剛度是影響間壁隔聲量的重要因素之外,還存在一些其它方面因素。例如:兩側(cè)薄板與龍骨固定后對龍骨實際剛度的影響,龍骨剛度除平移度之外,還存在轉(zhuǎn)動剛度等問題均未考慮在內(nèi);剛度隨頻率変化的規(guī)律問題;板與龍骨連接處,按點狀或線狀連接來考慮對間壁隔聲效果是不同的,但迄今仍未有明確結(jié)果等等問題。再則,所有作為理論推算依據(jù)的間壁隔聲實驗結(jié)果的精度還需提高。鑒于上述種種問題的存在,目前用間接估算方法來確定龍骨剛度有其局限性。

3.2 直接測量

如果能夠直接測量龍骨剛度,則有利于選擇和改進(jìn)龍骨的設(shè)計。近年有人曾做一些嘗試,看來都不合適。例如:Hongisto等[23](2002)借用測試浮筑樓板彈性墊層方法(ISO 9052)[24],Puig等[25](2009)借用測試機(jī)座隔振彈簧(ISO 10846[26])的方法來測定龍骨的剛度。鑒于使用條件和被測定的材料性質(zhì)不同,這些標(biāo)準(zhǔn)在此并不適用,即使用于不同龍骨剛度互比也不妥當(dāng)。例如ISO 9052中,規(guī)定被測彈性材抖是整片式的,在預(yù)加靜態(tài)荷載下測得的以單位面積計的動態(tài)剛度,顯然不適用于間壁中的龍骨。鋼龍骨的側(cè)向剛度是影響雙層墻隔聲性能的重要因素,遺憾的是到目前為止,尚未有確切方法可循。有關(guān)龍骨剛度及其對間壁隔聲影響,將另文展開討論。

4 間壁組合的隔聲設(shè)計

間壁的隔聲性能是由各構(gòu)件組合后的綜合效果所決定。為了便于說明問題,在此分別進(jìn)行討論。

4.1 板材的選用

板材對間壁隔聲特性的影響,除了板材容重之外,它的材質(zhì)和厚度也很重要,尤其對高頻段會出現(xiàn)突然下降的所謂吻合低谷(參見圖3)。至于常用(普通和高強(qiáng))的兩種石膏板,根據(jù)我們的隔聲實驗資料,并無明顯差異。板材重量問題可簡單地通過增加板材層數(shù)來解決。我國生產(chǎn)的石膏板常規(guī)厚度是12.5±0.5 mm,重約10 kg/m2。間壁每增加一層板后,大致可使RW提升4 dB左右(參見圖12)。

圖12 三種不同層數(shù)石膏板(16 mm厚)間壁的隔聲量比較[15]

又因龍骨或間壁構(gòu)造差異,使間壁隔聲增量略有不同(參見表1)。出現(xiàn)吻合谷的頻率fC(又稱吻合頻率)由板片特性決定,即

式中c0為空氣中聲速/(m?s-1),h為厚度/m,cL為板片內(nèi)縱波的波速/(m?s-1),(對石膏板約為1 500 m/s~1 800 m/s)。由此可見,加大板厚使吻合谷向低頻前移,對間壁隔聲并不有利。薄而堅實的板將使吻合谷移向更高頻率,但是對石膏板來說這個變化量很有限。至于吻合谷深度和寬度的影響,從實驗結(jié)果可知與石膏板厚度、層數(shù)和材質(zhì)有關(guān),與龍骨性能則無關(guān)。

4.2 輕鋼龍骨的選型

根據(jù)上述第3和第4節(jié)的討論,薄鋼皮和寬龍骨是經(jīng)濟(jì)有效的首選。除非由于結(jié)構(gòu)安全和消防上提出加厚鋼皮要求,從隔聲效果上以選用0.5 mm厚度及寬度大于75 mm的鋼龍骨最為經(jīng)濟(jì)有效。

輕鋼龍骨造型也會改變龍骨剛度。例如采用異型?形龍骨,根據(jù)我們有限的實驗資料,它比同寬、同厚鋼龍骨間壁的隔聲量RW約有1 dB~2 dB的提高。據(jù)國外資料報導(dǎo)[23,25],曾利用力學(xué)實驗對不同造型和尺寸輕鋼龍骨的剛度進(jìn)行測量,以冀獲得優(yōu)選的結(jié)果。但由于所用測試方法存在問題,目前尚無可靠資料可循。

4.3 腔內(nèi)填充吸聲材料的效果

板間腔內(nèi)填充吸聲棉可使間壁的隔聲性能提高,并隨著棉層厚度增大而改進(jìn)。超細(xì)玻璃棉和礦(巖)棉板為最常用。前者質(zhì)輕,通常為10 kg/m3~20 kg/m3,后者一般為50 kg/m3~75 kg/m3。故同樣填放50 mm厚度時,后者對間壁的隔聲效果好,單價也并不高。這里要注意的是:棉材對空氣的流阻大小是影響間壁隔聲性能的主要參量。例如,厚75 mm礦棉(45 kg/m3)的流阻約為17 000 rayls/m,而90 mm厚超細(xì)玻棉(13 kg/m3)的流阻僅為4 800 rayls/m。故前者對間壁隔聲效果好。圖13所示為我們的一組實驗結(jié)果比較。

