建筑物理聲學(xué)噪聲的評(píng)價(jià)和控制(1)

1、第七講 噪聲的評(píng)價(jià)與控制7.1 噪聲7.1.1 什么是噪聲？噪聲是聲音的一種。從物理角度看，噪聲是由聲源作無(wú)規(guī)則和非周期性（頻率特性雜亂無(wú)章）振動(dòng)產(chǎn)生的聲音。從環(huán)境保護(hù)角度看，噪聲是指那些人們不需要的、令人厭惡的或?qū)θ藗兩詈凸ぷ饔蟹赖K的聲音。 7.1.2 噪聲源及其噪聲大小：聲音 噪聲級(jí)(A) 對(duì)人的影響 火箭導(dǎo)彈發(fā)射150-160聽(tīng)覺(jué)器官物理?yè)p傷噴氣飛機(jī)噴口130-140痛、無(wú)法忍受螺旋槳飛機(jī)、高射機(jī)槍120-130痛柴油機(jī)、球磨機(jī) 110-120 難于忍受織布機(jī)、電鋸100-110較難忍受載重汽車(chē)、喧囂馬路90-100很吵大聲說(shuō)話、較吵的附近70-80 較吵一般說(shuō)話60-70對(duì)其他講話者

2、有干擾普通房間50-60較靜靜 夜30-40非常靜消聲室內(nèi)10-20極靜聽(tīng)覺(jué)下限0-10聽(tīng)(0)7.1.3 7.1.3 噪聲的來(lái)源：噪聲的來(lái)源：交通噪聲、工業(yè)噪聲、生活噪聲。交通噪聲交通噪聲交通噪聲交通噪聲主要是由交通工具在運(yùn)行時(shí)發(fā)出來(lái)的。如汽車(chē)、飛機(jī)、火車(chē)等都是交通噪聲源。調(diào)查表明，機(jī)動(dòng)車(chē)輛噪聲占城市交通噪聲的85%。車(chē)輛噪聲的傳播與道路的多少及交通量大小有密切關(guān)系。在通路狹窄、兩旁高層建筑物櫛比的城市中，噪聲來(lái)回反射，顯得更加吵鬧。汽車(chē)噪聲汽車(chē)噪聲主要來(lái)自汽車(chē)排氣噪聲。若不加消聲器，噪聲可達(dá)100分貝以上。其次為引擎噪聲和輪胎噪聲，引擎噪聲在汽車(chē)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可達(dá)90分貝以上，而輪胎噪聲在車(chē)

3、速為90公里/時(shí)以上時(shí)，可達(dá)95分貝左右。因此，在排氣系統(tǒng)中加上消聲器，可使汽車(chē)排氣噪聲降低20-30分貝。在引擎方面，以汽油引擎代替柴油引擎，可以降低引擎噪聲6-8分貝。 此外，接近城市中心的鐵路客貨運(yùn)站，由于來(lái)往列車(chē)都要在市區(qū)內(nèi)穿行，因而影響較大，尤其是在客流量大時(shí)，其影響是不容忽視。 地鐵的噪聲來(lái)源與火車(chē)相似。因車(chē)輛在地道內(nèi)行駛，噪聲不易散失，對(duì)車(chē)廂內(nèi)的人干擾較大。據(jù)英國(guó)實(shí)測(cè)，車(chē)廂內(nèi)開(kāi)窗時(shí)噪聲高達(dá)102分貝。工業(yè)噪聲工業(yè)噪聲工業(yè)噪聲工業(yè)噪聲主要來(lái)自生產(chǎn)和各種工作過(guò)程中機(jī)械振動(dòng)、摩擦、撞擊以及氣流擾動(dòng)而產(chǎn)生的聲音。城市中各種工廠的生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)以及市政和建筑施工所造成的噪聲振動(dòng)，其影響雖然不及交

