一、噪聲及其危害

　　1. 什麼是噪聲：

　　從物理學角度看，噪聲是指發聲體做無規則的雜亂無章的振動時發出的聲音，如下圖所示，從波形來看，音樂的波形具有明顯的重複性，而噪聲的波形雜亂無章。

　　音樂與噪聲波形的區別

　　噪聲的判斷與人們的主觀感覺和心理因素有關，即一切不希望存在的干擾聲都叫噪聲，例如，在某些時候，某些情緒條件下音樂也可能是噪聲；家中傳來的外面廣場舞的聲音就是一個例子。

　　2.噪聲的限制值：

　　鑑於噪聲對人體的極大危害，我國也對居住環境中的噪聲級進行限制。《全國民用建築工程設計技術措施：暖通空調·動力》（2009年版）給出了不同環境允許噪音級。室內噪聲標準可分爲住宅和非住宅兩種。住宅室內噪聲標準是根據生活安靜的要求和所在區域環境噪聲標準，參考住宅窗戶條件制定的非住宅的室內噪聲標準，是根據房間用途規定的。我們以住宅爲例給出示範，其他詳細表格可參考附錄2。

　　3. 建築聲學設計

　　建築聲學是研究建築環境中聲音的傳播，聲音的評價和控制的學科，是建築物理的組成部分。書中記述了古希臘劇場中的音響調節方法，如利用共鳴缸和反射面以增加演出的音量等。當時也曾使用吸收低頻聲的共振器，用以改善劇場的聲音效果。在中世紀，歐洲教堂採用大的內部空間和吸聲係數低的牆面，以產生長混響聲，造成神祕的宗教氣氛。在中國也存在迴音壁、天壇等優秀的聲學古建。

　　室內聲學環境與使用者健康息息相關；當前辦公建築、住宅建築、影劇院建築等更是越來越重視建築聲學設計，營造更加舒適的室內聲學環境。

　　現代建築中巴黎愛樂音樂廳：一座具有生命的全能音樂廳。

　　二、如何減少噪聲對建築的干擾

　　建築物內噪聲主要來自三個方面：室外環境噪聲、建築內部噪聲、房間圍護結構撞擊噪聲。在本部分中，我們就如何減少室外噪聲以及如何利用建築聲學設計降低室內噪聲進行探究。

　　1. 減少室外環境噪音的處理方式：

　　根據世界衛生組織（WHO）的定義，環境噪音包括來自社區所有噪音源產生的噪音包括交通噪音，如道路、鐵路、飛機；行業噪音，如施工等；鄰居噪音，例如，從住宅或商業場所發出的噪音。調查研究表明，城市噪聲的70%來自交通噪聲（公路交通、鐵路、飛機、航運）。在我國，絕大部分城市都未處理好沿街居住建築的防噪問題。爲在社區中實現適宜的環境噪音水平，規劃是一個關鍵的策略。解決噪音問題最好從聲源開始，在項目規劃和設計開發中優先考慮環境噪音。通過土地使用規劃、合理規劃聲學優先級、並將設計和政策的最佳做法相結合，消除或減少環境噪音產生和暴露的風險，爲社區創建健康和舒適的環境噪音水平。

　　社區聲音地圖（Community Sound Mapping）

　　社區聲音地圖

　　噪音地圖包含內容：

　　1） 噪音源，包括交通基礎設施（道路、鐵路、機場等）、工業活動場所，和其他人類活動產生的噪音。

　　2） 以長期平均聲級（例如 Lden 、L dn、L night）的形式展現白天、黃昏和夜間環境噪音，在施工開始前模擬，並在整個項目生命週期中不斷更新。

　　3） 影響聲音傳播的環境因素，包括地形、土地覆蓋、障礙物、道路和建築物。

　　4） 項目及其周邊地區的吵鬧和（相對）安靜區域。

　　5） 預估暴露於環境噪音的人數，並註明聲級範圍。

　　噪音規劃（Planning for Acoustics）：

　　土地使用規劃是一種有價值的工具，城市規劃者利用它來定義和最大限度地利用一塊土地。在聲學方面，實施土地使用規劃，有效地將土地用於交通運輸、娛樂和未來開發的同時，儘量減少對那些在社區生活、工作、娛樂的人的聲音舒適性的干擾。

