33、高隔音实验建筑：创新与成果

高隔音实验建筑：创新与成果

在建筑领域，隔音效果一直是一个重要的考量因素。本文将介绍几个不同的实验建筑项目，它们在隔音方面进行了创新尝试，并取得了一定的成果。

1. “BRF Kajplatsen”实验建筑

• 项目概况 ：该实验建筑是一个包含176套公寓的大型建筑项目的一部分。建筑师为Åsberg & Buchmann Arkitekter AB，建造商为JM Byggnads och Fastighets AB，还有多家咨询公司参与。
• 实验目的 ：理论上，使用由承重柱支撑大平板的柱板结构（而非承重墙）可显著提高垂直方向的隔音效果。通过将结构振动能量分散在大面积平板中，使楼板的侧向传声变为优势。实验目的是验证这种面积效应在实际中的可行性，且建筑成本预计比传统建筑高出不超过1%。
• 建筑概念
  • 建造了三座相似建筑，两座为传统的180mm混凝土承重墙和240mm厚混凝土板结构。
  • 实验建筑采用260mm厚混凝土板，由100mm×100mm钢柱支撑外立面，400mm×400mm混凝土柱隐藏在公寓内部墙壁中。公寓间的隔断墙为双层结构。
  • 所有建筑在中间的楼梯间和电梯周围都有混凝土墙。实验建筑属于图11.1中的B型，其他为A型。
• 声学原理 ：混凝土板总面积为300m²，一间卧室的地板面积为12.4m²。根据理论结果，这种情况下面积效应可能使传输损失增加多达14dB。
• 声学结果
  • 垂直方向上，实验建筑和传统建筑的空气声隔音测量结果显示，在整个频率范围内，实验建筑比传统建筑高约8dB - 10dB，且楼板厚度差异对隔音效果影响不超过1dB，证明了实验建筑原理的有效性。
  • 水平方向上，空气声隔音效果也很高，在50Hz - 80Hz低频范围内，平均传输损失约为35dB。
  • 垂直方向的撞击声隔音方面，面积效应也有体现，但效果不如空气声隔音明显，在大多数频率范围内约为5dB - 8dB，高频时效果下降。

建筑类型	空气声（水平，dB）	空气声（垂直，dB）	撞击声（垂直，dB）
实验建筑	R′w = 61	R′w = 68	L′n,w = 46
传统建筑	-	R′w = 59	L′n,w = 51

graph LR
    A[实验建筑] --> B(空气声隔音)
    A --> C(撞击声隔音)
    B --> B1(垂直方向)
    B --> B2(水平方向)
    C --> C1(垂直方向)
    B1 --> B11(比传统建筑高8 - 10dB)
    B2 --> B21(低频平均传输损失35dB)
    C1 --> C11(面积效应5 - 8dB)

2. 芬兰“YLÖJÄRVI”公寓

• 项目概况 ：1996年，为芬兰住房博览会在Ylöjärvi建造了三座三层公寓楼，共20套公寓。该建筑概念由坦佩雷工业大学在Skanska Oy和Finnforest Oy的倡议下开发，是北欧木材项目的一部分。
• 实验目的 ：旨在通过减少侧向传声来提高木制公寓楼的隔音效果，解决的问题是开发一种弹性结构接头，使非承重墙与梁柱框架连接。
• 建筑概念
  • 采用层压单板木材（LVL）制成的梁柱结构，属于图11.1中的D型。
  • 预制肋板由51mm厚LVL制成，肋高299mm，间距300mm，板宽1800mm，跨度可达7m。
• 声学结果
  • 研究的主要问题是找到低频（低于100Hz）下具有足够撞击声隔音效果的解决方案。
  • 测量了50Hz - 3150Hz的撞击声压级，并应用了ISO 717 - 2参考曲线和Bodlund参考曲线。结果令人满意。

