空氣聲隔聲

在聲源與接受者之間設置構件，阻擋聲能在空氣中傳播，是建築環境雜訊控制的一項措施。構件的設置部位，可以在聲源附近、接受者周圍或在雜訊傳播的途徑上。如在工礦企業中常用隔聲罩將高雜訊源封閉起來，以防止雜訊擴散危害操作工人的健康和污染環境。在民用建築中要求圍護結構如牆、樓板、門窗等具有一定的隔聲能力，目的是保證室內環境的安靜。一些工業發達的國家常在高速公路的兩側築起隔聲屏障，以減少交通雜訊對環境的污染。

構件的隔聲能力　用隔聲量R表示，其定義為：式中Ii、Pi分別為投射於構件上的聲強與聲壓;It、Pt分別為透過構件后的聲強與聲壓；聲壓的標準參考值P0=20微帕；各相應於構件前後的聲壓級的分貝數。因此，只要測定構件前後聲壓級的分貝數的差值，便能得出構件的隔聲量，一般構件的隔聲能力為20～50分貝。這裡的構件隔聲量，均指構件本身的隔聲量。但在實際情況下，兩個房間之間的雜訊降低量，不僅與隔牆的隔聲量有關，而且與隔牆的透聲面積大小以及接收房間內部的吸聲量大小有關；因此常用下式表示雜訊降低量：式中NR為隔牆現場的實際隔聲量，是兩個房間內聲壓級平均值的差值(岧p1-岧p2), 等於隔牆隔聲量R加上第二項修正項；A為接收房間內吸聲量；Sw為隔牆面積。

按構造可以分為單層構件、雙層構件、輕質複合構件、門窗構件和組合構件等。

單層密實的勻質構件，如各種板材與牆體。其隔聲能力主要由單位面積的質量（即面密度）決定。越重的牆體隔聲越好，同時隔聲量又隨頻率而增加，構件在高頻段的隔聲能力遠較低頻段好，這是構件最基本的隔聲特性，稱為隔聲質量定律。但隔聲還受構件的勁度，阻尼和邊界條件等因素的影響。在實際情況下，單層構件的隔聲量隨面密度的增加率和每倍頻程的上升斜率而定，約4～5分貝左右。圖 1為單層、勻質構件的隔聲特性，共分三個區域：①區域Ⅰ，在相當低的頻率範圍內，隔聲主要由勁度控制。從勁度控制到質量控制之間有一個共振區，是由板簡正振動方式的共振引起隔聲量的起伏。②區域Ⅱ，在日常的聲頻範圍內，隔聲由質量定律控制，隔聲量按接近每倍頻程6分貝的斜率上升。③區域Ⅲ，在較高的頻率範圍內，為質量定律的延伸。但在臨界頻率處，將出現吻合效應的隔聲低谷。吻合效應的物理意義：如圖2所示，當板上的自由彎曲波波長λB與投射板上的聲波波長λ相吻合時，即，聲波到達板面上的每一點的激發力恰與構件自由彎曲振動相一致，板的振幅不斷增大，聲能大量透過構件，隔聲量急驟下降形成低谷。吻合效應的最低頻率稱為臨界頻率fc，它與構件厚度、材料的密度和勁度有關，計算公式為：式中c為聲速；m為板的面密度;B為板的勁度。吻合效應對構件的隔聲性能有極大的影響，應設法調整板的勁度與面密度，避免臨界頻率出現在對人有明顯影響的100～2500赫的聲頻範圍內。在圖1中還反映出材料的阻尼能有效地控制板的彎曲振動。這種現象在共振頻率和臨界頻率附近特別明顯。

