具有调控声波反射的轻型木结构隔声楼盖制造技术

本实用新型专利技术提供一种具有调控声波反射的轻型木结构隔声楼盖，将特定反射隔声结构层与传统轻型木结构楼盖结构相结合，利用反射隔声结构高效调节声波的反射性能，有效地增加了楼盖减振降噪的性能。其从上到下包括胶合板、反射隔声结构层、实木格栅、石膏板，在实木格栅之间填充有保温棉，反射隔声结构层由多块位于同一平面上的反射隔声单元拼装而成，每个反射隔声单元为等厚的扁平长方体，在扁平长方体内具有弯折的狭缝，狭缝的一端封闭，一端开口，其开口位于扁平长方体的表面；对于各反射隔声单元内的狭缝，从狭缝开口端到封闭端的长度不同；各反射隔声单元的狭缝开口均位于反射隔声结构层朝向胶合板的一侧。

【技术实现步骤摘要】
具有调控声波反射的轻型木结构隔声楼盖
本技术涉及隔声楼盖，具体地说是具有高效调控声波反射的轻型木结构隔声楼盖。
技术介绍
用隔声方法来降低噪声，在噪声控制工程中极为普遍采用。在许多实际情况下，由于各种条件的限制，很难从噪声源上进行处理，这时可在噪声传播途径上采取措施来降低噪声。隔声是一种利用材料(构件、结构或系统)来阻碍噪声的传播，使通过材料后噪声能量减小的方法，是噪声控制工程中最常用的措施之一。其原理是基于声波反射和透射，通过调节相关参数调控声波相位，减少结构耦合和空气耦合，从而达到隔声效果。楼盖作为建筑结构的主要组成部分，良好的减振降噪性能是保证建筑高舒适度的关键所在。轻型木结构建筑在物理、力学性能方面具有优越性，但在楼盖结构设计时侧重考虑承重承压等力学性能，不能兼顾抗振隔声等各种因数，在抗振、隔声方面性能较差。以往的研究通常是通过改变楼盖内部材料，比如合理填充多孔性粘弹性材料、使用高隔声性能的复合材料，增加楼盖厚度或自重或者改变搁栅间距、规格尺寸等方法来提高楼盖减振降噪性能。在声学中可以利用多种结构构件来进行隔声，比如单层均匀薄型构件、双层薄板、弯曲薄板、复合板、多层板和组合结构等。反射型声学超构表面是近几年基于广义斯涅耳定律设计的一种新型的超薄声人工结构，相比传统的三维声学超构材料，它拥有超薄、平面特性和可完全操控声波传播等优势。但该结构在楼盖上尚未看到有应用。以上这些方法和措施，大大提高了成本的同时，楼盖的减振降噪性能提高效果不明显。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种具有调控声波反射的轻型木结构隔声楼盖，通过优化建筑楼盖结构，将特定超高反射隔声结构层与传统轻型木结构楼盖结构相结合，利用反射隔声结构高效调节声波的反射性能，结合楼盖自身对声波的隔声性能，有效地增加了楼盖减振降噪的性能。本技术的技术解决方案：本技术所述的具有调控声波反射的轻型木结构隔声楼盖，从上到下包括胶合板、反射隔声结构层、实木格栅、石膏板，在实木格栅之间填充有保温棉，反射隔声结构层由多块位于同一平面上的反射隔声单元拼装而成，每个反射隔声单元为等厚的扁平长方体，在扁平长方体内具有弯折的狭缝，狭缝的一端封闭，一端开口，其开口位于扁平长方体的表面；对于各反射隔声单元内的狭缝，从狭缝开口端到封闭端的长度不同；各反射隔声单元的狭缝开口均位于反射隔声结构层朝向胶合板的一侧。上述的具有高效调控声波反射的轻型木结构隔声楼盖，反射隔声结构层由多个反射隔声单元横向拼接组成；各反射隔声单元内的狭缝成形，包括上狭缝、下狭缝、把上狭缝与下狭缝在侧部连通的侧狭缝；各反射隔声单元的宽度不同，各反射隔声单元内的狭缝的长度因各反射隔声单元的宽度不同。上述的具有高效调控声波反射的轻型木结构隔声楼盖，各反射隔声单元的厚度为p，狭缝宽度d＝0.067p，反射隔声单元的宽度为a，各反射隔声单元的棱宽w＝0.03p、伸入到上狭缝与下狭缝之间的棱长l＝a-2w-d。上述的具有高效调控声波反射的轻型木结构隔声楼盖，p＝1cm，各反射隔声单元的宽度分别为a1＝0.45cm；a2＝0.52cm；a3＝0.53cm；a4＝0.54cm；a5＝0.55cm；a6＝0.56cm；a7＝0.58cm；a8＝0.80cm。本技术的有益效果：声波是标量波，其在直管中传播没有截止频率，可在弯曲的管中自由传播。基于空间折叠的声反射人工结构单元，可以被等效为有低声速(高折射率)介质构成的直管，极大的延长了声波传播距离。声波的相位延迟表达式为φ＝kL，其中k是空气的声波波矢，L是传播距离。从相位的公式可看出，调节传播距离L可有效控制声波的相位延迟，这是利用迷宫型结构调控相位的基本原理。当声波入射到超构表面时，基本结构单元可提供局域化切向动量，使得相位在空间上产生不同的延迟，形成所需波阵面，得到理论上设计的聚焦声场。