　　隔聲屏障（Sound Insulation Screen）

　　隔聲屏障是一種專門設計的立於噪聲源和受聲點之間的聲學障板，它通常是針對某一特定聲源和特定保護位置（或區域）設計的，主要用於室外。它可以遮擋聲源和接收者之間直達聲，使聲波傳播有一個顯著的附加衰減，從而減弱接收者所在的一定區域內的噪聲影響。聲屏的設計是一個繁瑣綜合的設計。主要依照《聲屏障聲學設計和測量規範》（HJ/T90-2004）。聲屏障是降低地面運輸噪聲的有效措施之一，是靠近主要道路的建築小區的第一選擇。一般3~6m高的聲屏障，其聲影區內降噪效果在5~12dB之間。隔聲聲屏的成本增量大概爲300~700元/米。

　　道路聲屏障照片

　　2. 利用建築聲學設計降低室內噪聲

　　現代建築聲學可分爲室內聲學和建築環境噪聲控制兩個研究領域。其中，對於環境噪聲的控制，常常使用ABC元素:包括吸收聲音、阻斷聲波、以及使用聲掩蔽進行覆蓋。具體示意圖如下：

　　建築聲學ABC元素示意圖

　　聲源的控制固然重要，如低噪音的設備等等；在建築環境中，噪音是在環境噪音的背景下討論的，因此我們就等同聲源標準的前提下，降低室內噪音等級的方式進行如下分析：

　　吸收-使用吸音材料（Damping Material）：

　　任何材料對聲音都能吸收，只是吸收程度有很大的不同。吸聲材料大多爲疏鬆多孔的材料，如礦渣棉、毯子等，其吸聲機理是聲波深入材料的孔隙，且孔隙多爲內部互相貫通的開口孔，受到空氣分子摩擦和粘滯阻力，以及使細小纖維作機械振動，從而使聲能轉變爲熱能。這類多孔性吸聲材料的吸聲係數，一般從低頻到高頻逐漸增大，故對高頻和中頻的聲音吸收效果較好。應針對聲源的頻譜特性選擇吸聲材料，吸聲材料的頻譜應與噪聲源的頻譜特性匹配。高頻噪聲大用高頻吸聲多的材料，低頻噪聲大用低頻吸聲多的材料。如使用穿孔共振吸聲材料，最好使吸聲頻率峯值與噪聲頻率最大值相對應，若噪聲在中高頻存在峯值，這樣處理的降噪效果就非常顯著。

　　吸音材料會根據使用範圍與聲源形式造成一定程度的成本增量。

　　吸音材料示意圖

　　阻斷-使用隔聲門窗（Sound insulation door and window）：

　　建築外立面一般由牆體、門窗及兩者組合而成。在隔聲性能方面，相對於牆體而言，外窗構件一直是整體外立面的薄弱點。爲了減小外界噪聲對建築室內的影響，建築外窗的隔聲性能是需要考慮的重要因素之一。

　　隔聲窗（sound insulation window），是一種用於阻隔噪聲由室外向室內傳播的建築用窗，一般指交通噪聲隔聲指數大於 25dB 的建築用窗。在建築中隔聲窗一般是由雙層或三層同質地或玻璃不同厚度玻璃與窗框組成，所用玻璃會比普通窗戶玻璃厚。部分隔聲窗使用經特別加工的隔聲層；部分隔聲窗利用保溫瓶原理，製作透明可採光的均衡抗壓的平板型玻璃構件，在窗架內填充吸聲材料，充分吸收透明玻璃的聲波，最大程度隔離各頻段噪聲。

　　隔聲窗及隔聲窗安裝示意圖

　　門窗隔聲性的成本增量在建築單體成本中佔有很大比例，每增加一個等級對於成本管控是一個重要的問題。

　　阻斷-設置減震臺座（Shock absorption foundation of equipment）：

　　通風空調系統中存在一些較大型的震動件，如水泵、風機和製冷設備等。在運行時都有不同程度的振動，震動通過建築基礎傳遞至建築結構，並迫使建築結構上的附着物震動，傳導到室內會形成噪聲，並可能發生輻射空氣聲。因此，對於公區震動件應設置減震降噪，可有效減少傳導至室內的噪聲。

　　減震措施包括橡膠墊減振，阻尼彈簧減振器，減振臺座等等，適用於不同震動強度的設施。減振臺座最常見的是鋼結構和鋼筋混凝土混合形式：隔振臺座四周由槽鋼焊接而成，中間布爲鋼筋混凝土。這種結構優點爲：四周爲槽鋼結構，可保護鋼筋混凝土不磨損，而且便於隔振器的安裝和調整。在鋼筋混凝土中可預埋地腳螺栓。減震臺座降低了隔振系統重心，增加了穩定性，並減少了設備的顫動，從而降低了設備震動導致的室內噪聲。

