31、噪声影响与隔音主观评价

噪声影响与隔音主观评价

1. 不同交通噪声源

基于大量社会声学调查收集的数据，ISO 1996 - 1（2016）附录 H 中给出了基于 Miedema（2004）收集数据的分析。与逻辑回归和概率单位分析中使用的方法不同，这些数据采用了一种模型进行分析，该模型假设烦恼度与响度乘以持续时间成正比。已知烦恼度与声压平方的 0.3 次方成正比。以昼夜等效声级 (L_{dn}) 作为输入，高度烦恼百分比的通用方程为：

[p_{HA} = 100 \cdot \exp\left[- \frac{10}{L_{dn} - (L_{ct} - 5.3 \text{ dB})}\right] \% ]

其中，社区容忍水平 (L_{ct}) 定义为在该昼夜声级下，预计有 50% 的人会因噪声暴露而高度烦恼（Schomer 等人，2012；ISO 1996 - 1，2016）。

不同交通噪声源的社区容忍水平平均值及标准差如下表所示：
|交通噪声源|平均 (L_{ct}) (dB)|标准差 (dB)|与道路交通噪声的差值 (dB)|
| ---- | ---- | ---- | ---- |
|飞机|73.3|7.1|5.0|
|道路交通|78.3|5.1|0.0|
|铁路（低振动）|87.8|3.5|-9.5|
|铁路（高振动）|75.8|4.2|2.5|

95% 预测区间可估计为 ±2 倍标准差。飞机、道路交通和铁路的剂量 - 响应曲线如图所示。由于噪声源的特性不同（特别是随时间的变化不同），相同昼夜等效声级下的烦恼得分差异较大。飞机噪声比道路交通噪声更烦人（相当于高 5 dB），而铁路噪声则较不烦人（相当于低 9.5 dB）。不过，当铁路噪声伴有强烈振动时，烦恼得分会高很多，介于飞机和道路交通噪声之间。

比较图中道路交通噪声的曲线可以发现，如何定义“烦恼”或“高度烦恼”非常重要。在未来的社会声学调查中，如果应用 ISO/TS 15666 中的调查方法，可能会避免这个问题。

2. 空气声隔音

在挪威进行的一项关于住宅噪声烦恼的社会声学调查中，收集了受访人员实际居住地址的隔音测量数据。测量了住宅在水平和垂直方向的空气声隔音性能。问卷包含两个与空气声隔音相关的问题：一个是关于言语、电视等引起的烦恼，另一个是关于带有低音和鼓声的音乐引起的烦恼。以下是测量结果的概述：
|方向|测量指标|数量 (N)|最小值 (dB)|最大值 (dB)|平均值 (dB)|标准差 (dB)|言语等引起烦恼的百分比 (%)|带低音音乐引起烦恼的百分比 (%)|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|水平|(R’ {w})|355|46|64|56.8|3.0|19.9|27.8|
|水平|(R’ {w,50})|346|45|63|53.8|2.8|20.1|26.4|
|水平|(D_{nT,w})|296|45|65|58.6|4.0|20.0|25.4|
|水平|(D_{nT,w,50})|296|44|64|55.4|3.0|19.9|24.8|
|垂直|(R’ {w})|394|50|69|61.6|4.3|22.7|27.3|
|垂直|(R’ {w,50})|354|50|68|58.7|2.6|22.0|25.4|
|垂直|(D_{nT,w})|366|52|70|61.0|4.2|21.9|25.4|
|垂直|(D_{nT,w,50})|349|51|69|57.8|2.4|21.8|26.5|

从表中可以看出，垂直方向的空气声隔音通常比水平方向好，地板的 (R’ {w}) 和 (R’ {w,50}) 平均值比墙壁约高 5 dB。这表明言语或音乐引起的烦恼可能主要与水平方向的隔音有关。言语引起的烦恼程度低于音乐，且言语引起的烦恼在垂直方向似乎比水平方向略高，但这是因为地板的平均隔音比墙壁好约 5 dB。对应于平均隔音值，音乐的烦恼程度（所有级别）平均为 26%，言语为 21%。言语和音乐的累积烦恼曲线相当相似，这里仅展示了音乐的累积烦恼曲线。

