建筑隔音構件的一般規(guī)律及聲學常識

1、質量定律

　　對于隔墻隔音存在一個普遍的規(guī)律，即材料越重（面密度，或單位面積質量越大）隔音效果越好。對于單層密致勻實墻，面密度每增加一倍，隔音量在理論上增加6dB,這種規(guī)律即為質量定律。對于雙層的紙面石膏板墻，質量定律發(fā)揮著重要作用，即增加板的層數(shù)或厚度都可以獲得隔音量的提高。由于龍骨雙層墻系統(tǒng)聲頻振動形式非常復雜，故質量定律的體現(xiàn)要比單純的單層墻復雜。單層紙面石膏板的隔音效果很差，例如：12mm厚、面密度10kg/m2左右的紙面石膏板標準計權隔音量Rw=29dB。即使將四層這樣的紙面石膏板疊和在一起隔音量理論上Rw也只能達到41dB。輕型勻質墻體，如石膏砌塊、加氣混凝土板、膨脹珍珠巖板、輕質圓孔板等，面密度大多在60-100kg/m2，受到質量定律的限制，隔音量Rw=35-40dB。對于單層重墻，面密度大于250kg/m2，如120磚墻，90厚空心混凝土砌塊、100厚混凝土墻板等，隔音量Rw可達45dB左右，面密度超過500kg/m2的240磚墻、200厚混凝土墻等的隔音量可達50-55dB左右。

　　2、共振頻率

　　任何隔墻都存在固有的共振頻率,當聲波的頻率和墻的共振頻率一致時，墻體整體產(chǎn)生共振，該頻率的隔音量將大大下降。一般地，墻體越厚重，共振頻率越低，當共振頻率低于隔音評價最低參考頻率100Hz時，由于人耳聽覺特性對低頻不敏感，對隔音量Rw的影響大大降低。對于12mm和15mm厚兩種不同面密度紙面石膏板存在不同共振頻率。12mm紙面石膏板面密度為10kg/m2，15mm紙面石膏板面密度約12kg/m2。15mm厚的紙面石膏板墻的共振頻率基本低于最低考慮頻率范圍100Hz,因此共振頻率對15mm板構造的墻體構件隔音性能影響較小。但對于12mm板，100Hz附近的隔音性能影響較大，造成低頻100Hz、125Hz、200Hz處隔音量比15mm板下降較多，主要是因為共振頻率的原因。

　　3、吻合效應

　　聲波接觸墻板后，墻板除了垂直方向的受迫振動以外，還有沿著板面方向的受迫彎曲振動。在某個特定頻率上，受迫彎曲振動將和板固有的自由彎曲振動發(fā)吻合，這時板就非常順從地跟隨入射聲彎曲，造成聲能大量地透射到另一側去，形成隔音量的低谷，這種現(xiàn)象被稱作吻合效應，該頻率被稱為吻合頻率fc。

　　理論和實驗均表明，輕、薄、柔的墻fc高，吻合效應弱；厚、重、剛的墻fc低，吻合效應強。12mm、15mm紙面石膏板的fc分別為3.15KHz和2KHz左右。12mm板在3.15KHz處的隔音量產(chǎn)生下降，15mm板在2KHz處的隔音量下降更為嚴重，甚至下降的趨勢強過質量定律，造成在這一頻率位置上隔音量比12mm的板還低很多。雙層相同的板疊合的吻合頻率fc和單層板基本等同，由于雙層發(fā)生振動疊加，吻合效應更加劇烈，吻合谷會變得更深。如果使用不同厚度的板進行疊合，吻合谷將彼此錯開，且每個吻合谷都較淺，對隔音性能有利。雙層板的劇烈吻合效應是非常明顯的，會造成雙層15mm板構造的隔墻在3150Hz附近的隔音量反倒低于雙層12mm板的隔墻。一層12mm和一層15mm板疊合的隔墻比雙層15mm隔墻的面密度低，但隔音量反倒會提高,這是吻合效應被減弱的結果。

　　吻合效應的因素比較復雜，不但與材料的面密度有關，還和材料的彈性模量、厚度、泊松比等條件有關。

　　紙面石膏板制作工藝中的發(fā)泡情況會影響這些因素，包括影響最直接的面密度。從大量的實驗中我們發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內減小面密度，吻合頻率會變高，而且吻合效應會變弱，對隔音有利。

　　有面密度較大、較厚的輕質隔墻，如加氣混凝土板、石膏砌塊等，吻合頻率往往會出現(xiàn)在250-2000Hz的范圍內，越重越厚的輕質板，越在隔音曲線的低頻范圍內出現(xiàn)很深的“吻合谷”，嚴重限制了墻板的隔音。即使做成雙層墻，中間附有空氣層，也會因為吻合效應的疊加造成隔音性不高，例如雙層90加氣混凝土板，中空50mm，隔音量只能達到48dB左右，而同樣重量的雙排龍骨六層12mm石膏板墻的隔音量可達60dB，這主要是因為12石膏板的吻合頻率高，吻合效應沒有90加氣混凝土板強烈。

　　4、聲橋

　　板材直接固定在龍骨上時，受聲一側板的振動會通過龍骨傳到另一側板，這種象橋一樣傳遞聲能的現(xiàn)象被稱為聲橋。聲橋越多、接觸面積越大、剛性連接越強，聲橋現(xiàn)象越嚴重，隔音效果越差。在板材和龍骨之間加彈性墊，如彈性金屬條或彈性材料墊對紙面石膏板墻隔音有一定的改善量，最多可以提高3dB。此外，輕鋼龍骨本身剛度比較小，對兩側板材的聲橋作用要好于矩形截面的木龍骨和石膏龍骨，輕鋼龍骨石膏板隔墻要比相同構造的木龍骨和石膏龍骨隔墻隔音效果好。

　　對于輕鋼龍骨石膏板墻，為了減少聲橋，獲得更高的隔音量，有時將龍骨結構做成錯列結構和雙層結構。錯列結構是豎龍骨錯列分立，兩邊板不同時固定在一根龍骨上，天地龍骨共用一套；雙層結構是天地龍骨和豎龍骨分別做兩層，中間沒有任何連接，板固定在各自的龍骨上。理論上講，錯列龍骨隔墻隔音優(yōu)于普通龍骨隔墻，可以提高1－3dB；雙層龍骨隔墻隔音優(yōu)于錯列龍骨隔墻，比普通龍骨隔墻可以提高7－8dB。隔音量提高是聲橋減弱了的緣故。

　　5、板縫和孔洞

　　隔墻上如果出現(xiàn)縫隙和孔洞，會大大降低隔墻的隔音量。假如隔墻墻體本身的隔音量達到50dB，而墻上有萬分之一的縫隙和孔洞，則綜合隔音量將下降到40dB。為了防止石膏板墻和原結構之間的縫隙，通常在墻體四周安裝龍骨時墊入塑料彈性膠條。另外，當每面兩層石膏板時，應錯縫安裝，里層可以不勾縫，只對外層勾縫，這對隔墻隔音量影響不大。但是每面一層板時必須勾縫，否則隔音量將會下降12－17dB。