在雙層牆板之間有一空氣層，它起著彈性層的作用，因此雙層牆既保留了兩層牆板各自的隔聲特性，又由於空氣層的作用而產生附加隔聲量，隔聲曲線有一個比每倍頻程 6分貝更大的斜率。雙層構件的隔聲性能要比單層構件優越，其隔聲量一般為30～60分貝，甚至達到70分貝。因此廣播電台、電影錄音棚和隔聲要求高的圍護結構，常採用雙層牆來隔離外部的雜訊。附加隔聲量隨空氣層的厚度增加而增加；厚度大於5厘米時才有較顯著的隔聲效果；但大於10厘米后，增加的趨勢又逐漸減緩。設計雙層構件時應注意：①避免使兩層牆板與空氣層的共振頻率出現在人的聽覺敏感的低頻範圍內。②避免每層牆板在人的聽覺敏感的聲頻範圍內出現臨界頻率，特別是兩層牆板的臨界頻率不應在同一位置上，以避免吻合效應疊加，產生深陷的隔聲低谷。③雙層結構之間，應避免剛性連接，以免空氣層的作用遭到破壞。

多層結構是雙層結構的進一步發展，使多層牆板之間有較多的隔離空氣層，可以獲得更高的隔聲量。其隔聲機理與雙層結構基本相同。

按照雙層或多層構件的機理，採用輕質薄板的面層，並在空氣層中填放輕質柔軟的多孔吸聲材料，消除空氣層中的駐波共振以及吸收在雙層牆板中反覆傳播的聲能；或在面層牆板上加阻尼層或約束阻尼層，以提高輕質牆板的隔聲能力。各種構造形式的輕質複合牆板，一般能達到較高的隔聲效果，重量可減輕到重牆的十分之一或更小。因此，這種構件在製造各種交通工具的殼體以及在建築雜訊控制中得到廣泛的應用。

要求有較輕便而隔聲良好的門扇和窗扇，門縫和窗縫應嚴密。由於孔洞縫隙漏聲對隔聲影響極大，隔聲門窗的設計與施工比其他構件困難，常是隔聲圍護結構中的薄弱環節。高效能的隔聲窗一般須採用雙層或三層不開啟的構造，並在邊緣敷設吸聲材料；而高效能隔聲門的門縫處理，要做成斜企口或多道企口。為了不使門扇過重或門縫處理過於複雜，常採用兩道隔聲門或聲鎖的構造形式。聲鎖是在兩道隔聲門之間，設置一個較大空間的門斗，並在門斗的內表面做強吸聲處理。這樣，聲鎖的隔聲量常可以超過兩道隔聲門之和。

由不同功能的構件(如牆、門、窗等)組合而成，隔聲性能也是不同構件的綜合。組合構件的合理設計，要求各部分所傳遞的聲能量大致相等，稱為等傳聲度原則，即τ1s1=τ2s2=τ3s3=…,式中τ1、τ2、τ3、…和s1、s2、s3、…分別代表牆、門、窗等構件的傳聲係數與面積，組合構件合成的傳聲係數，其隔聲量。

構件的隔聲單值評價　用一個單一數值來表示構件的隔聲能力。常用的方法有：

①平均隔聲量垪 , 用算術平均值代表某一規定頻率範圍內隔聲量的平均值。

②用500赫處的隔聲量R500表示，由於500赫是中頻的重要頻率，也是日常生活聲頻範圍 100～3200赫的中值。

以上兩種方法的缺點是有時不能反映出某些重要頻帶的隔聲缺陷。

③計權隔聲量Rw，是國際標準化組織建議的單值評價方法，採用一條標準曲線（圖3），從100～3200赫分三段折線，各有不同的斜率，讀數時將此曲線用與構件隔聲曲線相同的坐標尺度，畫在透明紙上，然後覆蓋在需要讀數的隔聲曲線上，對好頻率，垂直地上下移動，使此曲線的位置恰好滿足下列兩項規定：嘙低於標準曲線的任何1/3倍頻程的隔聲量與標準曲線的差值不得超過 8分貝；嘜低於標準曲線的各個1/3倍頻程的隔聲量與標準曲線的差值總和不得超過 32分貝。滿足上述條件后，標準曲線在500赫處對應的縱坐標數值就是該構件的計權隔聲量。