本技术把反射隔声结构层与传统轻型木结构楼盖结构相结合，增加了结构对声波的反射，并通过对各反射隔声单元内长度不同的狭缝对声波相位进行了调控，从而有效提高了楼盖减振降噪性能，提高了人们居住舒适度。本技术保证轻型木楼盖其余结构的材料不变，确保楼盖力学性能和其它物理性能不受影响，如抗压承载能力，保温隔热等；采用超高反射隔声结构层和普通木结构楼盖的结合提供了一种改善楼盖声学性能的新方法和思路。附图说明图1是具有高效调控声波反射的轻型木结构隔声楼盖的剖面图。图2是具有高效调控声波反射的轻型木结构隔声楼盖的透视效果图。图3是反射隔声结构层效果图。图4是反射隔声单元的剖面图。图5是反射隔声单元的另一个剖面图。图6是实现可调控相位的反射隔声单元组合剖面图(即反射隔声结构层剖面图)。具体实施方式参见图1、2所示的具有调控声波反射的轻型木结构隔声楼盖，从上到下包括双层胶合板1、反射隔声结构层2、实木格栅3、双层耐火石膏板4，在实木格栅之间填充有保温棉5。反射隔声结构层由八块位于同一平面上的反射隔声单元D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8横向拼装而成。每个反射隔声单元为厚度均为p＝1cm的扁平长方体，各反射隔声单元D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8的宽度分别为a1＝0.45cm；a2＝0.52cm；a3＝0.53cm；a4＝0.54cm；a5＝0.55cm；a6＝0.56cm；a7＝0.58cm；a8＝0.80cm。参见图4、5，在扁平长方体内具有弯折的成形的狭缝6，狭缝宽度d＝0.067p。狭缝包括上狭缝61、下狭缝62、把上狭缝与下狭缝在侧部连通的侧狭缝63。狭缝的一端封闭，一端开口，其开口64位于扁平长方体的表面。各反射隔声单元的棱宽w＝0.03p，伸入到上狭缝与下狭缝之间的棱长l＝a-2w-d。各反射隔声单元的狭缝开口均位于反射隔声结构层朝向胶合板的一侧。本专利的木楼盖与传统轻型木楼盖的最大区别在于填充部分的结构优化。传统轻型木楼盖中填充层是由保温棉构成，优化过后的木楼盖是在这个基础上，保证整体内部填充层厚度不改变的情况下，适当减少保温棉厚度，增加了反射隔声结构层，楼盖其余部分：双层胶合板1，实木搁栅3，双层耐火石膏板4，保温棉5等结构和材料均不发生变化，按照常规材料和排列顺序。本技术建立反射隔声层，依据墙体结构具体尺寸，确定隔声结构层的厚度p、通道宽度d、棱宽w和棱长l。基于COMSOLMultiphysicsTM4.3a商业软件的有限元方法(FEM)进行仿真，模拟中使用的材料为空气和硬边界，在入射边界上施加平面波辐射边界条件，在y方向上利用周期边界条件计算不同横向平板长度a下反射波的相位分布。在0到2π中，每π/4步长，选择一个a值，共选择8个反射隔声单元，分别取相位为π/4、π/2、3π/4、π、5π/4、3π/2、7π/4和2π的a值。8个反射隔声单元进行组合，形成超高反射隔声层，与木楼板结构进行结合。以尺寸参数为p＝1cm，d＝0.067p，w＝0.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有调控声波反射的轻型木结构隔声楼盖，从上到下包括胶合板、反射隔声结构层、实木格栅、石膏板，在实木格栅之间填充有保温棉，其特征是：反射隔声结构层由多块位于同一平面上的反射隔声单元拼装而成，每个反射隔声单元为等厚的扁平长方体，在扁平长方体内具有弯折的狭缝，狭缝的一端封闭，一端开口，其开口位于扁平长方体的表面；对于各反射隔声单元内的狭缝，从狭缝开口端到封闭端的长度不同；各反射隔声单元的狭缝开口均位于反射隔声结构层朝向胶合板的一侧。/n

【技术特征摘要】
1.具有调控声波反射的轻型木结构隔声楼盖，从上到下包括胶合板、反射隔声结构层、实木格栅、石膏板，在实木格栅之间填充有保温棉，其特征是：反射隔声结构层由多块位于同一平面上的反射隔声单元拼装而成，每个反射隔声单元为等厚的扁平长方体，在扁平长方体内具有弯折的狭缝，狭缝的一端封闭，一端开口，其开口位于扁平长方体的表面；对于各反射隔声单元内的狭缝，从狭缝开口端到封闭端的长度不同；各反射隔声单元的狭缝开口均位于反射隔声结构层朝向胶合板的一侧。


2.如权利要求1所述的具有调控声波反射的轻型木结构隔声楼盖，其特征是：反射隔声结构层由多个反射隔声单元横向拼接组成；各反射隔声单元内的狭缝成形，包括上狭缝、下狭缝、把上狭缝与下狭缝在侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：付海燕，赵心悦，王正，吴晓莉，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32