【摘 要】本文對(duì)建筑物的吸聲結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡要的研究與介紹。首先分析了室內(nèi)噪聲的來源，介紹了吸聲的簡單機(jī)理和吸聲材料的種類、特點(diǎn)。然后重點(diǎn)介紹了多孔吸聲材料，分析了其影響因素。進(jìn)而提出了一種新型的建筑物吸聲方式—吸聲結(jié)構(gòu)體。最后總結(jié)了吸聲結(jié)構(gòu)選擇與設(shè)計(jì)的原則。

【關(guān)鍵詞】建筑物；吸聲；結(jié)構(gòu)體

0.引言

當(dāng)聲波入射到物體表面時(shí)，部分入射聲能被物體表面吸收轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，這種現(xiàn)象叫“吸聲”。在噪聲污染控制工程設(shè)計(jì)中，常利用吸聲材料吸收聲能量來降低室內(nèi)噪聲。

合理布置吸聲材料，可降低混響聲5-10dB。吸聲是噪聲污染控制的一種重要手段，是一種在噪聲傳播途徑上控制噪聲污染的方法，常用于室內(nèi)減噪。

1.室內(nèi)噪聲的來源

1.1直達(dá)聲場(chǎng)

聲音直接通過空氣傳播。室內(nèi)噪聲的來源，有通過空氣傳到受聲點(diǎn)的聲音，即直達(dá)聲。從聲源直接到達(dá)受聲點(diǎn)的直達(dá)聲形成的聲場(chǎng)叫直達(dá)聲場(chǎng)。

1.2混響聲場(chǎng)

室內(nèi)噪聲的來源，還有通過室內(nèi)各墻壁面反射到受聲點(diǎn)的聲音，即混響聲。經(jīng)過房間壁面一次或多次反射后到達(dá)受聲點(diǎn)的反射形成的聲場(chǎng)叫混響聲場(chǎng)。在室內(nèi)聲場(chǎng)中，聲波每相鄰兩次反射所經(jīng)過的路程稱為自由程。由于壁面的聲學(xué)性質(zhì)不均勻，房間形狀不規(guī)則，室內(nèi)人和物的反射現(xiàn)象十分復(fù)雜，經(jīng)多次反射聲場(chǎng)中聲音的傳播規(guī)律依賴于房間的大小和房內(nèi)各個(gè)表面的反射性質(zhì)。

室內(nèi)各墻壁面反射回來?；祉懧曇自斐陕曃廴荆故覂?nèi)噪聲級(jí)增加；如：一列火車進(jìn)入隧道以后的噪聲級(jí)比行駛在空曠的野外可高出5-10dB；也會(huì)對(duì)聽覺造成干擾?；祉懧暤穆曇魪?qiáng)弱，取決于室內(nèi)各種物體表面的吸聲能力。有的能增強(qiáng)，有的通過聲能量的吸收而降低噪聲水平。

1.3擴(kuò)散聲場(chǎng)

擴(kuò)散聲場(chǎng)是指有聲源的房間內(nèi)，聲能量密度處處相等，并且在任何一點(diǎn)上，從各個(gè)方向傳來的聲波幾率都相等的聲場(chǎng)。在這種理想化的聲場(chǎng)中，聲波的相位是無規(guī)則的。一般情況下，對(duì)于所有內(nèi)壁面均光滑、堅(jiān)硬，并且天花板、四壁為一定不規(guī)則形狀的大房間，聲源在室內(nèi)產(chǎn)生的聲場(chǎng)非常接近擴(kuò)散聲場(chǎng)。擴(kuò)散聲場(chǎng)包含直達(dá)聲場(chǎng)和混響聲場(chǎng)，是由兩聲場(chǎng)疊加形成。

