鮑 全

（鎮(zhèn)江市建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212004）

0 引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展及城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)，各種交通噪聲、施工噪聲和社會(huì)生活噪聲無(wú)處不在。噪聲污染做為現(xiàn)代城市主要環(huán)境污染源之一［1-2］，所引發(fā)的環(huán)境和社會(huì)問(wèn)題受到愈加廣泛的關(guān)注。它不僅影響睡眠、干擾工作學(xué)習(xí)，還會(huì)造成聽(tīng)力損傷，甚至引發(fā)各類(lèi)疾?。?-5］；中低頻段的交通噪聲危害則更為明顯。實(shí)踐表明外窗是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中隔聲性能較薄弱的部分［6-7］，240 mm 厚黏土磚墻的隔聲量約 45 dB，240 mm 厚混凝土構(gòu)件的隔聲量約 50 dB，而普通外窗的隔聲量?jī)H為 25～30 dB［8］。提高外窗的空氣聲隔聲性能，能顯著改善建筑室內(nèi)聲環(huán)境質(zhì)量［9-10］。國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段對(duì)外窗隔聲性能研究工作，有的基于噪聲頻譜特性分析不同窗型的應(yīng)用特點(diǎn)［11］，有的針對(duì)聲波在窗體中的傳播特性進(jìn)行理論研究［12］，或通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行外窗隔聲效果的數(shù)值模擬［13-15］，也有從雙層隔聲窗、自然通風(fēng)隔聲窗的窗型結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)開(kāi)展研究分析［16-18］。玻璃作為外窗的主要配件，分析其對(duì)外窗隔聲性能的影響特性，對(duì)提高外窗整體隔聲性能具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本文使用多因素方差分析中的相伴概率（Sig.）來(lái)量化玻璃規(guī)格對(duì)外窗隔聲性能的影響，判斷出玻璃規(guī)格與其它因素的交互效應(yīng)是否會(huì)產(chǎn)生顯著影響，用描述性統(tǒng)計(jì)量差值來(lái)表征因變量的變化程度。研究過(guò)程中使用了 SPSS 軟件輔助多因素方差分析計(jì)算，并使用 Virtual lab 軟件模擬對(duì)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證。

1 試驗(yàn)測(cè)試

建筑構(gòu)件隔聲性能的測(cè)試方法有實(shí)驗(yàn)室測(cè)試法和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試法，本文依據(jù) GB/T 8485－2008《建筑門(mén)窗空氣聲隔聲性能分級(jí)及檢測(cè)方法》［19］，采用隔聲室法進(jìn)行外窗隔聲性能測(cè)試。隔聲實(shí)驗(yàn)室建設(shè)采用了“房中房”結(jié)構(gòu)形式，有效降低了測(cè)試過(guò)程中外界噪聲對(duì)混響接收室本底噪聲的影響，提高了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

相關(guān)研究［20-21］表明影響外窗隔聲性能的因素有型材種類(lèi)、開(kāi)啟方式、玻璃規(guī)格等。為了使研究對(duì)象具有代表性，筆者到本地區(qū)多家門(mén)窗生產(chǎn)企業(yè)，對(duì)近 5 年不同窗型的產(chǎn)品規(guī)格進(jìn)行了調(diào)研。同時(shí)查閱了鎮(zhèn)江市工程質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)平臺(tái)內(nèi)相關(guān)信息，對(duì)不同窗型的工程檢測(cè)數(shù)量分類(lèi)統(tǒng)計(jì)。本地區(qū)建筑市場(chǎng)上塑鋼窗、斷橋隔熱鋁合金窗應(yīng)用較為廣泛，開(kāi)啟方式主要以推拉、平開(kāi)方式為主。外窗玻璃規(guī)格主要有 6+12A+6、5+19A+5 等，為了滿(mǎn)足建筑節(jié)能要求，三玻兩腔玻璃（如 5+6A+5+6A+5）的使用率也逐漸提高。將 240 余組外窗隔聲性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)按上述窗型材種類(lèi)、開(kāi)啟方式、玻璃規(guī)格進(jìn)行分類(lèi)，取各類(lèi)的“能量平均值”［19］，并以生產(chǎn)廠家為特征劃分區(qū)組，以消除生產(chǎn)水平的影響，試驗(yàn)結(jié)果匯總?cè)绫?1 所示。試驗(yàn)和計(jì)算過(guò)程在 GB/T 8485－2008《建筑門(mén)窗空氣聲隔聲性能分級(jí)及檢測(cè)方法》 中均有詳細(xì)表述，此處不做贅述。

