一、噪声及其危害

　　1. 什么是噪声：

　　从物理学角度看，噪声是指发声体做无规则的杂乱无章的振动时发出的声音，如下图所示，从波形来看，音乐的波形具有明显的重复性，而噪声的波形杂乱无章。

　　音乐与噪声波形的区别

　　噪声的判断与人们的主观感觉和心理因素有关，即一切不希望存在的干扰声都叫噪声，例如，在某些时候，某些情绪条件下音乐也可能是噪声；家中传来的外面广场舞的声音就是一个例子。

　　2.噪声的限制值：

　　鉴于噪声对人体的极大危害，我国也对居住环境中的噪声级进行限制。《全国民用建筑工程设计技术措施：暖通空调·动力》（2009年版）给出了不同环境允许噪音级。室内噪声标准可分为住宅和非住宅两种。住宅室内噪声标准是根据生活安静的要求和所在区域环境噪声标准，参考住宅窗户条件制定的非住宅的室内噪声标准，是根据房间用途规定的。我们以住宅为例给出示范，其他详细表格可参考附录2。

　　3. 建筑声学设计

　　建筑声学是研究建筑环境中声音的传播，声音的评价和控制的学科，是建筑物理的组成部分。书中记述了古希腊剧场中的音响调节方法，如利用共鸣缸和反射面以增加演出的音量等。当时也曾使用吸收低频声的共振器，用以改善剧场的声音效果。在中世纪，欧洲教堂采用大的内部空间和吸声系数低的墙面，以产生长混响声，造成神秘的宗教气氛。在中国也存在回音壁、天坛等优秀的声学古建。

　　室内声学环境与使用者健康息息相关；当前办公建筑、住宅建筑、影剧院建筑等更是越来越重视建筑声学设计，营造更加舒适的室内声学环境。

　　现代建筑中巴黎爱乐音乐厅：一座具有生命的全能音乐厅。

　　二、如何减少噪声对建筑的干扰

　　建筑物内噪声主要来自三个方面：室外环境噪声、建筑内部噪声、房间围护结构撞击噪声。在本部分中，我们就如何减少室外噪声以及如何利用建筑声学设计降低室内噪声进行探究。

　　1. 减少室外环境噪音的处理方式：

　　根据世界卫生组织（WHO）的定义，环境噪音包括来自社区所有噪音源产生的噪音包括交通噪音，如道路、铁路、飞机；行业噪音，如施工等；邻居噪音，例如，从住宅或商业场所发出的噪音。调查研究表明，城市噪声的70%来自交通噪声（公路交通、铁路、飞机、航运）。在我国，绝大部分城市都未处理好沿街居住建筑的防噪问题。为在社区中实现适宜的环境噪音水平，规划是一个关键的策略。解决噪音问题最好从声源开始，在项目规划和设计开发中优先考虑环境噪音。通过土地使用规划、合理规划声学优先级、并将设计和政策的最佳做法相结合，消除或减少环境噪音产生和暴露的风险，为社区创建健康和舒适的环境噪音水平。

　　社区声音地图（Community Sound Mapping）

　　社区声音地图

　　噪音地图包含内容：

　　1） 噪音源，包括交通基础设施（道路、铁路、机场等）、工业活动场所，和其他人类活动产生的噪音。

　　2） 以长期平均声级（例如 Lden 、L dn、L night）的形式展现白天、黄昏和夜间环境噪音，在施工开始前模拟，并在整个项目生命周期中不断更新。

　　3） 影响声音传播的环境因素，包括地形、土地覆盖、障碍物、道路和建筑物。

　　4） 项目及其周边地区的吵闹和（相对）安静区域。

　　5） 预估暴露于环境噪音的人数，并注明声级范围。

　　噪音规划（Planning for Acoustics）：

　　土地使用规划是一种有价值的工具，城市规划者利用它来定义和最大限度地利用一块土地。在声学方面，实施土地使用规划，有效地将土地用于交通运输、娱乐和未来开发的同时，尽量减少对那些在社区生活、工作、娱乐的人的声音舒适性的干扰。