　　機組等重量較大(數噸以上)的設備,可以不設減振臺座 ,設備直接設於減振器之上。每臺設備所配的減振器設置數量宜爲 4~6個,底座較大或重量較大的設備減震器設置數量應視實際需要而定。每個減振器的受力及變形應均勻一致。振動較大的設備(如風機)吊裝時,應採用金屬彈簧或金屬彈簧一橡膠複合型減振吊鉤;振動較小的設備(如風機盤管等)吊裝時,若有必要,可採用橡膠減振吊鉤。冷熱源機房的上層爲噪聲和振動要求標準較高的房間時,機房內水管宜採用橡膠減振吊鉤吊裝。空調機組設在最底層地下室時,可直接採用橡膠隔振墊隔振;安裝在樓層時宜採用金屬彈簧減震器。具體減震措施的選擇以及減震臺座的設計指導見附錄3。

　　機組橡膠墊減震裝置圖

　　機組減震臺座示意圖

　　機組減震臺座示意圖

　　阻隔-隔音樓板（Floor Slab Soundproof Materials）：

　　材料吸音和材料隔音的區別在於，材料吸音着眼於聲源一側反射聲能的大小，目標是反射聲能要小。吸音材料對入射聲能的衰減吸收，一般只有十分之幾，因此，其吸音能力即吸音系數可以用小數表示； 材料隔音着眼於入射聲源另一側的透射聲能的大小，目標是透射聲能要小。隔音材料可使透射聲能衰減到入射聲能的10-3～10-4或更小，爲方便表達,其隔音量用分貝的計量方法表示。

　　這兩種材料在材質上的差異是：吸音材料對入射聲能的反射很小，這意味着聲能容易進入和透過這種材料；這種材料的材質應該是多孔、疏鬆和透氣，這就是典型的多孔性吸音材料，在 工藝上通常是用纖維狀、顆粒狀或發泡材料以形成多孔性結構；結構特徵是：材料中具有大量的、互相貫通的、從表到裏的微孔，也即具有一定的透氣性。當聲波入射到多孔材料表面時，引起微孔中的空氣振動，由於摩擦阻力和空氣的黏滯阻力以及熱傳導作用，將相當一部分聲能轉化爲熱能，從而起吸音作用。隔音材料對減弱透射聲能，阻擋聲音的傳播，就不能如同吸音材料那樣多孔、疏鬆、透氣，相反它的材質重而密實，如鋼板、鉛板、磚牆等一類材料。隔音材料材質的要求是密實無孔隙或縫隙；有較大的重量。這類隔音材料密實，吸音性能差而反射性能強。

　　在工程上，吸音處理和隔音處理所解決的目標和側重點不同，吸音處理所解決的目標是減弱聲音在室內的反覆反射，也即減弱室內的混響聲的延續時間即混響時間（聲源停止發聲後，在聲場中還存在着來自各界面遲到的反射聲形成的聲音“殘留”現象。這種殘留現象的長短，用混響時間來表示）；在連續噪聲的情況下，這種減弱表現爲室內噪聲級的降低，此點是對聲源與吸音材料同處一個建築空間而言。而對相鄰房間傳過來的聲音，吸音材料也起吸收作用，從而相當於提高圍護結構的隔音量。隔音處理則着眼於隔絕噪聲自聲源房間向相鄰房間的傳播,以使相鄰房間免受噪聲的干擾。可以看出，利用隔音材料或隔音構造隔絕噪聲的效果比採用吸音材料的降噪效果要高得多。這說明，當一個房間內的噪聲源可以被分隔時，應首先採用隔音措施；當聲源無法隔開又需要降低室內噪聲時才採用吸音措施。

　　隔聲樓板的成本增量大概30~50元/平方米。

　　覆蓋：聲掩蔽（Auditory Masking）:

　　”以聲掩聲”，聲掩蔽技術的主要原理，是通過向空間內增加一種均衡舒適的背景音，從而降低語音清晰度，最終達到減少環境噪音對人注意力的負面影響，提高感官舒適度的目的。聲掩蔽系統就是將一種比較順耳的、有點象空調聲的背景聲音增加到環境中。掩蔽聲可以將人們講話的語音進行適當的掩蓋，幫助人們緩解因爲其它聲音干擾導致注意力分散的狀況，使工作環境更加舒適，員工工作效率更高，並創造出一個語音私密的環境。下面這段錄音即爲一段聲掩蔽系統使用的白噪聲：

　　聲掩蔽系統可以用在任何對語言私密性有需要的場所, 以及任何希望減少注意力分散，提高工作效率的工作場所。最通常的安裝場所就是開放型辦公室、私密型的辦公室以及公共空間等。