2.吸聲機(jī)理

吸聲材料是一種松軟多孔的物質(zhì)，聲波以聲能的形式投射到多孔材料表面時(shí)，一部分聲波從多孔材料表面反射，另一部分聲波進(jìn)入材料的孔隙，引起孔隙內(nèi)的空氣和材料本身振動(dòng)，由于多孔材料表面與空氣的內(nèi)摩擦（摩擦力來自空氣的壓縮、膨脹）作用，將一部分聲能轉(zhuǎn)變成熱能，此外，聲音在多孔材料內(nèi)經(jīng)過多次反射也進(jìn)一步衰減。所以，當(dāng)進(jìn)入多孔吸聲材料內(nèi)的聲波再返回時(shí)，聲波能量已衰減很多，大部分被多孔吸聲材料消耗掉了，從而使聲音的能量減小，達(dá)到降噪的目的。

3.吸聲材料的種類與特點(diǎn)

無機(jī)纖維材料類。主要有：玻璃絲、玻璃棉、巖棉、礦渣棉及其制品。其特點(diǎn)：容重小、導(dǎo)熱系數(shù)小、防火、防水、防潮。

泡沫塑料類。主要有：米波羅、氨基甲酸脂泡沫等。其特點(diǎn)：容重小、導(dǎo)熱系數(shù)小、質(zhì)軟，但易老化、耐火性差。

有機(jī)纖維材料類。主要有：棉、麻等植物纖維。其特點(diǎn)：成本低，但防火、防蛀、防潮差。

吸聲建筑材料類。主要有：含有微孔的泡沫磚、泡沫混凝土等。其特點(diǎn)：保溫、防潮、耐蝕、耐凍、耐高溫。

4.多孔吸聲材料吸聲性能的影響因素

4.1材料厚度的影響

材料厚度增加，低頻吸聲系數(shù)增加。一定的材料，厚度增加一倍，頻率特性曲線峰值向低頻方向近似移動(dòng)一個(gè)倍頻程。在實(shí)際中，中高頻噪聲一般采用20～50mm的厚度吸聲板;對(duì)低頻吸聲要求較高時(shí)，則采用50～100mm厚。

4.2材料容重的影響

在厚度一定的情況下，增大容重可以提高中低頻吸聲系數(shù)，容重過大反而會(huì)降低吸聲效果，對(duì)于某一種多孔吸聲材料容重都有一最佳值。增加容重比增加厚度引起的變化小，容重的選擇是第二位的。

4.3吸聲材料背后空腔的影響

若在材料層與剛性壁之間留一定距離的空腔，可改善對(duì)低頻的吸聲性能，相當(dāng)于增加了多孔材料的厚度，更經(jīng)濟(jì)。空腔增厚，對(duì)吸收低頻聲有利。當(dāng)腔深近似于入射聲波的1/4波長時(shí)，吸聲系數(shù)最大，為1/2波長或其整數(shù)倍時(shí)，吸聲系數(shù)最小。實(shí)際使用常取腔深50～100mm。

流阻是空氣質(zhì)點(diǎn)通過材料空隙時(shí)的阻力。材料的透氣性可以用流阻這一物理參量來定義。在穩(wěn)態(tài)氣流下，吸聲材料的壓力梯度與氣流在材料中的流速之比，定義為材料的流阻，單位為Pa·s/m。單位厚度的流阻稱為材料的流阻率，單位為Pa·s/m2。材料流阻低，低頻吸聲系數(shù)很低但中高頻吸聲系數(shù)高；高流阻材料與低流阻相比，高頻吸聲系數(shù)降低，低中頻系數(shù)提高。

4.4護(hù)面層的影響

多孔材料在使用時(shí)加護(hù)面層，以固定多孔材料，防止散落。護(hù)面層可采用穿孔護(hù)面板、金屬絲網(wǎng)、塑料網(wǎng)紗、玻璃布、麻布、紗布等。

護(hù)面網(wǎng)罩:有塑料紗網(wǎng)、金屬絲網(wǎng)、鋼板網(wǎng)等。穿孔率高，聲質(zhì)量和聲阻忽略不計(jì)，有高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度要求時(shí)用金屬網(wǎng)，一般用塑料紗網(wǎng)。