　　隔声屏障（Sound Insulation Screen）

　　隔声屏障是一种专门设计的立于噪声源和受声点之间的声学障板，它通常是针对某一特定声源和特定保护位置（或区域）设计的，主要用于室外。它可以遮挡声源和接收者之间直达声，使声波传播有一个显著的附加衰减，从而减弱接收者所在的一定区域内的噪声影响。声屏的设计是一个繁琐综合的设计。主要依照《声屏障声学设计和测量规范》（HJ/T90-2004）。声屏障是降低地面运输噪声的有效措施之一，是靠近主要道路的建筑小区的第一选择。一般3~6m高的声屏障，其声影区内降噪效果在5~12dB之间。隔声声屏的成本增量大概为300~700元/米。

　　道路声屏障照片

　　2. 利用建筑声学设计降低室内噪声

　　现代建筑声学可分为室内声学和建筑环境噪声控制两个研究领域。其中，对于环境噪声的控制，常常使用ABC元素:包括吸收声音、阻断声波、以及使用声掩蔽进行覆盖。具体示意图如下：

　　建筑声学ABC元素示意图

　　声源的控制固然重要，如低噪音的设备等等；在建筑环境中，噪音是在环境噪音的背景下讨论的，因此我们就等同声源标准的前提下，降低室内噪音等级的方式进行如下分析：

　　吸收-使用吸音材料（Damping Material）：

　　任何材料对声音都能吸收，只是吸收程度有很大的不同。吸声材料大多为疏松多孔的材料，如矿渣棉、毯子等，其吸声机理是声波深入材料的孔隙，且孔隙多为内部互相贯通的开口孔，受到空气分子摩擦和粘滞阻力，以及使细小纤维作机械振动，从而使声能转变为热能。这类多孔性吸声材料的吸声系数，一般从低频到高频逐渐增大，故对高频和中频的声音吸收效果较好。应针对声源的频谱特性选择吸声材料，吸声材料的频谱应与噪声源的频谱特性匹配。高频噪声大用高频吸声多的材料，低频噪声大用低频吸声多的材料。如使用穿孔共振吸声材料，最好使吸声频率峰值与噪声频率最大值相对应，若噪声在中高频存在峰值，这样处理的降噪效果就非常显著。

　　吸音材料会根据使用范围与声源形式造成一定程度的成本增量。

　　吸音材料示意图

　　阻断-使用隔声门窗（Sound insulation door and window）：

　　建筑外立面一般由墙体、门窗及两者组合而成。在隔声性能方面，相对于墙体而言，外窗构件一直是整体外立面的薄弱点。为了减小外界噪声对建筑室内的影响，建筑外窗的隔声性能是需要考虑的重要因素之一。

　　隔声窗（sound insulation window），是一种用于阻隔噪声由室外向室内传播的建筑用窗，一般指交通噪声隔声指数大于 25dB 的建筑用窗。在建筑中隔声窗一般是由双层或三层同质地或玻璃不同厚度玻璃与窗框组成，所用玻璃会比普通窗户玻璃厚。部分隔声窗使用经特别加工的隔声层；部分隔声窗利用保温瓶原理，制作透明可采光的均衡抗压的平板型玻璃构件，在窗架内填充吸声材料，充分吸收透明玻璃的声波，最大程度隔离各频段噪声。

　　隔声窗及隔声窗安装示意图

　　门窗隔声性的成本增量在建筑单体成本中占有很大比例，每增加一个等级对于成本管控是一个重要的问题。

　　阻断-设置减震台座（Shock absorption foundation of equipment）：

　　通风空调系统中存在一些较大型的震动件，如水泵、风机和制冷设备等。在运行时都有不同程度的振动，震动通过建筑基础传递至建筑结构，并迫使建筑结构上的附着物震动，传导到室内会形成噪声，并可能发生辐射空气声。因此，对于公区震动件应设置减震降噪，可有效减少传导至室内的噪声。

　　减震措施包括橡胶垫减振，阻尼弹簧减振器，减振台座等等，适用于不同震动强度的设施。减振台座最常见的是钢结构和钢筋混凝土混合形式：隔振台座四周由槽钢焊接而成，中间布为钢筋混凝土。这种结构优点为：四周为槽钢结构，可保护钢筋混凝土不磨损，而且便于隔振器的安装和调整。在钢筋混凝土中可预埋地脚螺栓。减震台座降低了隔振系统重心，增加了稳定性，并减少了设备的颤动，从而降低了设备震动导致的室内噪声。