3. 撞击声隔音

上述调查还包括了撞击声。其中一个问题是关于楼上邻居走路、跑步、跳跃、移动家具等引起的烦恼。结果发现，只有当包含 50 Hz 修正项时，测量的撞击声压级（归一化或标准化）与主观反应才有相关性。忽略 100 Hz 以下频率的撞击声与主观反应无相关性。归一化撞击声的结果如图所示，(L’ {n,w} + CI {50 - 2500}) 的变化范围为 44 dB 至 61 dB，平均值 ± 标准差为 53.7 dB ± 3.0 dB，这意味着 95% 的数据可假定在 12 dB 的范围内。标准化撞击声 (L’ {nT,w} + CI {50 - 2500}) 与主观数据的相关性同样良好，但数据的平均值 ± 标准差为 50.1 dB ± 2.0 dB，变化范围非常窄，95% 范围仅为 8 dB。

4. 振动

挪威进行了一项关于住宅因交通（道路和铁路）引起振动的调查。约 1500 人接受了访谈，问题是：“在您的住宅中，您能注意到由 < 源 > 引起的摇晃或振动吗？如果能，这些摇晃/振动对您来说是高度烦恼、有些烦恼、有点烦恼还是不烦恼？”

在住宅内和室外地面进行了振动测量。使用半经验模型，通过 Wm 加权滤波器（ISO 2631 - 2）确定统计最大均方根振动速度。统计最大值定义为 95 百分位数，即 95% 的时间内不超过的值。使用速度级 (20 \lg (v/v_{ref})) dB 进行逻辑回归分析的结果如图所示。

曲线显示，在加权振动速度为 0.3 mm/s 时，约 7% 的人会高度烦恼；在速度为 0.5 mm/s 时，10% 的人会高度烦恼，约 40% 的人会有轻微 + 中度 + 高度烦恼。

5. 来自邻居的低频噪声

早期研究指出，低频隔音不足和强大高保真音响设备播放音乐带来了诸多问题。当时，邻居音乐尤其是迪斯科音乐的投诉量大幅增加，约 25% 的噪声投诉与放大音乐有关。对 40 个选定住宅的测量和调查显示，烦恼程度与信噪比有关，即使音乐低于背景噪声，居民仍能清晰听到，在比背景噪声低 5 dB 时，20% 的人会受到音乐干扰。

后续不同研究也有相关发现：
- Adnadevic 等人的研究表明，住宅中音乐、唱歌、演奏乐器或使用现代音频设备播放音乐产生的声级最高，(L_{p,A,T}) 在 80 dB 至 90 dB 之间。大声听音乐是唯一在 100 Hz 以下有显著能量的声源，源房间的测量频谱接近 ISO 717 - 1 的频谱 2（交通噪声频谱）。
- Lang 和 Muellner 的问卷调查显示，在奥地利、德国和瑞士，音乐尤其是流行和摇滚音乐是住宅中的重要声源。人们高度偏好高音量音乐，85% 的人使用低音扬声器或超低音扬声器增强低频效果。偏好的音乐类型在低至 50 Hz 时频率响应近乎平坦，因此评估住宅空气声隔音时应包括 50 Hz 至 80 Hz 的三分之一倍频程带。
- Mortensen 的实验室实验系统研究了邻居噪声中低频成分的影响。实验在丹麦技术大学的听音室进行，使用了三种声音信号：邻居房间的音乐、楼上男性走路的脚步声和楼上两个孩子追逐玩耍的脚步声。通过修改声音信号的频谱来模拟五种不同类型的建筑结构。结果表明，ISO 717 - 1 和 ISO 717 - 2 中扩展到 50 Hz 的频谱修正项能更好地关联隔音的主观和客观评价。不过，对于空气声隔音，只有当声音是低频成分强的音乐时，50 Hz 修正项才能改善与主观印象的相关性；对于言语、电视等其他邻居噪声，空气声隔音无需考虑 100 Hz 以下的频率。

还有研究通过对 20 种声学特性差异较大的隔墙进行语音和音乐听音测试发现，音乐和语音的频谱及频率范围差异很大，单值量中包含的最佳频率范围对音乐和语音不同。与音乐烦恼相关性最好的参数是 63 Hz 至 6300 Hz 粉红噪声的 A 计权声压级差（(R^2 = 0.978)）；与语音烦恼相关性最好的参数是 200 Hz 至 6300 Hz 粉红噪声的 A 计权声压级差（(R^2 = 0.977)）。此外，信噪比与传输音乐的烦恼评级和可听度评级密切相关，几乎所有受试者在信噪比低至 - 10 dB 时都能刚好听到声音。