4、通運(yùn)輸廣，但局部地區(qū)的污染卻比交通運(yùn)輸嚴(yán)重得多。因此，這些噪聲振動(dòng)對(duì)周?chē)h(huán)境的影響也應(yīng)予重視。7.1.4 噪聲的危害科學(xué)家們已經(jīng)全面研究了噪聲對(duì)生物和人類(lèi)的影響。如小白鼠在160分貝的環(huán)境中，幾分鐘就會(huì)死亡。 人在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)5米處，幾分鐘就變成聾子。 一般認(rèn)為40分貝是正常的環(huán)境聲音，在此以上就是有害的噪聲。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)于1971年曾公布0-45年等效連續(xù)噪聲A聲級(jí)與噪聲性耳聾病率的關(guān)系。0-45年等效連續(xù)噪聲A聲級(jí)與噪聲性耳聾發(fā)病率的關(guān)系(%)等效連續(xù)A聲級(jí)(dB) 051520253035404580發(fā)病率000000000聽(tīng)力損傷者1 2 5 7 10 14 21 33 50

5、85發(fā)病率0 1 5 6 7 8 9 10 7聽(tīng)力損傷者1 2 10 13 1722 30 43 5790發(fā)病率04 14 1616 1820 21 15聽(tīng)力損傷者1 6 19 2326 3241 546595發(fā)病率0 7 24 28 29 31 32 29 23聽(tīng)力損傷者1929353945536237100發(fā)病率01237424544444133聽(tīng)力損傷者11442495358657483105發(fā) 病 率 0 18 53 5860 6261 54 41聽(tīng)力損傷者1 20 58 65 70 76 82 87 91110發(fā) 病 率 0 26 47 7878 77 72 62 45聽(tīng)力損傷者12

6、8768588 9193 95 95115發(fā) 病 率 03683878481756447聽(tīng)力損傷者138889494959697972）噪聲對(duì)睡眠的干擾噪聲對(duì)睡眠的干擾 人類(lèi)有近1/3的時(shí)間是在睡眠中度過(guò)的。睡眠是人類(lèi)消除疲勞、恢復(fù)體力、維持健康的一個(gè)重要條件。但環(huán)境噪聲會(huì)使人不能安眠或被驚醒，在這方面，老人和病人對(duì)噪聲干擾更為敏感。當(dāng)睡眠被干擾后，工作效率和健康都會(huì)受到影響。3)噪聲對(duì)語(yǔ)言交流的干擾噪聲對(duì)語(yǔ)言交流的干擾 噪聲對(duì)語(yǔ)言交流的影響，來(lái)自噪聲對(duì)聽(tīng)力的影響。這種影響，輕則降低交流效率，重則損傷人們的語(yǔ)言聽(tīng)力。研究表明：30dB(A)以下屬于非常安靜的環(huán)境，如播音室、醫(yī)院等應(yīng)該滿(mǎn)足這個(gè)條

7、件。40dB(A)是正常的環(huán)境，如一般辦公室應(yīng)保持這種水平。50-60dB(A)則屬于較吵的環(huán)境，此時(shí)腦力勞動(dòng)受到影響，談話也受到干擾。4)噪聲可引起多種疾病噪聲可引起多種疾病 噪聲除了損傷聽(tīng)力以外，還會(huì)引起其他人身?yè)p害。噪聲可以引起心緒不寧、心情緊張、心跳加快和血壓增高。噪聲還會(huì)使人的唾液、胃液分泌減少，胃酸降低，從而易患胃潰瘍和十二指腸潰瘍。一些工業(yè)噪聲調(diào)查結(jié)果指出，勞動(dòng)在高噪聲條件下的煉鋼工人和機(jī)械車(chē)間工人比安靜條件下人的循環(huán)系統(tǒng)發(fā)病率高。在強(qiáng)聲下，高血壓的人也多。不少人認(rèn)為，20世紀(jì)生活中的噪聲是造成心臟病的原因之一。n（5）對(duì)工作效率的影響n（6）對(duì)建筑物影響7.2 噪聲的評(píng)價(jià)7.2

