我國住宅小區噪聲根治的學術探索
發布日期:2020-07-06 08:39:13作者:弗蘭克(鄰里噪音公共聯盟的作者)
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一.研究背景
基本需求:隨著人們生活水平的提高，人們對居住建筑室內聲環境的關注也越來越多。家庭安靜程度是人們買房的一個重要考慮因素，安靜程度已經成為居民幸福的一個指標。
現狀介紹:目前，城市住宅正在向高層建筑發展，居民密度高。房屋中受沖擊聲音振動源影響的家庭和人員數量也在增加。隨著生活水平的提高，家用電器的增多也帶來了許多新的振動源。空調、洗衣機和吸塵器的運轉，加上鄰居家的腳步聲和孩子蹦蹦跳跳等噪音，都給人們的生活帶來了麻煩，尤其是在夜深人靜的時候，關門聲或腳步聲往往成為惱人的干擾。
室內鄰區噪聲干擾的主要原因是地板的撞擊聲，而地板撞擊聲的隔離是建筑構件隔聲的薄弱環節。沒有任何隔聲措施的鋼筋混凝土樓板的沖擊隔聲性能很差，不能滿足居民對聲環境的需求。由于地板隔音性能差而引起的環境投訴在全國范圍內逐年增加。噪音干擾引起的鄰里沖突和糾紛日益突出，鄰里惡性事件時有發生。
參考標準:《中國民用建筑隔聲設計規范》(GB 50112010)對居住建筑、學校、醫院、賓館、辦公樓、商業建筑等六類建筑的樓板隔聲性能作了詳細規定，其中普通住宅樓板基于重量的標準化沖擊聲壓級不超過75dB，高要求住宅不超過65dB。然而，目前我國許多住宅建筑樓板的隔聲性能遠遠不能滿足這一要求。(日本的高標準沖擊聲壓級≤58dB，而韓國≤50dB。澳大利亞環境保護法允許的沖擊聲壓級范圍為43~50dB。)
二、住宅室內鄰里噪聲的研究
1.室內鄰居噪聲的類型
樓上有腳步聲，樓上拖著桌椅，樓上有小孩跑來跑去，樓上有小孩哭(喊)，樓上有東西掉在地板上，鄰居關門，說話聲，電視聲，敲墻聲，砧板聲，電視聲，寵物聲，演奏樂器聲，管道沖洗聲，外部空調的低頻噪聲，建筑物內其他設備的低頻噪聲，等等。(不包括裝修噪音)
2.室內噪聲對人體的影響
根據《中國鄰里噪聲調查報告》，近80%的被調查者對室內鄰里噪聲有不同程度的體驗，能夠清楚地指出噪聲源。其中，地板撞擊噪聲約為其他類型噪聲的兩倍，具有突發性、振動大、穿透性強的特點，影響了樓下居民的正常生活和休息。
這些室內鄰近噪聲(除了裝飾噪聲)在不同個體之間的聽覺感知上有明顯的差異。在分析不同噪聲源對人體的影響時，約60%的被調查者對頭頂的腳步聲、兒童的奔跑和跳躍、拖桌椅的聲音反應過度(敏感機制)，主要表現為心跳加快、心律不齊、血壓升高、發熱和伴隨的顫抖。心理變化是抑郁、易怒、精神虛弱、恍惚、對噪音的焦慮和緊張以及抑郁。
不同個體對鄰里噪聲感知的主要差異是:同一生活環境中的一些家庭對樓上噪聲的容忍度較高，在聽覺上容易忽略頭頂上方的噪聲；有些人非常關心樓上發出的細微聲音，甚至在他們安靜的時候尋找環境中的噪音。他們的注意力集中在傾聽噪音和他們對噪音的厭惡上，很難在短時間內恢復。
絕大多數敏感的人說他們以前沒有類似的癥狀。通常，他們會受到很大的噪音干擾(比如有一天被樓上拖桌子和椅子的聲音吵醒)，然后對室內噪音產生過度(敏感)的反應。盡管這種過度(敏感)的反應對聽力或其他身體功能無害，但長期暴露在這種沖擊性噪聲環境中會造成比身體更大的心理傷害。