从确保住宅对所有典型邻居声音有合理防护的角度来看，评估住宅空气声隔音时应包括 50 Hz 至 80 Hz 的三分之一倍频程带。

6. 满意隔音的设计标准

许多国家的建筑隔音法规早在 1940 - 1960 年就已制定，主要基于当时的传统建筑实践，而非对隔音需求的分析。尽管法规目的是避免新建建筑出现明显不可接受的声学条件，但往往这些最低要求被视为声学设计的满意目标。经过数十年建筑声学的稳定发展，许多国家在 20 世纪 90 年代开始发生变化，声学条件正逐渐成为现代建筑设计中更受重视的重要标准。

国家建筑规范通常要求新住宅的声学条件应令人满意，但如何定义“满意”是个关键问题。近年来，社会声学调查方法日益成熟，相关方法已标准化（ISO/TS 15666，2003；ISO 1996 - 1，2016），多项新调查结果已公布。我们知道，烦恼或满意度程度可用 S 形函数描述，这意味着我们永远无法期望达到 100% 的满意度。因此，确定什么是“满意”在很大程度上是一个政策决策。是 50% 的人不烦恼就足够，还是应该追求 70% 或 80% 的人满意（不烦恼）？或者我们应该关注高度烦恼/极度烦恼的百分比？

自 Schultz（1978）的调查论文以来，使用“高度烦恼”比例来预测社区对噪声的烦恼程度已成为常见做法，ISO 1996 - 1（2016）也采用了这一方法。然而，剂量 - 响应曲线中，显示极度烦恼人数百分比的最低曲线斜率非常平缓，接近 0%；非常 + 极度烦恼的曲线斜率也较平缓。这意味着很难确定对应特定高度烦恼百分比（如 3%、5% 或 7%）的实际 dB 值。而观察通常在感兴趣范围内斜率最陡的上曲线会更精确，该曲线代表所有程度的烦恼（轻微、中度、非常和极度）。此外，该曲线上方的比例代表满意（不烦恼）的百分比，这是一种更好、更精确的读取剂量 - 响应曲线的方法。

以下是预期满意/烦恼百分比与隔音和噪声声学标准之间的关系：
|满意（不烦恼）百分比|90|80|70|60|50|40|30|20|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|烦恼（中度 + 非常 + 极度）百分比|3|5 - 8|9 - 12|15 - 18|20 - 25|27 - 35|37 - 45|50 - 55|
|空气声隔音 (R’ {w}) (dB)|64|59|56|53.5|51|48.5|46|43|
|空气声隔音 (R’ {w,50}) (dB)|62|57|54|51.5|49|46.5|44|41|
|空气声隔音 (D_{nT,w}) (dB)|66|61|58|55.5|53|50.5|48|45|
|空气声隔音 (D_{nT,w,50}) (dB)|64|59|56|53.5|51|48.5|46|43|
|撞击声级 (L’ {n,w,50}) (dB)|42.5|47.5|50.5|53|55.5|58|60.5|63.5|
|撞击声级 (L’ {nT,w,50}) (dB)|39|44|47|49.5|52|54.5|57|60|
|室内道路交通噪声 (L_{p,A,24h}) (dB)|16|21|24|26.5|29|31.5|34|37|
|室外道路交通噪声 (L_{p,A,24h}) (dB)|47|52|55|57.5|60|62.5|65|68|
|昼夜等效声级 (L_{den}) (dB)|50|55|58|60.5|63|65.5|68|71|

综上所述，在建筑声学设计中，需要综合考虑不同交通噪声源、空气声隔音、撞击声隔音、振动以及低频噪声等因素，以制定合理的隔音设计标准，为居民提供更满意的声学环境。

7. 不同因素对隔音及烦恼程度的综合分析

7.1 各因素的相互影响

不同的噪声源和隔音类型之间存在着相互影响。例如，交通噪声中的飞机、道路交通和铁路噪声，由于其特性不同，对居民的烦恼程度有明显差异。飞机噪声的高频成分和突发特性使其比道路交通噪声更烦人，而铁路噪声在低振动时相对不那么烦人，但高振动时烦恼程度大幅上升。这种差异会影响到住宅的整体声学环境，进而对空气声和撞击声的隔音效果的主观评价产生影响。