地板类型	空气声（水平，dB）	空气声（垂直，dB）	撞击声（垂直，dB）
乙烯基/桦木地板	R′w = 64	R′w = 67/62	L′n,w = 44/39
	R′w,50 = 59	R′w,50 = 63/58	L′n,w,50 = 47/47

graph LR
    A[YLÖJÄRVI公寓] --> B(声学研究)
    B --> B1(低频撞击声隔音)
    B --> B2(空气声隔音)
    B1 --> B11(测量50 - 3150Hz)
    B1 --> B12(应用参考曲线)
    B2 --> B21(水平方向)
    B2 --> B22(垂直方向)
    B21 --> B211(R′w = 64)
    B22 --> B221(R′w = 67/62)

3. 北欧木材项目

• 项目概况 ：1993 - 1997年，北欧木材项目在北欧国家开发并建造了一系列实验木制建筑。
• 实验目的 ：强调木材作为有吸引力的建筑材料，但多层木制房屋面临防火和隔音两大挑战。项目旨在开展研究并支持实验建筑，以提供解决这些问题的可能方案。
• 声学结果
  • 多层木制房屋最大的声学挑战是低频撞击声。
  • 对部分实验建筑的撞击声和空气声隔音测量结果进行了汇总，所有撞击声隔音测量都包括低至50Hz的频率，并应用了ISO 717 - 2参考曲线和Bodlund参考曲线。

地点	厚度（mm）	L′n,w (dB)	L′n,w,50 (dB)	L′B (dB)	R′w (dB)	R′w,50 (dB)
Hørsholm, DK	375	44 - 47	52 - 54	58 - 62	59 - 63	-
Ylöjärvi, FI	487	36 - 44	41 - 47	49 - 56	62 - 67	-
Vik/Vikki, FI	400	48 - 53	54 - 58	62 - 67	58 - 62	-
Uleåborg/Oulo, FI (RL - slab)	407	44 - 49	49 - 54	55 - 62	61 - 65	-
Uleåborg/Oulo, FI (I - beam)	505	51 - 54	54 - 57	62 - 66	61 - 65	-
Solbakken, N	555	46 - 48	58 - 60	65 - 66	62 - 65	58 - 59
Wälludden, S	439	50 - 52	52 - 54	60 - 62	56 - 58	55 - 56
Orgelbäken, S	530	48 - 51	50 - 52	57 - 59	60 - 63	56 - 59

graph LR
    A[北欧木材项目] --> B(声学挑战)
    B --> B1(低频撞击声)
    A --> C(实验建筑)
    C --> C1(Hørsholm, DK)
    C --> C2(Ylöjärvi, FI)
    C --> C3(Vik/Vikki, FI)
    C --> C4(Uleåborg/Oulo, FI)
    C --> C5(Solbakken, N)
    C --> C6(Wälludden, S)
    C --> C7(Orgelbäken, S)
    C1 --> C11(测量结果)
    C2 --> C21(测量结果)
    C3 --> C31(测量结果)
    C4 --> C41(测量结果)
    C5 --> C51(测量结果)
    C6 --> C61(测量结果)
    C7 --> C71(测量结果)

这些实验建筑为提高建筑隔音效果提供了不同的思路和解决方案。在实际应用中，可根据具体需求和条件选择合适的建筑结构和材料，以实现良好的声学环境。同时，对于低频隔音问题，仍需进一步研究和探索更有效的解决方法。

高隔音实验建筑：创新与成果

4. 隔音相关的关键概念与技术

在探讨这些实验建筑的同时，了解一些隔音相关的关键概念和技术是很有必要的，这有助于我们更好地理解建筑隔音的原理和影响因素。
- 空气声隔音
- 测量方法 ：空气声隔音的测量涉及多个方面，包括测量位置、测量仪器和测量条件等。通常需要在不同的频率范围内进行测量，以全面评估隔音效果。测量时，要确保背景噪声在合适的水平，避免对测量结果产生干扰。
- 影响因素 ：楼板厚度、建筑结构类型、材料特性等都会影响空气声隔音效果。例如，实验建筑中采用的柱板结构和大面积平板设计，有助于提高空气声隔音性能。
- 撞击声隔音
- 测量标准 ：撞击声隔音测量通常按照特定的标准进行，如测量撞击声压级等。测量频率范围一般从低频到高频，以评估不同频率下的隔音效果。
- 低频问题 ：低频撞击声是多层建筑中常见的问题，解决低频隔音问题需要特殊的设计和材料。例如，在“YLÖJÄRVI”公寓和北欧木材项目中，都针对低频撞击声进行了研究和改进。
- 相关系数和指标
- 单一数值评级 ：为了方便评估隔音效果，通常会使用单一数值评级，如R′w、L′n,w等。这些指标综合考虑了不同频率下的隔音性能，能够直观地反映建筑的隔音水平。
- 频谱适应项 ：频谱适应项（如C50 - 3150、CI,50 - 2500等）用于修正单一数值评级，以更准确地反映实际的隔音效果。