標(biāo)準(zhǔn)中以計(jì)權(quán)隔聲量和頻譜修正量 Rw和頻譜修正量（粉紅噪聲頻譜修正量 C 或交通噪聲頻譜修正量 Ctr）來(lái)表征建筑門(mén)窗的隔聲性能。例如，Rw（C；Ctr）=27（-1；-2）dB，當(dāng)該樘試驗(yàn)窗為建筑外窗時(shí)，其隔聲量為25dB，為了使研究工作方便，表 1 中的隔聲量數(shù)值均為按用途“建筑外墻用”計(jì)算后的隔聲量。

表1 試驗(yàn)結(jié)果匯總

2 多因素方差分析

多因素方差分析法［22］是指在有兩個(gè)或兩個(gè)以上的因素對(duì)因變量產(chǎn)生影響時(shí)，利用方差比較，通過(guò)假設(shè)檢驗(yàn)來(lái)判斷各因素是否對(duì)因變量產(chǎn)生顯著影響。在分析中，把某個(gè)因素單獨(dú)對(duì)因變量產(chǎn)生的影響稱(chēng)為“主效應(yīng)”，把因素之間共同產(chǎn)生的影響稱(chēng)為“交互效應(yīng)”，因素的特定狀態(tài)或者數(shù)量等級(jí)稱(chēng)為“水平”。

2.1 模型的建立和計(jì)算

設(shè)影響外窗隔聲性能的 3 個(gè)因素分別為型材種類(lèi)、開(kāi)啟方式、玻璃規(guī)格。設(shè)“型材種類(lèi)”為因素 Ai，水平 A1為塑料（鋼）窗、A2為斷橋隔熱鋁合金窗；設(shè)“開(kāi)啟方式”為因素 Bj，水平 B1為平開(kāi)窗、B2為推拉窗；設(shè)“玻璃規(guī)格”為因素 Ck，水平 C1為“6+12A+6”、C2為“5+19A+5”，C3為“5+6A+5+6A+5”。每個(gè)水平組合Ai×Bj×Ck，重復(fù)進(jìn)行 n 次實(shí)驗(yàn)（此處 n=4，表 1 以廠家為特征劃分區(qū)組），用 ηikjn表示每次試驗(yàn)結(jié)果，即該試驗(yàn)窗的隔聲量。

公式（3）經(jīng)計(jì)算，得到結(jié)果如表 2 所示。

2.2 利用 SPSS 求解

SPSS 是我國(guó)高校、科研機(jī)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛的專(zhuān)業(yè)統(tǒng)計(jì)軟件之一。它的基本功能包括數(shù)據(jù)維護(hù)管理、統(tǒng)計(jì)分析和圖表輸出等?；窘y(tǒng)計(jì)過(guò)程有描述性統(tǒng)計(jì)、均值比較、一般線性模型、回歸分析等大類(lèi)。本文主要利用其一般線性模型中的單變量分析功能。

SPSS 輸入的變量為數(shù)值型，依據(jù) 2.1 節(jié)建立的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行變量設(shè)置，如圖 1 所 示。再將表 1、表 2 中的數(shù)據(jù)輸入 SPSS 軟件中，如圖 2 所示。利用一般線性模型中的單變量方法，設(shè)置外窗空氣聲隔聲性能為因變量，型材種類(lèi)、開(kāi)啟方式、玻璃規(guī)格 3 個(gè)因素為自變量，在顯著性水平 0.05 下進(jìn)行了分析，輸出描述性統(tǒng)計(jì)量，如表 3 所示。

圖1 SPSS（18.0 版）變量視圖界面

圖2 SPSS（18.0 版）數(shù)據(jù)視圖界面

3 驗(yàn)證和檢驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證

Virtual lab 軟件是一款聲學(xué)仿真分析的軟件（見(jiàn)圖 3），基于勻質(zhì)構(gòu)件隔聲原理，對(duì)單層或多層勻質(zhì)構(gòu)件隔聲性能進(jìn)行分析研究。由于建筑外窗是由型材、玻璃、五金件等配件組裝而成，整體結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，因此只能對(duì) 6+12A+6，5+19A+5，5+6A+5+6A+5 三種規(guī)格的玻璃制品的隔聲量進(jìn)行模擬分析，模擬計(jì)算結(jié)果如表 4 所示。