　　搭建一個完美有效的聲掩蔽系統需要四個要素：

　　1）聲音均衡性；

　　2）發聲器合理的分區；

　　3）理想的頻譜；

　　4）適當的音量；

　　最好的聲掩蔽系統是“直播聲場”系統。同前幾代系統相比，直播聲場系統更易安裝，無需調試。可在目標空間內提供更加均勻一致、不擾人的聲音，並且不會串到鄰近的空間或辦公室。

　　聲掩蔽的系統的單價成本60元~200元/平方米建築面積。

　　聲掩蔽系統示意圖

　　四、結語

　　隨着人們生活品質的提高，對於辦公居住環境聲環境的要求越來越高。建築聲學作爲建築技術學科的一個分支，在當下越來越收到人們的重視。從地產開發的角度看，土地供給的條件及小區聲學規劃的合理性又決定着地產產品的品質，有不少客戶因爲噪聲污染而流失。因此，規劃設計時一定要注意主動給建築降噪。

　　附錄

　　附錄1：一些聲音的分貝

　　-80分貝：核潛艇的麥克風在水下聽到的100米外一隻蝦咀嚼食物的聲音

　　-30分貝：20英里外一個人的說話聲

　　0分貝：10英尺（約3米）外一隻蚊子在飛

　　10分貝：非常安靜的房間

　　13分貝：燈泡的嗡嗡聲

　　15分貝：1米外一根別針從1釐米的高度掉落下來的聲音

　　20分貝：鄉村的夜晚

　　30分貝：沙漠的夜晚

　　40-60分貝：正常談話的聲音

　　50-53分貝：洗衣機的工作聲

　　60-80分貝：10米外經過的汽車

　　70分貝：10英尺（約3米）外的真空吸塵器；美國環保署認定的人類能忍受（不產生聽力損失、睡眠障礙、焦慮、學習障礙等）的最大噪音

　　85分貝：長期作用下會引起聽力損傷

　　90分貝：10英尺（約3米）外經過的公共汽車或卡車；食物攪拌機

　　100分貝：一般家用音響設備的最大音量

　　104-107分貝：開始引起疼痛的聲音（在2750Hz的頻率下）

　　110-140分貝：100米外的噴氣式飛機引擎

　　116分貝：人體開始感覺到振動的聲音（在低頻率下）

　　120-130分貝：搖滾演唱會的最前排

　　127分貝：開始引起耳鳴的聲音

　　128分貝：在8.2英尺（約2.5米）外測量到的人類最大的尖叫聲

　　140分貝：即使聲音時間很短，也會引起聽力損傷

　　141分貝：開始引起噁心感覺的聲音

　　168分貝：M1加蘭德步槍在1米外開火

　　175.8分貝：250英尺（約75米）外1噸TNT炸藥爆炸

　　192.8-194.7分貝：地球大氣壓理論上能傳播的最大強度聲音

　　附錄2：不同房間內允許的噪聲值

　　附錄3：減震檯面設計規範

　　1. 宜採用鋼筋混凝土預製件或型鋼架做減振臺座,其尺寸應滿足設備安裝 (包括地腳螺栓長度)的要求 ;

　　2. 減振臺座採用鋼筋混凝土預製件時,可採用“平板”型或“T”型 ,當設備重心較低時 ,宜採用“平板”型;當設備重心較高時,宜採用“T”型;

　　3. 減振臺座的重量,不宜小於設備重量(包括電機)的1.5倍(隨設備自帶的減振臺座除外)；

　　4. 對於地震區 ,應有防止減振臺座水平位移的措施。

　　減振器的自振頻率茂 (Hz),應 按以下方法確定 :

　　1） 按要求,確定合理的隔振傳遞率T

　　2） 減振器 自振頻率∫0(Hz),可 按下式計算 :

　　式中 ∫—— 設各運行時的擾動頻率(Hz),∫=n/60;

　　n — 設備轉速 (r/min)。

　　減振器的類型,宜按下列原則確定：

　　1） 當 ∫0≤5Hz時,應採用金屬彈簧減振器(預應力阻尼型)或空氣彈簧減振器。

　　2） 當 5Hz≤∫0≤ 12Hz時 ,宜採用金屬彈簧減振器(預應力阻尼型)、空氣彈簧減振器或橡膠剪切型減振器 。

　　3） 當∫0≥ 12Hz時,可採用金屬彈簧減振器(預應力阻尼型)、空氣彈簧減振器、橡膠剪切型減振器或橡膠隔振墊。

　　來源：遠洋設計匯（ID：Sinooceanland-Design），本文已獲授權，對原作者表示感謝。

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