在空气声隔音方面，水平和垂直方向的隔音性能差异会导致言语和音乐等声音在不同方向上的传播和影响不同。地板较好的隔音性能虽然在一定程度上减少了垂直方向的声音传播，但也可能导致居民对水平方向隔音的要求更高，因为水平方向的声音传播可能更难以避免。

撞击声隔音与空气声隔音也有一定关联。楼上的撞击声可能会通过结构传播，不仅产生撞击声本身的烦恼，还可能引发空气声的传播，影响到相邻房间的声学环境。例如，楼上的脚步声可能会引起楼下房间的空气振动，产生类似空气声的影响。

7.2 从整体角度看待声学设计

从整体的建筑声学设计角度来看，需要综合考虑各个因素。不能仅仅关注某一种隔音类型或某一个噪声源，而应该建立一个全面的声学设计体系。

例如，在设计住宅时，首先要考虑周边的交通噪声情况，根据不同交通噪声源的特点和社区容忍水平，合理规划住宅的布局和朝向，尽量减少交通噪声的影响。同时，要优化空气声和撞击声的隔音设计，提高住宅内部的声学舒适度。

对于低频噪声问题，由于其特殊性和复杂性，需要特别关注。在建筑材料的选择和结构设计上，要考虑对低频噪声的隔离和吸收。例如，选择具有良好低频隔音性能的材料，或者采用特殊的结构设计来减少低频噪声的传播。

8. 设计标准的实际应用与优化建议

8.1 设计标准的实际应用

在实际的建筑设计中，表中给出的声学设计标准可以作为重要的参考依据。例如，当设计师希望达到 80% 的居民满意度时，可以根据标准确定相应的空气声隔音 (R’ {w}) 应为 59 dB，撞击声级 (L’ {n,w,50}) 应为 47.5 dB 等。

在项目的规划阶段，设计师可以根据周边环境和建筑用途，初步确定声学设计的目标。如果建筑位于交通繁忙的区域，可能需要提高隔音标准以减少交通噪声的影响；如果是用于居住的公寓楼，需要重点关注空气声和撞击声的隔音设计，以满足居民对安静环境的需求。

在施工过程中，施工人员要严格按照设计标准进行施工，确保建筑的隔音性能达到预期目标。例如，在安装隔墙和地板时，要保证材料的安装质量，避免出现缝隙和孔洞，以免影响隔音效果。

8.2 优化建议

虽然现有的设计标准为建筑声学设计提供了一定的指导，但随着建筑技术的发展和人们对声学环境要求的提高，还需要不断优化这些标准。

一方面，可以进一步研究不同噪声源和隔音类型之间的相互作用机制，建立更精确的声学模型，以提高设计标准的准确性。例如，通过计算机模拟技术，模拟不同建筑结构和噪声源条件下的声学环境，从而更准确地预测居民的烦恼程度和声学满意度。

另一方面，要关注新技术和新材料的应用。例如，一些新型的隔音材料具有更好的隔音性能和环保性能，可以在不增加太多成本的情况下提高建筑的隔音效果。同时，一些智能声学技术也可以应用于建筑中，根据不同的噪声环境自动调节隔音设备的工作状态，提高声学环境的适应性。

9. 未来建筑声学发展的展望

9.1 技术发展趋势

未来，建筑声学技术将朝着更加智能化、精准化和环保化的方向发展。

智能化方面，随着物联网和传感器技术的发展，建筑可以实现对声学环境的实时监测和自动调节。例如，通过安装在房间内的声学传感器，实时监测噪声水平和隔音效果，并根据监测结果自动调节隔音设备，如智能窗帘、隔音门等，以提供最佳的声学环境。

精准化方面，声学模型和模拟技术将不断完善，能够更准确地预测不同建筑结构和噪声源条件下的声学性能。设计师可以根据这些精准的预测结果，进行更加精细化的声学设计，提高建筑的声学质量。

环保化方面，新型的环保隔音材料将得到更广泛的应用。这些材料不仅具有良好的隔音性能，还具有低污染、可再生等优点，符合可持续发展的要求。

9.2 对居民生活的影响

未来建筑声学的发展将为居民带来更加舒适和健康的生活环境。更好的隔音性能可以减少外界噪声的干扰，提高居民的睡眠质量和工作效率。智能化的声学调节系统可以根据居民的需求和环境变化自动调整声学环境，提供个性化的声学体验。