　　机组等重量较大(数吨以上)的设备,可以不设减振台座 ,设备直接设于减振器之上。每台设备所配的减振器设置数量宜为 4~6个,底座较大或重量较大的设备减震器设置数量应视实际需要而定。每个减振器的受力及变形应均匀一致。振动较大的设备(如风机)吊装时,应采用金属弹簧或金属弹簧一橡胶复合型减振吊钩;振动较小的设备(如风机盘管等)吊装时,若有必要,可采用橡胶减振吊钩。冷热源机房的上层为噪声和振动要求标准较高的房间时,机房内水管宜采用橡胶减振吊钩吊装。空调机组设在最底层地下室时,可直接采用橡胶隔振垫隔振;安装在楼层时宜采用金属弹簧减震器。具体减震措施的选择以及减震台座的设计指导见附录3。

　　机组橡胶垫减震装置图

　　机组减震台座示意图

　　机组减震台座示意图

　　阻隔-隔音楼板（Floor Slab Soundproof Materials）：

　　材料吸音和材料隔音的区别在于，材料吸音着眼于声源一侧反射声能的大小，目标是反射声能要小。吸音材料对入射声能的衰减吸收，一般只有十分之几，因此，其吸音能力即吸音系数可以用小数表示； 材料隔音着眼于入射声源另一侧的透射声能的大小，目标是透射声能要小。隔音材料可使透射声能衰减到入射声能的10-3～10-4或更小，为方便表达,其隔音量用分贝的计量方法表示。

　　这两种材料在材质上的差异是：吸音材料对入射声能的反射很小，这意味着声能容易进入和透过这种材料；这种材料的材质应该是多孔、疏松和透气，这就是典型的多孔性吸音材料，在 工艺上通常是用纤维状、颗粒状或发泡材料以形成多孔性结构；结构特征是：材料中具有大量的、互相贯通的、从表到里的微孔，也即具有一定的透气性。当声波入射到多孔材料表面时，引起微孔中的空气振动，由于摩擦阻力和空气的黏滞阻力以及热传导作用，将相当一部分声能转化为热能，从而起吸音作用。隔音材料对减弱透射声能，阻挡声音的传播，就不能如同吸音材料那样多孔、疏松、透气，相反它的材质重而密实，如钢板、铅板、砖墙等一类材料。隔音材料材质的要求是密实无孔隙或缝隙；有较大的重量。这类隔音材料密实，吸音性能差而反射性能强。

　　在工程上，吸音处理和隔音处理所解决的目标和侧重点不同，吸音处理所解决的目标是减弱声音在室内的反复反射，也即减弱室内的混响声的延续时间即混响时间（声源停止发声后，在声场中还存在着来自各界面迟到的反射声形成的声音“残留”现象。这种残留现象的长短，用混响时间来表示）；在连续噪声的情况下，这种减弱表现为室内噪声级的降低，此点是对声源与吸音材料同处一个建筑空间而言。而对相邻房间传过来的声音，吸音材料也起吸收作用，从而相当于提高围护结构的隔音量。隔音处理则着眼于隔绝噪声自声源房间向相邻房间的传播,以使相邻房间免受噪声的干扰。可以看出，利用隔音材料或隔音构造隔绝噪声的效果比采用吸音材料的降噪效果要高得多。这说明，当一个房间内的噪声源可以被分隔时，应首先采用隔音措施；当声源无法隔开又需要降低室内噪声时才采用吸音措施。

　　隔声楼板的成本增量大概30~50元/平方米。

　　覆盖：声掩蔽（Auditory Masking）:

　　”以声掩声”，声掩蔽技术的主要原理，是通过向空间内增加一种均衡舒适的背景音，从而降低语音清晰度，最终达到减少环境噪音对人注意力的负面影响，提高感官舒适度的目的。声掩蔽系统就是将一种比较顺耳的、有点象空调声的背景声音增加到环境中。掩蔽声可以将人们讲话的语音进行适当的掩盖，帮助人们缓解因为其它声音干扰导致注意力分散的状况，使工作环境更加舒适，员工工作效率更高，并创造出一个语音私密的环境。下面这段录音即为一段声掩蔽系统使用的白噪声：

　　声掩蔽系统可以用在任何对语言私密性有需要的场所, 以及任何希望减少注意力分散，提高工作效率的工作场所。最通常的安装场所就是开放型办公室、私密型的办公室以及公共空间等。