有人認為，鄰里噪音純粹是樓下居民的心理敏感，對樓下居民的主觀評價是矯情和繁瑣的，沒有科學依據，缺乏邏輯上的自正性。在沒有噪音干擾的環境中，大多數人不會對噪音過度反應。在治療噪聲敏感性的實驗中，遠離噪聲源有助于受害者擺脫敏感反應，這證明噪聲會誘發過度敏感反應，導致一系列不適癥狀，室內噪聲是“無形的健康殺手”。
3.住宅建筑室內噪聲的產生機理
我國普遍建造的集合住宅的樓板幾乎都是直接在鋼筋混凝土板上的剛性樓板，這使得加權標準化的沖擊聲壓級達不到國家標準，成為亟待解決的問題。(《民用建筑隔聲設計規范》規定，住宅樓層加權標準沖擊聲壓級不應大于75dB，高要求住宅樓層加權標準沖擊聲壓級不應大于65dB)
噪聲分為空氣聲和固體聲(撞擊聲)。空氣聲和固體聲是由人們的日常活動產生的:空氣聲是在空氣中產生的，如說話、看電視、聽音樂等產生的聲音。當它被傳播時，它必須首先通過空氣傳播到墻壁或地板，然后傳播到鄰近的房間。
固體聲音是由振動和沖擊直接激發并傳遞到其他地方的聲音，如在行走、裝飾和移動家具過程中產生的聲音，它直接激發地板振動并傳遞它。固體聲能較大，在樓板內傳播速度快，衰減慢，對居民影響大，難以隔離。
地板噪聲傳播主要是空氣傳播和振動傳播(固體振動)，有相應的空氣隔聲技術和振動隔聲技術。前者遵循質量規律，鋼筋混凝土樓板具有較好的隔絕空氣聲的性能。
經測量，120毫米厚鋼筋混凝土樓板的空氣隔聲量可達450dB，滿足隔聲標準的要求。在后者中，振動傳遞主要是當物體撞擊地板時地板振動，并且沿著建筑結構的剛性連接表面傳播(結構聲音)，并且最終輻射到接收空間以形成空氣聲音，該空氣聲音被傳遞到接收器。
研究表明，地板撞擊聲(結構聲)是影響室內聲環境的主要噪聲源，人在室內行走、兒童跳躍和洗衣機振動都會產生一定的撞擊聲。不同的撞擊源會產生不同的噪聲，可分為兩種:輕撞擊聲和重撞擊聲。
在日常生活中，穿著高跟鞋行走產生的聲音是一種輕微的撞擊聲，而兒童在地板上奔跑和跳躍產生的聲音是一種強烈的撞擊聲，因此研究地板撞擊聲的隔聲對改善人們的生活環境具有重要意義。
三、國內外地板沖擊隔聲的研究進展
1.國外研究
國外地板隔音起源于20世紀30年代。地板的沖擊隔聲不同于墻板的隔聲，因此不能用質量定理來估計。為了解決這個問題，1932年，德國首先發明了一種模擬地板撞擊聲的輕型沖擊器，用500克金屬沖擊錘作為沖擊源撞擊地板，用來模擬人們日常生活中在地板上的活動。由樓下的接收器測量的聲壓級被用作評估地板的沖擊隔離的指標。這是今天使用的標準沖擊器，用于測量地板撞擊聲的聲壓級，并評估地板隔音的錐形。國際標準IS0140也將其用作標準測量方法。
2，國內研究歷史
中國傳聲的特點記錄在《墨子·北學》中。古人通過將陶罐和瓶子等物體埋在土壤中來監視敵軍的行動。首先，聲音在固體中的傳播比在空氣中強。其次，亥姆霍茲共振器原理被用來放大來自地面的聲音。同樣，唐代李贄的《神機敵太白靜音》和宋代曾公亮的《武景宗要》中也有“聽”或“甕聽”的記載。
然而，建筑聲學在中國起步較晚，缺乏系統的研究和顯著的成就。直到近代馬先生在中國建立了第一個聲學實驗室，系統研究才開始出現。1975年，中國科學院物理研究所開始研究撞擊聲的標準聲源。
目前，中國的標準采用類似于ISO140的測試和評估方法，即使用五個500克的金屬錘排成一排，每兩個錘之間的距離為10厘米，然后敲擊地板。為了穩定撞擊聲的聲壓級，每分鐘撞擊次數為600次，自由落體距離每次為4厘米。因此，可以在樓板下測量穩定且足夠的噪聲聲壓級，并可以減少環境噪聲的影響，使得測量實驗具有較大的信噪比，在大多數情況下可以保證準確的測量。