同时，环保隔音材料的应用将减少建筑对环境的影响，符合人们对绿色生活的追求。居民可以在一个安静、舒适、环保的环境中生活，提高生活的幸福感和质量。

10. 总结

建筑声学是一个涉及多个因素的复杂领域，包括不同交通噪声源、空气声隔音、撞击声隔音、振动以及低频噪声等。这些因素相互影响，共同决定了建筑的声学环境和居民的声学满意度。

通过对相关研究和调查结果的分析，我们可以得出以下结论：
1. 不同交通噪声源的特性差异导致其对居民的烦恼程度不同，在建筑设计中需要根据周边交通情况进行合理规划。
2. 空气声和撞击声的隔音性能在水平和垂直方向存在差异，需要综合考虑以提高住宅的整体隔音效果。
3. 低频噪声问题需要特别关注，尤其是在音乐等声源产生低频能量较多的情况下，应在声学设计中采取相应措施。
4. 现有的声学设计标准为建筑声学设计提供了重要参考，但需要不断优化以适应技术发展和人们对声学环境要求的提高。

未来，随着建筑声学技术的不断发展，我们有望为居民提供更加舒适、健康和环保的声学环境，提高居民的生活质量。

相关表格回顾

交通噪声源	平均 (L_{ct}) (dB)	标准差 (dB)	与道路交通噪声的差值 (dB)
飞机	73.3	7.1	5.0
道路交通	78.3	5.1	0.0
铁路（低振动）	87.8	3.5	-9.5
铁路（高振动）	75.8	4.2	2.5

方向	测量指标	数量 (N)	最小值 (dB)	最大值 (dB)	平均值 (dB)	标准差 (dB)	言语等引起烦恼的百分比 (%)	带低音音乐引起烦恼的百分比 (%)
水平	(R’_{w})	355	46	64	56.8	3.0	19.9	27.8
水平	(R’_{w,50})	346	45	63	53.8	2.8	20.1	26.4
水平	(D_{nT,w})	296	45	65	58.6	4.0	20.0	25.4
水平	(D_{nT,w,50})	296	44	64	55.4	3.0	19.9	24.8
垂直	(R’_{w})	394	50	69	61.6	4.3	22.7	27.3
垂直	(R’_{w,50})	354	50	68	58.7	2.6	22.0	25.4
垂直	(D_{nT,w})	366	52	70	61.0	4.2	21.9	25.4
垂直	(D_{nT,w,50})	349	51	69	57.8	2.4	21.8	26.5

满意（不烦恼）百分比	90	80	70	60	50	40	30	20
烦恼（中度 + 非常 + 极度）百分比	3	5 - 8	9 - 12	15 - 18	20 - 25	27 - 35	37 - 45	50 - 55
空气声隔音 (R’_{w}) (dB)	64	59	56	53.5	51	48.5	46	43
空气声隔音 (R’_{w,50}) (dB)	62	57	54	51.5	49	46.5	44	41
空气声隔音 (D_{nT,w}) (dB)	66	61	58	55.5	53	50.5	48	45
空气声隔音 (D_{nT,w,50}) (dB)	64	59	56	53.5	51	48.5	46	43
撞击声级 (L’_{n,w,50}) (dB)	42.5	47.5	50.5	53	55.5	58	60.5	63.5
撞击声级 (L’_{nT,w,50}) (dB)	39	44	47	49.5	52	54.5	57	60
室内道路交通噪声 (L_{p,A,24h}) (dB)	16	21	24	26.5	29	31.5	34	37
室外道路交通噪声 (L_{p,A,24h}) (dB)	47	52	55	57.5	60	62.5	65	68
昼夜等效声级 (L_{den}) (dB)	50	55	58	60.5	63	65.5	68	71

相关流程总结

graph LR
    A[确定周边环境噪声情况] --> B[选择合适的建筑布局和朝向]
    B --> C[进行空气声和撞击声隔音设计]
    C --> D[考虑低频噪声处理]
    D --> E[选择建筑材料和结构]
    E --> F[施工并确保质量]
    F --> G[实时监测和优化声学环境]

通过以上对建筑声学各个方面的分析和探讨，我们可以更好地理解建筑声学的复杂性和重要性，为未来的建筑声学设计和发展提供有益的参考。在实际应用中，需要不断总结经验，结合新技术和新材料，不断提高建筑的声学质量，为居民创造更加美好的生活环境。