　　搭建一个完美有效的声掩蔽系统需要四个要素：

　　1）声音均衡性；

　　2）发声器合理的分区；

　　3）理想的频谱；

　　4）适当的音量；

　　最好的声掩蔽系统是“直播声场”系统。同前几代系统相比，直播声场系统更易安装，无需调试。可在目标空间内提供更加均匀一致、不扰人的声音，并且不会串到邻近的空间或办公室。

　　声掩蔽的系统的单价成本60元~200元/平方米建筑面积。

　　声掩蔽系统示意图

　　四、结语

　　随着人们生活品质的提高，对于办公居住环境声环境的要求越来越高。建筑声学作为建筑技术学科的一个分支，在当下越来越收到人们的重视。从地产开发的角度看，土地供给的条件及小区声学规划的合理性又决定着地产产品的品质，有不少客户因为噪声污染而流失。因此，规划设计时一定要注意主动给建筑降噪。

　　附录

　　附录1：一些声音的分贝

　　-80分贝：核潜艇的麦克风在水下听到的100米外一只虾咀嚼食物的声音

　　-30分贝：20英里外一个人的说话声

　　0分贝：10英尺（约3米）外一只蚊子在飞

　　10分贝：非常安静的房间

　　13分贝：灯泡的嗡嗡声

　　15分贝：1米外一根别针从1厘米的高度掉落下来的声音

　　20分贝：乡村的夜晚

　　30分贝：沙漠的夜晚

　　40-60分贝：正常谈话的声音

　　50-53分贝：洗衣机的工作声

　　60-80分贝：10米外经过的汽车

　　70分贝：10英尺（约3米）外的真空吸尘器；美国环保署认定的人类能忍受（不产生听力损失、睡眠障碍、焦虑、学习障碍等）的最大噪音

　　85分贝：长期作用下会引起听力损伤

　　90分贝：10英尺（约3米）外经过的公共汽车或卡车；食物搅拌机

　　100分贝：一般家用音响设备的最大音量

　　104-107分贝：开始引起疼痛的声音（在2750Hz的频率下）

　　110-140分贝：100米外的喷气式飞机引擎

　　116分贝：人体开始感觉到振动的声音（在低频率下）

　　120-130分贝：摇滚演唱会的最前排

　　127分贝：开始引起耳鸣的声音

　　128分贝：在8.2英尺（约2.5米）外测量到的人类最大的尖叫声

　　140分贝：即使声音时间很短，也会引起听力损伤

　　141分贝：开始引起恶心感觉的声音

　　168分贝：M1加兰德步枪在1米外开火

　　175.8分贝：250英尺（约75米）外1吨TNT炸药爆炸

　　192.8-194.7分贝：地球大气压理论上能传播的最大强度声音

　　附录2：不同房间内允许的噪声值

　　附录3：减震台面设计规范

　　1. 宜采用钢筋混凝土预制件或型钢架做减振台座,其尺寸应满足设备安装 (包括地脚螺栓长度)的要求 ;

　　2. 减振台座采用钢筋混凝土预制件时,可采用“平板”型或“T”型 ,当设备重心较低时 ,宜采用“平板”型;当设备重心较高时,宜采用“T”型;

　　3. 减振台座的重量,不宜小于设备重量(包括电机)的1.5倍(随设备自带的减振台座除外)；

　　4. 对于地震区 ,应有防止减振台座水平位移的措施。

　　减振器的自振频率茂 (Hz),应 按以下方法确定 :

　　1） 按要求,确定合理的隔振传递率T

　　2） 减振器 自振频率∫0(Hz),可 按下式计算 :

　　式中 ∫—— 设各运行时的扰动频率(Hz),∫=n/60;

　　n — 设备转速 (r/min)。

　　减振器的类型,宜按下列原则确定：

　　1） 当 ∫0≤5Hz时,应采用金属弹簧减振器(预应力阻尼型)或空气弹簧减振器。

　　2） 当 5Hz≤∫0≤ 12Hz时 ,宜采用金属弹簧减振器(预应力阻尼型)、空气弹簧减振器或橡胶剪切型减振器 。

　　3） 当∫0≥ 12Hz时,可采用金属弹簧减振器(预应力阻尼型)、空气弹簧减振器、橡胶剪切型减振器或橡胶隔振垫。

　　来源：远洋设计汇（ID：Sinooceanland-Design），本文已获授权，对原作者表示感谢。

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