住宅建筑侧向传声的控制机理研究

Based on the behavior of sound transmission through a residential building, this research will focus on sound flank transmission through the structure in a building by dividing the building into several subsystem. Thus, the sound power equations of these subsystem will be obtained . By solving these equation, both individual transmission path and its contribution to the overall sound transmission can be determined. Then, a dominant sound transmission paths will be found by analyzing the sound transmission through each path. The flank sound transmission involving these key mechanisms: sound coupling in a junction and sound radiation from a wall (or floor) plate to a room, are investigated, meanwhile, some acoustical parameters of the subsystems can also measured by experiment, then the predicted model for sound insulation is established. It reveals the meanings of acoustic and structural factors as well as the mechanism of sound flanking transmission. Therefore, the calculation of flank sound transmission is expected to be carried out to explore these meaning. As a consequence, the theory which wholly describes sound transmission behavior within a residential building and the reduction strstegy of flank sound transmission will be achieved. So, the outcomes of this research will be helpful to provide the theoretical guidline to sound insulation and noise control, and the purpose of improving the dwelling sound environment might be realized by the structure design.

本项目从住宅中声传递特征出发，针对建筑隔声计算与设计中忽视侧向传声的情况，将具体的住宅建筑视为一个系统，并将其中的建筑构件划分为相应的子系统，应用建筑声学和力学理论描述各子系统的声学特性，建立系统的声功率平衡方程，以此对侧向传声机理进行深入探究，厘清建筑中的每条传声路径以及它们对整个传声的贡献率，通过分析各路径上的声传递情况，以确定相应的主要传声路径。然后在理论计算建筑中各子系统之间的声耦合的基础上，阐明侧向传声中所涉及的“节点声耦合预测” 和“墙板和楼板对房间空间的声辐射”等主要机理问题，并通过实验测试相应声学参数，建立建筑隔声预测模型，揭示影响侧向传声的声学和构造因素,通过全面描述建筑中的侧向传声机理。为从整体实现上对住宅建筑的隔声预测奠定理论基础，以实现通过构造设计改善住宅声环境之目的。

侧向传声作为住宅建筑中声传递的组成部分，对住宅的整体隔声效果具有重要的影响。本项目从住宅中的相邻房间、对角房间、双层墙体构造和实贴浮筑楼板结构等方面的侧向传声问题进行了系统的研究，取得了以下成果：（1）建立了住宅建筑中相邻房间的侧向传声的预测模型，在低频处，全程通过两相邻房间的侧墙或楼板的非通过隔墙的侧向路径成为主要侧向传声路径；在中高频，各侧向路径的声压级差趋于一致，此时的建筑隔声性能取决于通过隔墙的直接路径上的声传递；采用重质隔墙可以缩小侧向传声影响的频率范围。（2）分析了对角房间之间侧向传声规律，分别探索其中一阶和二阶侧向路径的传声规律。预测各侧向路径上的声压级差及总声压级差，由主要传声路径确定住宅建筑中对角房间隔声的薄弱部分。整个频率范围，全程通过楼板的侧向传声路径是对角房间的主要传声路径，其次是部分通过楼板的侧向路径。因此，抑制对角房间的声传递关键在于控制沿楼板路径的声传递。在200-500Hz的频率范围，内隔墙的轻质化有利于改善对角房间的隔声。若在预测模型中考虑二阶侧向传声的影响，可有效地提高了对角房间传声预测的精度。（3）对于住宅建筑中广泛存在的双层墙构造，避免由于吻合效应叠加而降低墙体在某些频率范围隔声性能的情况，可利用向声源薄板的双层墙构造能够有效地减弱吻合效应叠加对隔声性能的影响；采用不同密度和厚度轻质墙体的双层墙可大幅度降低甚至消除低频和高频吻合效应。(4)由于浮筑楼板可以有效的隔绝楼板撞击声，项目组探索了实贴浮筑楼板撞击声隔声改善方法，认为这种浮筑楼板的隔声主要受直接路径声传递的影响；弹性垫层的性质对楼板撞击声隔声影响最大，选用劲度系数较小的弹性垫层材料可有效改善楼板结构的隔声效果。结合该项目的研究，已培养了硕士7名，在国外内学术期刊、国际学术会议上发表论文7篇，其中SCI收录1篇、EI收录5篇、核心期刊4篇。