纖維布:有紗布、尼龍布、金屬纖維布等。相對(duì)聲阻率0.1左右，相對(duì)聲抗率可忽略。主要用于包扎易碎落吸聲材料。

塑料薄膜：可起到放水、防潮、防止掉渣的作用。具有聲質(zhì)量，對(duì)低頻吸聲性能的影響可忽略，對(duì)高頻不利。適用于中低頻吸聲。

穿孔板：具有優(yōu)良的機(jī)械性能，用于保持形狀、承受應(yīng)力、耐侵蝕的場(chǎng)合。穿孔率一般大于20%。

5.吸聲結(jié)構(gòu)體

工程中常采用空間結(jié)構(gòu)體吸聲降噪。實(shí)為將吸聲材料加外包裝（護(hù)面結(jié)構(gòu)）和框架制成的?？梢宰龀筛鞣N幾何體形狀，吸聲材料的各個(gè)表面都能同聲波接觸，起到空間吸聲的作用。

空間吸聲體吸聲性能好，便于安裝。工程上，一般要求用便于安裝，質(zhì)量輕等，因此空間吸聲體常采用超細(xì)玻璃棉作為填充材抖．采用木架或金屬框等作為為支撐結(jié)構(gòu)，采用玻璃絲布作為外包裝材料，有時(shí)也采用穿孔率大于20％的穿孔板作為外包裝，但采用此包裝時(shí)相對(duì)重量和價(jià)格比采用玻璃絲布要高。

多孔吸聲材料對(duì)高頻聲有較好的吸聲能力，但對(duì)低頻聲的吸聲能力較差，若（過度）加厚吸聲材料來提高低頻噪聲的吸收，又很不經(jīng)濟(jì)。為解決這一矛盾，人們利用共振吸聲的原理設(shè)計(jì)了各種共振吸聲結(jié)構(gòu)，取得了較好的效果。

在實(shí)踐中，一般利用共振吸聲原理把各種薄的板材（或在其上打上孔眼），并在其后設(shè)置一定深度的密封空腔，組成共振吸聲結(jié)構(gòu)。常用的共振吸聲結(jié)構(gòu)有共振吸聲器，穿孔板，微穿孔板，膜狀和板狀等共振吸聲結(jié)構(gòu)及空間吸聲體。

6.吸聲結(jié)構(gòu)選擇與設(shè)計(jì)的原則

（1）應(yīng)盡量先對(duì)聲源進(jìn)行隔聲、消聲等處理，當(dāng)噪聲源不宜采用隔聲措施，或采用隔聲措施后仍不能達(dá)到噪聲標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可用吸聲處理作為輔助手段。只有當(dāng)房間內(nèi)平均吸聲系數(shù)很小時(shí)，吸聲處理才能取得良好的效果。單獨(dú)的風(fēng)機(jī)房、泵房、控制室等房間面積較小，所需降噪量較高，宜對(duì)天花板、墻面同時(shí)做吸聲處理；車間面積較大時(shí)，宜采用空間吸聲體，平頂吸聲處理；聲源集中在局部區(qū)域時(shí)，宜采用局部吸聲處理，并同時(shí)設(shè)置隔聲屏障；噪聲源比較多而且較分散的生產(chǎn)車間宜作吸聲處理。

（2）對(duì)于中、高頻噪聲，可采用20～50mm厚的常規(guī)吸聲板，當(dāng)吸聲要求較高時(shí)可采用50～80mm厚的超細(xì)玻璃棉等多孔性材料，并加適當(dāng)?shù)淖o(hù)面層；對(duì)于寬頻帶噪聲，可在多孔材料后留50～100mm的空氣層；對(duì)于低頻帶噪聲，可用穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)，其板厚通?？扇?～5mm，孔徑可取3～6mm，穿孔率小于5％。

（3）對(duì)于濕度較高的環(huán)境，或有清潔要求的板厚及孔徑均不大于1mm，穿孔率可取0.5～3％，空腔深度可取50～200mm。

（4）進(jìn)行吸聲處理時(shí)，應(yīng)滿足防火、防潮、防腐、防塵等工藝與安全衛(wèi)生要求，還應(yīng)兼顧通風(fēng)、采光、照明及裝修要求等。 [科]

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