鐘于1984年對沖擊標準聲源進行了研究，發現其聲功率級基本一致，符合國家制定的標準聲源的技術要求。
1993年，馬鐵丁研究了改進標準聲源沖擊聲的聲學性能，并通過理論分析和現場試驗，研究了彈性矩形薄板的振動方程、板自由振動的變化趨勢、聲輻射等特性。
根據平板的聲輻射特性，馬鐵丁通過實驗和分析研究了框架上矩形平板輻射噪聲的聲功率譜特性，發現聲功率譜的形狀與平板的固有頻率和輻射效率密切相關。
許多學者對地板撞擊聲的隔離進行了不同的研究。早在1982年，智揚就通過實驗得出，采用高效彈性墊層可以提高地板的沖擊聲壓級，在混凝土地板上鋪設一層網狀聚氯乙烯泡沫再生橡膠復合地毯可以大大提高地板的沖擊聲壓級，顯著提高值為14 dB。還發現發泡率越高，彈性越好，隔音效果越明顯。
孫祁祥、張啟勝和彭鎮華研究了木地板的光聲隔聲特性。通過對不同種類木地板的測試，并與瓷磚、花崗巖和大理石鋪設的地板進行對比，發現不同地板材料的沖擊聲壓級的頻譜特征不同，地板的沖擊聲壓級會形成單峰型變化，這可以明顯改善地板在中高頻的沖擊聲傳播。
木地板的密度對隔聲的影響較弱，而鋪設瓷磚或裸露地板時沖擊聲的聲壓級逐漸增大，變化形式為逐步增長，但鋪設瓷磚對隔聲的改善不明顯。
近年來，浮置地板在我國已被用于降低地板的撞擊聲，但普及率不高。然而，許多學者已經開始研究浮置地板、浮置木地板和彈性地板的構造和應用，對地板、浮置地板、復合地板和雙層結構的隔聲機理也有很多研究。
譚華對木地板和浮木地板的隔聲機理進行了定性的理論分析，并討論了鋪裝方式和彈性墊層等影響因素。研究發現，相同彈性墊的實木浮置地板對沖擊聲的隔離效果最好，基于重量的沖擊聲改善達到23 dB，主要是因為實木地板的面積密度和彈性比其他種類的地板大。
由于浮式地板普及率低，國內對浮式地板隔聲機理的理論研究很少，但對雙層或多層結構隔聲機理的研究很多，尤其是對雙層墻體隔聲的研究，對空腔、墻板材料和龍骨的影響進行了系統的理論和實驗探索。這些研究為浮式地板隔聲機理的系統分析提供了參考。
3.我國地板沖擊試驗的現狀
目前，國內測試標準中規定的聲源是輕型沖擊標準沖擊器(即國際標準IS0140)。這種方法的聲源模擬人穿鞋行走，并在地板上施加輕微的沖擊力。
本標準中使用的輕型沖擊器主要集中在中高頻帶，因此無法正確評估樓板在隔離兒童跳躍或奔跑以及其他低頻和重物方面的性能。
在現實生活中，經常會出現用敲擊法來測試樓板的隔聲和減振性能，但孩子們仍然能聽到樓上的跑和跳的聲音。這是因為在現實生活中，不僅有推桿法模擬的鞋的敲擊聲，還有推桿法無法模擬的中低頻重沖擊聲。
4.我國地板沖擊噪聲隔聲方案的探討
1.優化地板沖擊試驗的必要性
近年來，隨著人們生活環境質量要求的提高，浮置地板技術、隔熱夾層減振地板處理、地板彈性表面處理、地板彈性天花板處理等技術和方法發展迅速，極大地促進了地板沖擊隔聲性能的提高。
然而，在實踐中發現，即使地板沖擊隔音處理符合相關標準，仍有居民認為地板隔音性能差。最根本的原因是以輕沖擊評價的地板沖擊隔聲指標與人們在重沖擊條件下的主觀感受還有很大差距。
輕型沖擊法起源于歐美等國家。在這些國家的設計和建筑規范中，混凝土樓板的厚度一般要求在200毫米左右，而且樓板很厚，使得敲擊聲源的低頻聲音很難啟動，隔音效果理想。相反，對于高頻成分較多的敲擊聲源，固體傳播高頻聲音的損失較小，對樓下房間的影響較大。