8、.1 A聲級(jí)LA 是目前國(guó)際上使用最廣泛的噪聲評(píng)價(jià)方法。A聲級(jí)是對(duì)聲音的頻帶上使用A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)得到的加權(quán)即時(shí)單一值。單位是dB(A)。 A聲級(jí)反映了人耳對(duì)不同頻率聲音響度的計(jì)權(quán)。不論噪聲強(qiáng)度是高還是低，A聲級(jí)都能較好地反映人的主觀感覺(jué)， A聲級(jí)越大，人感覺(jué)越吵。對(duì)于穩(wěn)態(tài)的噪聲，可以直接測(cè)量A聲級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)。7.2.2 等效連續(xù)A聲級(jí)Leq 有時(shí)，噪聲的A聲級(jí)是變化的，不能簡(jiǎn)單的使用某一時(shí)刻的A聲級(jí)，需要使用在一段時(shí)間內(nèi)使用平均A聲級(jí)來(lái)表示能量平均，即Leq。 例如，在一小時(shí)內(nèi)，每五分種A聲級(jí)有變化，如下：時(shí)間123456789101112A聲級(jí)(dB)80839086928166869495928

9、8則：這一小時(shí)的Leq為：80dB+83dB+90dB+86dB+92+81dB+66dB+86dB+94dB+95dB+92dB+88dB-10lg12=100dB-10.8dB=89.2dB101lg102110/ )(12dtttLtttLeqA7.2.3 晝夜等效聲級(jí)Ldn一般噪聲在晚上比白天更容易引起人們的煩惱。研究結(jié)果指出，夜間噪聲的干擾比白天大10dB。因此，計(jì)算一天24小時(shí)的等效聲級(jí)時(shí)，夜間要加上10dB的計(jì)權(quán)，這樣得到的等效聲級(jí)稱(chēng)為晝夜等效聲級(jí)。 Ldn=10lg(15 10Ld/10+9 10(Ln+10)/10其中：Ld -為白天(07:00-22:00）的Leq Ln

10、-為夜間(22:00-07:00）的Leq7.2.4 累積分布聲級(jí) Leq只能表示噪聲的平均情況，有時(shí)為了了解不同聲級(jí)在時(shí)間上出現(xiàn)的概率分布，人們提出了累積分布聲級(jí)的概念。 L1 L5 L10 L50 L90 LN表示在所測(cè)的時(shí)間范圍內(nèi)有百分之N的時(shí)間出現(xiàn)了A聲級(jí)大于LN的情況。如：L10=70dB，表示有10%的時(shí)間里噪聲的A聲級(jí)超過(guò)了70dB。 7.2.5 NR噪聲評(píng)價(jià)曲線 在一些對(duì)安靜要求較高的環(huán)境里，如劇場(chǎng)、錄音室、演播室，不但需要考慮噪聲的聲級(jí)，同時(shí)要考慮噪聲的頻率特性。通過(guò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、化組織的一組評(píng)價(jià)曲線，每條曲線用一個(gè)NR值表示，噪聲各個(gè)頻率值都不超過(guò)的最低的曲線作為噪聲評(píng)價(jià)的NR

11、值。 如右圖，紅線代表的噪聲為NR25，藍(lán)線代表的噪聲為NR50。NR值與A聲級(jí)有相關(guān)的換算關(guān)系，NRA-57.3 噪聲允許標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)噪聲允許的標(biāo)準(zhǔn)主要包括：民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ118-88 規(guī)定之“民用建筑室內(nèi)允許噪聲級(jí)” ： 臥室內(nèi)(A聲級(jí) ）:dB(A)較高標(biāo)準(zhǔn)一般標(biāo)準(zhǔn)最低標(biāo)準(zhǔn)白天404550夜間303540一級(jí)二級(jí)三級(jí)Rw (dB)504540Lpn,w (dB)6575*85(確有困難)隔聲：在劇場(chǎng)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定：觀眾席背景噪聲NR30為甲等， NR35為乙等、丙等。影響觀眾席背景噪聲的主要因素是空調(diào)氣流，以及外界噪聲傳入、燈光、舞臺(tái)機(jī)械等。在電影院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定：觀眾