圖13 同樣構(gòu)造的間壁因腔內(nèi)填棉不同的實測隔聲量比較

同樣構(gòu)造(雙面單層12 mm石膏板和C75龍骨)的間壁,腔內(nèi)填50 mm厚巖棉(100 kg/m3)的計權(quán)隔聲量RW比之填25 mm超細(xì)棉(20 kg/m3)的間壁可高5 dB之多。

綜合板材、龍骨和腔內(nèi)吸聲棉三者對間壁隔聲的效果,大致可從圖14所示資料[27]來說明。

實驗所用石膏板厚度均為12.5 mm(8.6 kg/m2),龍骨中距均為610 mm。它們的構(gòu)造及計權(quán)隔聲量RW分列如下:

A:雙面單層石膏板、C型48 mm龍骨和腔內(nèi)空的間壁,RW=34 dB

B:雙面雙層石膏板、C型48 mm龍骨和腔內(nèi)空的間壁,RW=43 dB

圖14 板材、龍骨和腔內(nèi)吸聲棉對間壁隔聲量影響的綜合效果示例(英國石膏板公司[27])

C:雙面雙層石膏板、C型48 mm龍骨,腔內(nèi)25 mm玻棉(16 kg/m3)的間壁,RW=50 dB

D:雙面雙層石膏板、C型92 mm龍骨,腔內(nèi)75 mm玻棉(18 kg/m3)的間壁,RW=56 dB

E:雙面雙層石膏板、C型146 mm龍骨雙側(cè)彈性墊條,腔內(nèi)50 mm玻棉(13 kg/m3)的間壁,RW=64 dB

4.4 雙排龍骨

在間壁隔聲要求大于60 dB時,通常需要采用雙排分離龍骨以中斷聲橋傳聲。圖15所示為雙排C65(壁厚0.53 mm)輕鋼龍骨間壁,中留16 mm空隙,腔內(nèi)雙側(cè)各置65 mm厚玻棉(容重12 kg/m3)的雙面雙層(2+2)13 mm石膏板間壁的隔聲性能[14],計權(quán)隔聲量RW為62 dB。比之單獨C65(壁厚0.53 mm)輕鋼龍骨和同樣(2+2)雙層石膏板間壁的隔聲量有明顯提高,RW增加了8 dB。

圖15還給出了雙排與單排木龍骨間壁(也是雙面雙層13 mm石膏板)的隔聲資料[14],兩者的RW相差達(dá)21 dB之多!而且雙排木龍骨間壁的RW比雙排輕鋼龍骨間壁的更大一些(+3 dB),在高頻段競有10 dB以上的差別。如以圖14中雙側(cè)有彈性墊條的單排C 146輕鋼龍骨、雙面雙層石膏板間壁相比,它的RW也可達(dá)64 dB。這些實驗結(jié)果還說明:結(jié)構(gòu)傳聲途徑被切斷的雙排木龍骨間壁的隔聲性能并不亞于輕鋼龍骨間壁。

圖15 雙排與單排輕鋼龍骨和木龍骨間壁(雙面雙層13 mm石膏板)的隔聲量比較[14]

這里要注意到的是,這些高隔聲量實驗結(jié)果是間壁安裝在兩個結(jié)構(gòu)分離的測試洞口獲得的,而實用中則會受到許多側(cè)向傳聲的影響,最終達(dá)不到預(yù)期效果。因此,在一些隔聲要求較高(例如RW大于55 dB)的場合,如采用雙排龍骨(其它高RW構(gòu)件亦然)的間壁,而沒有對周邊側(cè)向傳聲途徑(包括頂面、地面和側(cè)墻),采取相應(yīng)隔聲措施,必將枉然無效。又如采用雙排龍骨間壁之處總是隔聲要求很高的,一些構(gòu)造細(xì)節(jié)有時也得注意。為了防止相鄰房間如高檔旅館客房之間,接線匣對稱布置而造成傳聲“漏洞”,特意在雙排龍骨之間再加置一層板。它雖對間壁隔聲所增有限,但可防止接線匣間的串音。這些雖是細(xì)節(jié),亦不可忽視。

5 結(jié) 語

輕鋼龍骨間壁的隔聲問題受到建筑設(shè)計者和聲學(xué)研究者的關(guān)注。前者注意間壁隔聲構(gòu)造的可行性與有效性,以滿足特定工程上的需求;后者則著重于間壁隔聲性能的測試實驗、傳聲機(jī)理上的探索以解釋傳遞途徑中出現(xiàn)的各種問題,以及如何提高間壁隔聲性能的種種有效措施。此兩方面的溝通很是重要。再則,雙方都需要有效的間壁隔聲實驗數(shù)據(jù),因此提高測試水平顯得迫切。本文旨在總結(jié)國內(nèi)外經(jīng)驗,澄清一些存在的問題,并對近年進(jìn)展和其中熱點作一綜合評述,以冀引起各方更多關(guān)注。

致謝:作者對博羅(USG)石膏板公司湯旻驊工程師為本文提供相關(guān)資料,表示深切謝意。

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