概念	描述	影响因素
空气声隔音	通过测量不同频率下的传输损失评估	楼板厚度、建筑结构、材料特性
撞击声隔音	测量撞击声压级评估，关注低频	结构设计、材料选择
单一数值评级	综合不同频率隔音性能的指标	频率范围、测量方法
频谱适应项	修正单一数值评级	实际隔音效果

graph LR
    A[隔音概念] --> B(空气声隔音)
    A --> C(撞击声隔音)
    A --> D(相关系数和指标)
    B --> B1(测量方法)
    B --> B2(影响因素)
    C --> C1(测量标准)
    C --> C2(低频问题)
    D --> D1(单一数值评级)
    D --> D2(频谱适应项)

5. 隔音技术的实际应用与展望

这些实验建筑所采用的隔音技术在实际应用中具有重要的参考价值。不同的建筑项目可以根据自身的需求和条件，选择合适的隔音方案。
- 建筑类型的选择
- 混凝土建筑 ：如“BRF Kajplatsen”实验建筑，柱板结构适用于对隔音要求较高的混凝土建筑。在设计时，可以考虑增加平板面积，减少承重墙的使用，以提高垂直方向的隔音效果。
- 木制建筑 ：“YLÖJÄRVI”公寓和北欧木材项目中的木制建筑，采用了层压单板木材（LVL）梁柱结构和预制肋板。这种结构在减少侧向传声方面具有优势，适合用于木制公寓楼。
- 材料和结构的优化
- 材料选择 ：选择具有良好隔音性能的材料，如隔音效果好的板材、吸音材料等。同时，要考虑材料的成本和可加工性。
- 结构设计 ：合理的结构设计可以减少声音的传播路径，提高隔音效果。例如，采用弹性结构接头、双层墙等设计。
- 未来发展方向
- 低频隔音技术 ：目前，低频隔音仍然是一个挑战，未来需要进一步研究和开发更有效的低频隔音技术。例如，采用新型材料和结构设计，以提高低频撞击声的隔音效果。
- 智能化隔音系统 ：随着科技的发展，智能化隔音系统可能成为未来的发展方向。通过传感器和控制系统，实时调整隔音性能，以适应不同的环境需求。

应用场景	建筑类型	材料和结构优化	未来发展方向
高隔音需求建筑	混凝土建筑（柱板结构）	选择隔音材料，优化结构设计	低频隔音技术，智能化隔音系统
木制公寓楼	木制建筑（LVL梁柱结构）	采用弹性接头，双层墙设计	低频隔音技术，智能化隔音系统

graph LR
    A[隔音技术应用] --> B(建筑类型选择)
    A --> C(材料和结构优化)
    A --> D(未来发展方向)
    B --> B1(混凝土建筑)
    B --> B2(木制建筑)
    C --> C1(材料选择)
    C --> C2(结构设计)
    D --> D1(低频隔音技术)
    D --> D2(智能化隔音系统)

综上所述，通过对“BRF Kajplatsen”实验建筑、芬兰“YLÖJÄRVI”公寓和北欧木材项目等实验建筑的研究，我们看到了不同建筑结构和材料在隔音方面的创新尝试和成果。同时，了解隔音相关的关键概念和技术，有助于我们在实际建筑设计中更好地应用隔音技术，创造出更安静、舒适的声学环境。未来，随着技术的不断进步，相信建筑隔音领域将会取得更大的突破。