表2 多因素方差分析表

表3 描述性統(tǒng)計(jì)量

圖3 Virtual lab 軟件操作界面

表4 中空玻璃制品隔聲量模擬計(jì)算結(jié)果

一方面，使用隔聲室法測(cè)試 6+12A+6，5+19A+5，5+6A+5+6A+5 三種規(guī)格玻璃制品的隔聲量，聲頻譜曲線如圖 4 所示，按照 GB/T 8485－2008《建筑門(mén)窗空氣聲隔聲性能分級(jí)及檢測(cè)方法》計(jì)算得 3 種玻璃制品隔聲量分別為 31.0、33.1、35.3 dB。與表 4 中 Virtual lab 模擬計(jì)算結(jié)果基本一致。

圖4 中空玻璃制品隔聲量試驗(yàn)測(cè)試頻譜曲線圖

另一方面，在變量因素為“玻璃規(guī)格”唯一因素時(shí)，對(duì)比隔聲量差值的變化。由表 3 第 33～35 行數(shù)據(jù)計(jì)算可知，玻璃由 6+12A+6 換為 5+19A+5，外窗隔聲量增加 1.5 dB，玻璃由 6+12A+6 換為 5+6A+5+6A+5，外窗隔聲量增加 3.9 dB。由表 4 計(jì)算得，5+19A+5 玻璃制品比 6+12A+6 玻璃制品隔聲量模擬計(jì)算值高 1.7 dB，5+6A+5+6A+5 玻璃制品比 6+12A+6 玻璃制品隔聲量模擬計(jì)算值高 3.6 dB，差值結(jié)果基本一致，也間接驗(yàn)證了試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.2 方差等同性檢驗(yàn)

在保證試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確的前提下，再次利用 SPSS 軟件對(duì)表 3 中的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行誤差方差等同性檢驗(yàn)，得到方差齊次性檢驗(yàn)結(jié)果如表 5 所示。表 5 中相伴概率（Sig.）為 0.928，大于顯著性水平0.05，各組之間的總體方差相等，滿(mǎn)足方差分析的前提，因此證明多因素方差分析法適用于本次研究。最后進(jìn)行主體間效應(yīng)檢驗(yàn)，結(jié)果如表 6 所示。

表5 誤差方差等同性檢驗(yàn)結(jié)果

表6 主體間效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果

表 6 中因素 C 主效應(yīng)的相伴概率（Sig.）為 0.008，小于顯著水平 0.05，可知玻璃規(guī)格對(duì)外窗隔聲性能影響顯著。主因素 A、B 主效應(yīng)的相伴概率（Sig.）分別為 0.152 和 0.000，0.000＜0.008＜0.152，可知玻璃規(guī)格對(duì)外窗隔聲性能的影響大于型材種類(lèi)對(duì)外窗隔聲性能的影響，且小于開(kāi)啟方式對(duì)外窗隔聲性能的影響。因素 B×C 的相伴概率（Sig.）為 0.010，小于顯著水平 0.05，可知玻璃規(guī)格與開(kāi)啟方式的交互效應(yīng)對(duì)外窗隔聲性能的影響顯著，其它交互效應(yīng)影響均不顯著。

4 結(jié)論

通過(guò)研究得到以下結(jié)論：

1）玻璃規(guī)格對(duì)外窗隔聲性能影響顯著。玻璃規(guī)格對(duì)外窗隔聲性能的影響大于型材種類(lèi)對(duì)外窗隔聲性能的影響，且小于開(kāi)啟方式對(duì)外窗隔聲性能的影響。

2）玻璃規(guī)格與開(kāi)啟方式的交互效應(yīng)對(duì)外窗隔聲性能的影響顯著，其它因素交互效應(yīng)的影響均不顯著。

3）玻璃由 6+12A+6 換為 5+19A+5，外窗隔聲量增加約 1.5 dB，玻璃由 6+12A+6 換為 5+6A+5+6A+5，外窗隔聲量增加約 3.9 dB。