因此，歐美國家在地板沖擊隔聲評價中主要使用輕型沖擊聲源，多年來評價結果令人滿意。中國住宅設計和施工中使用的大部分地板厚度為100-150毫米。當樓上有重擊聲時，對樓下的干擾很大。
此外，一些住宅房間的建筑面積設計得很大，在敲擊聲源的作用下，鼓聲等鼓聲振動效果更加明顯。因此，在敲擊聲源的情況下，輕敲擊聲源的地板是不令人滿意的。
隨著國際撞擊聲測量方法的不斷成熟和發展，標準沖擊器法(輕撞擊法)、輪胎砰擊法和橡膠球砰擊法等新的測試方法已經形成，它們將更真實地模擬樓上噪聲對樓下的干擾。中國應盡快采用這些新方法，對地板撞擊聲進行更全面的測試，以研究更符合當前不同地板厚度的隔音和減震材料及技術，并盡快推動浮置地板和減震木地板在新建筑中的推廣。
2.提高樓板沖擊隔聲性能的方法和途徑
光沖擊隔聲的測量方法在我國已經比較流行，對這種測量方法獲得的數據和光沖擊隔聲產生的噪聲進行了大量的研究，形成了比較成熟的控制措施。
常用的輕型撞擊聲隔離措施主要包括:①在地板表面鋪設彈性墊層(見圖1)，以減少振源對地板的沖擊所造成的振動；②在樓板表面和承重結構之間設置一個浮動層(見圖2)，以達到阻止振動在樓板結構中傳播的目的；③在地板下面的空間安裝隔音頂棚(見圖3)，便于阻擋振動結構向接收空間輻射的空氣聲，使聽者能感覺到聲音減弱。
圖1地板面層的幾種方法
圖2兩個浮動地板的施工方案
1圖3樓下的振動和隔音天花板方案
上述措施對輕撞擊聲有明顯的隔音效果，這對于目前的材料和地板結構來說并不困難。此外，施工工藝相對簡單，在一些綠色建筑中得到了廣泛應用，但在民用住宅建筑中普及率不高。
在以上三點提到的隔震措施中，第二浮層的隔震方式大致可分為兩種:一種是彈性墊層，另一種是阻尼墊層。韓國漢陽大學金永全教授在2015年清華大學建筑物理實驗室“建筑聲學問題”講座中提到了彈性墊層和阻尼墊層的降噪特性(見表1)
1表1彈性材料的剛度遠遠小于裸地板的彎曲剛度。鋪設彈性材料后，浮式地板的固有頻率低于裸地板。在這種情況下，輕撞擊聲的效果會減弱，而重打擊的撞擊聲會增強。
如果地板結構的夾層部分由阻尼材料制成，其阻尼特性將粘合上層地板并增加整個地板的厚度。加厚地板結構的剛度將大大提高，其固有頻率將大于裸地板。
圖4中的圖表描述了這個過程，可以直觀地理解這個特性。在這種情況下，地板的阻尼材料將改善其自身的阻尼特性，使得沖擊聲得到改善，并且改善的程度取決于附著于上層地板的阻尼材料的整體剛度參數。它可以作為設計滿足某些撞擊聲要求的地板結構的指南(見圖4)。
1圖4阻尼結構的降噪特性-固有頻率位移示例
3.地板沖擊的試驗研究
今后，我國應對典型的樓板結構進行分類和分析，并給出相應的重沖擊試驗譜數據。一種是“三明治”浮動地板結構。底層為實驗室預制地板，中間層由各種類型的減震墊或塊和彈簧減震材料制成，表層為混凝土地板結構；另一種是在底層鋪設各種地面裝飾材料，如地毯、地磚或木地板。
夾層式浮置樓板結構一般用于公共建筑，但很少用于民用住宅建筑。主要原因是住宅建筑追求輕質，要求更高的樓層。如果使用浮動地板，地板厚度將增加，占用空間將增加，建筑物的總負荷將增加。因此，很少有設計師會在住宅建筑中設計浮動地板。
然而，隨著綠色建筑理念在未來的普及，開發商和建筑師也將更多地考慮如何提高住宅樓層的隔聲性能。未來，這種“三明治”式浮動地板將應用于更多的住宅建筑，另一種是在基礎地板上鋪設各種裝飾材料。建議家裝行業重視木地板的隔聲處理，優化建筑室內聲環境質量。