12、席背景噪聲40dB(A)為甲等， 45dB(A)為乙等、丙等。在辦公建筑設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定辦公用房、會(huì)議室、接待室的噪聲55dB(A)，電話總機(jī)房、計(jì)算機(jī)房、閱覽室噪聲50dB(A)。錄音室、演播室等低背景噪聲要求高的場(chǎng)合，一般要求背景噪聲NR值低于22-25。城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)Leq類(lèi)別 適用區(qū)域白天dB(A)晚上dB(A)0療養(yǎng)區(qū)、高級(jí)賓館和別墅區(qū)等需要特別安靜的區(qū)域50401居住、文教區(qū)域?yàn)橹鞯膮^(qū)域55452居住、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū)域60503工業(yè)區(qū)65554交通干線兩測(cè)70557.3噪聲的控制7.3.1 室內(nèi)吸聲減噪室內(nèi)吸聲減噪原理： 室內(nèi)到達(dá)接收點(diǎn)的聲音包括直達(dá)聲和周?chē)S護(hù)結(jié)構(gòu)的反射聲（

13、混響聲），在室內(nèi)布置吸聲材料可以降低混響聲部分。室內(nèi)聲壓級(jí)的計(jì)算公式為：公式前提：1）點(diǎn)聲源;2）連續(xù)發(fā)聲;3）聲場(chǎng)分布均勻聲功率級(jí)指向性因數(shù)Q=1,2,4,8房間常數(shù)dBRrQgLLwP)44(1012wLQR1SR7.3.1 室內(nèi)吸聲減噪量吸聲減噪公式如下：房間平均吸聲量（m2)房間混響時(shí)間(s)房間平均吸聲系數(shù)加入吸聲材料前A1T11加入吸聲材料后A2T22211212lg10lg10lg10TTAALp7.3.2 隔聲降噪（1 ）房間噪聲的降低值噪聲通過(guò)墻體傳至鄰室的聲壓級(jí)為L(zhǎng)2，而發(fā)聲室的聲壓級(jí)為L(zhǎng)1,兩室聲壓級(jí)差為 D=L1-L2。D的大小首先取決于隔墻的隔聲量R，而且還與接收室的

14、總吸聲量、隔墻的面積S有關(guān)，關(guān)系為： D=R+10LgA-10LgS=R+10LgA/S（2） 隔聲間在噪聲強(qiáng)烈的環(huán)靜內(nèi)建造隔聲性能良好的小室，對(duì)工作人員的聽(tīng)力進(jìn)行保護(hù)，這種隔聲設(shè)施是隔聲間。隔聲間不但要考慮隔聲性能，還要考慮到觀察方便、出入方便、不影響車(chē)間內(nèi)正常運(yùn)輸、以及房間內(nèi)供電、通風(fēng)等。（3 ）隔聲屏障另外，在設(shè)計(jì)聲屏障 時(shí)，從經(jīng)濟(jì)方面考慮，聲屏障自身的隔聲量只要比隔聲降噪量大10dB即可。如果在聲屏朝向聲源的一面鋪加一層吸聲材料，并盡量靠近聲源，會(huì)提高隔聲效果。（4） 隔聲罩 采用隔聲罩來(lái)隔絕機(jī)器設(shè)備向外輻射的噪聲，是在聲源處控制噪聲的有效措施。 隔聲罩外層常用1-2mm厚的鋼板制成。

15、內(nèi)涂阻尼漆、瀝青等阻尼層，目的是防止吻合效應(yīng)和鋼板低頻共振。為了提高降噪效果，內(nèi)層再鋪一層吸聲材料（如玻璃棉、微穿孔板等）。機(jī)器和隔聲罩之間需要留有空隙，機(jī)器和隔聲罩支撐之間、隔聲罩與基礎(chǔ)之間應(yīng)加入減振器。7.3.3 氣流噪聲控制消聲器消聲器及消聲性能評(píng)價(jià)氣流噪聲主要是由于氣體在管道中流動(dòng)形成湍流，或是在管道出口處的高速?lài)娚?，以及氣流使管道產(chǎn)生振動(dòng)而形成的。降低氣流噪聲主要的方法是安裝消聲器。消聲器有三方面基本要求：1）較好的消聲頻率特性（聲學(xué)性能）。2）空氣阻力損失小（空氣動(dòng)力學(xué)性能）。3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)，體積小，造價(jià)低（結(jié)構(gòu)性能）。消聲器的分類(lèi)1）阻性消聲器把吸聲材料固定在氣流通過(guò)的管道