無論在輕沖擊還是重沖擊下，浮式地板在隔聲性能上均有優勢，最大的優勢是其結構可以隨意改變，尤其是中間的阻尼材料層，選材豐富，效果顯著。(表2和表3)
1(表2和表3)
五、住宅浮置樓板施工及隔聲方案的優化
1.方案構思:因為現在的地板厚度只有15厘米，所以很容易傳播聲音。增加浮置地板隔音墊+水泥找平層+地面材料+毛毯，可以優化地板撞擊聲的隔音效果。
2.施工方案:
(1)需要清理地面，做到無突起，地面平整。
(2)鋪設減震墊，接縫密封整齊。如果棱角不平，就應該用刀子來切。接頭可以通過搭接或平接頭連接。平接縫必須用專用膠水粘合，接縫應用膠帶密封，防止上層混凝土施工時水泥砂漿滲入阻尼板下，形成傳聲橋梁。
(3)將隔音墊的邊緣折起圍在墻壁上，用建筑膠將地板隔音墊貼在墻面上，保持浮層厚度的3倍高度，用膠粘劑將其貼在墻面上，并用膠帶將一些折起的接縫貼緊，防止剛性連接，保持良好的隔音效果。
(4)應鋪設厚度不小于40毫米的C20細石混凝土，并在混凝土中設置鋼筋網。注意鋼筋網不得穿透隔音墊，鋼筋網應保證在混凝土層的中上部。厚度不小于40的C20細石混凝土不得用水泥砂漿代替，因為C20細石混凝土的含水量太大，容易導致開裂。
(5)根據不同的地面要求，鋪設地磚、地板等裝飾層。
此外，對外部陽臺進行改造，并對墻體和陽臺窗戶進行隔聲處理。對于浴室內聚氯乙烯下水管道的傳聲問題，可以在水管上覆蓋吸音板，或者在裝修時在下水管道外安裝龍骨支架，然后將吸音板釘在外面，吸音板內可以粘貼一層海綿或聚氯乙烯泡沫板(板厚應大于1厘米)。
選擇織物裝飾和軟裝飾，因為織物裝飾有很好的吸音效果。使用室內綠色植物降低噪音。一些枝葉較多的綠色植物可以放在面向街道的窗臺和陽臺上，這樣也可以減少噪音的引入。
六.結束語
鄰里噪音問題的原因，客觀上是由于建筑物本身隔音差，主觀上是由于居民。因此，在探索科學的治理方法的同時，我們也應該強調對家園文明理念的宣傳。許多生活習慣不涉及法律約束的范圍。例如，鄰居出門時總是砰的一聲關上門，當他們砰的一聲關上門時，整個房間都會震動，這種聲音突然得足以吵醒正在睡覺的其他鄰居。
大聲摔門并不違反任何法律，也沒有禁止大聲摔門的規則。然而，就像不尊老愛幼、不珍惜食物一樣，這是一種不文明的行為。所有人都應該遵守文明行為，避免不文明行為對他人的影響。
以我國住宅建筑常用的120mm厚的實心鋼筋混凝土樓板為例，其沖擊隔聲性能達不到標準要求。增加水泥砂漿或鋪設瓷磚的厚度對改善隔聲性能沒有明顯效果。在地板厚度有限的情況下，增加浮置地板的設計可以提高地板撞擊聲的隔音效果。
過去，人們很少關注建筑的聲環境，但隨著人們生活水平的提高，綠色建筑和安靜房屋的概念將越來越深入人心。本文還試圖呼吁開發商和設計師認識到噪音干擾的痛點，為買家創造一個安靜舒適的家庭環境。
參考
朱，“浮式地板隔聲研究”
薛曉艷，“平板撞擊聲降噪方法研究”
華實“建筑樓板撞擊聲隔聲性能研究”
李新軍，“健康住宅地板隔聲的比較研究與實踐”
顏淵住宅噪聲治理計劃
謝小利隔音墊浮置地板撞擊聲隔聲性能研究
王軍強綠色建筑地板聲學性能優化研究
王軍強優化住宅樓板結構隔聲性能的試驗
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