16、內(nèi)周壁，或按一定方式在通道中排列起來(lái)，構(gòu)成阻性消聲器。當(dāng)聲波進(jìn)入消聲器中，會(huì)引起阻性消聲器內(nèi)吸聲材料的空氣和纖維振動(dòng)與摩擦，消耗聲能。阻性消聲器的消聲特性為中高頻。2）抗性消聲器有的消聲器通過(guò)控制聲阻抗的大小來(lái)消聲，被稱(chēng)為抗性消聲器。這種消聲器不使用吸聲材料，而是在管道上連接截面突變的管段或旁接共振腔，利用聲阻抗的變化，使某些頻率的聲音在聲阻抗突變的界面上發(fā)生反射、干涉等現(xiàn)象，從而達(dá)到消聲的目的。3） 阻抗復(fù)合式消聲器：阻性消聲器對(duì)中、高頻噪聲消聲效果好，而抗性消聲器可以選擇性消除低、中頻噪聲，在實(shí)際消聲設(shè)計(jì)中常采用阻抗復(fù)合式消聲器進(jìn)行全頻帶消聲。4） 微穿孔板消聲器微穿孔板消聲器是80年代研

17、制成功并廣泛使用的一種新型消聲器，是建立在微穿孔理論上既有阻又有抗的共振式消聲器 。5） 排氣放空消聲器對(duì)于高溫、高速、高壓排氣噴流噪聲人們?cè)O(shè)計(jì)了擴(kuò)容降壓、小孔噴注等類(lèi)型的排氣放空消聲器。擴(kuò)容降壓消聲器：利用多層穿孔板將氣流進(jìn)行多級(jí)擴(kuò)容降流減壓，控制出口流速進(jìn)行降噪。小孔噴注：對(duì)于小口高速?lài)姎馍淞髟肼?，在噴口處將出口直徑變小（毫米?jí)），使噪聲頻率向高偏移，偏移到人耳聽(tīng)力范圍以外，達(dá)到降噪目的。7.3.4 振動(dòng)的隔離與減振器8.4.1 隔振原理如下圖，當(dāng)m在周期干擾力的作用下振動(dòng)時(shí)，將通過(guò)彈性系統(tǒng)傳遞到地面或支撐基礎(chǔ)。如右圖是振動(dòng)能量傳遞率曲線。結(jié)論：Z 時(shí)，傳遞率恒小于1(z為干擾動(dòng)頻率與系統(tǒng)

18、固有頻率比）減振效率: (1-傳遞率)*100%。系統(tǒng)固有頻率與靜態(tài)下沉量關(guān)系：f0=1/2*sqrt(delt)，其中delt 為靜態(tài)下沉度，單位m。例：靜態(tài)下沉度為1cm,則固有頻率f0=1/(2*sqrt(0.01)=5Hz221）減振器2） 防振溝在振動(dòng)波傳播途徑上挖溝，以阻止振動(dòng)傳播，這種方式叫“防振溝”。如果振動(dòng)是以地面為主傳播的表面波，采用防振溝的方法十分有效。一般地，溝越深，隔振效果越好，而溝的寬度對(duì)隔振效果影響不大?？梢栽谡駝?dòng)的設(shè)備附近挖掘防振溝進(jìn)行積極防振，也可以在怕振的設(shè)備或建筑物附近挖掘防振溝進(jìn)行消極防振。7.4城市噪聲控制 7.4.1城市噪聲分類(lèi) 城市噪聲為城市四大公害(水污染空氣污染城市垃圾)之首聲音 噪聲級(jí)(A) 對(duì)人的影響 火箭導(dǎo)彈發(fā)射150-160聽(tīng)覺(jué)器官物理?yè)p傷噴氣飛機(jī)噴口130-140痛、無(wú)法忍受螺旋槳飛機(jī)、高射機(jī)槍120-130痛柴油機(jī)、球磨機(jī) 110-120 難于忍受織布機(jī)