正交胶合木-混凝土组合楼盖及浮筑面层覆面后楼盖撞击声隔声性能简化计算方法技术

本发明专利技术公开了一种正交胶合木

【技术实现步骤摘要】
正交胶合木
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混凝土组合楼盖及浮筑面层覆面后楼盖撞击声隔声性能简化计算方法


[0001]本专利技术涉及装配式建筑楼盖撞击声隔声计算领域，具体涉及正交胶合木
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混凝土组合楼盖及浮筑面层覆面后楼盖撞击声隔声性能简化计算方法。

技术介绍

[0002]木材作为一种低碳且可持续的建筑材料越来越受欢迎，其中，正交胶合木作为一种新型的工程木材产品，由层压板正交胶合制成，具有比混凝土板更高的强度
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重量比。在当代多高层木结构建筑中，除了用作剪力墙外，正交胶合木板还常作为楼盖使用。然而，包括正交胶合木在内的众多木材产品，由于轻质特性，导致其低频隔声效果难以满足使用要求。
[0003]在木楼盖上方直接铺设隔音材料是一种提升楼盖撞击声隔声性能简单可行的方法，常见的隔音材料有定向刨花板和软木板等；除此之外，另一种提高木楼盖撞击声隔声性能的有效方案是增设浮筑面层，浮筑面层一般为木地板或木地板与木龙骨联用。通过在木楼盖与木地板之间设置弹性缓冲垫或形成空腔，可以有效隔离撞击声的传播。此外，在木楼盖下方安装吊顶也可以改善撞击隔声性能，吊顶结构中通常采用石膏板，石膏板吊顶和木楼盖之间还可设置空腔，并在空腔中填充吸音材料以进一步提高其隔声性能。
[0004]除了上述直接铺设隔音材料、覆面浮筑面层或设置吊顶等非结构构造外，采用组合楼盖也可以有效改善木楼盖的撞击声隔声性能。木
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混凝土组合结构起源于上世纪初，早期用于旧木结构的修复和加固。随着抗剪连接件与组合结构理论研究的不断深入，该种组合结构形式越来越趋于成熟。正交胶合木
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混凝土组合楼盖属于一种新型的组合结构形式，由于其在承载力、振动舒适度和耐火性能等诸多方面均优于纯木楼盖，在装配式建筑中应用前景广阔。通过在正交胶合木板上方采用混凝土板进行组合，使得正交胶合木
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混凝土组合楼盖的空气声隔声性能大幅提高，然而其撞击声隔声性能虽较纯木楼盖有所提高，但改善效果有限。在实际工程中使用时，多通过采用上述非结构构造，以明显改善正交胶合木
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混凝土组合楼盖的撞击声隔声性能，满足高撞击声隔声等级应用场景的功能需求。
[0005]针对不同结构构造的楼盖，根据现行国家标准《民用建筑隔声设计规范》GB 50118的规定，可采用实验室或现场测量的方法进行测试，获得全频段的规范化撞击声压级曲线，但试验需要专门的设备，测试周期长，且对环境噪声等条件有严格要求；测试完成后，再按照现行国家标准《建筑隔声评价标准》GB/T50121的规定，根据楼盖在100Hz
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3150Hz中心频率范围内各1/3倍频程的规范化撞击声压级得出计算规范化撞击声压级。由此可见，即使通过实测的方法，想要获得楼盖的撞击声隔声性能，门槛高、周期长、代价大。
[0006]与试验方法相对应的是，可采用理论计算方法获得木结构的隔声性能。目前，常采用的是统计能量分析法(SEA)，即通过能量守恒定律，分析研究结构各子系统的能量传递关联规律。《Applied Acoustics》2000年第61期223
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245页“Sound transmission through double leaf lightweight partitions part I:airborne sound”文章建立了双层墙体的
SEA分析模型，将龙骨设为结构耦合中的一个子系统，共6个子系统，分析结果表明，能量在子系统中传递的耦合损耗对结果有显著影响。大多数频率下，随着空腔层深度的增加，声压值计算误差逐渐减小，但仍有最大误差约+5dB。此外，机械耦合中的点连接模型(钉间距300mm)较线连接模型(钉间距30mm)的声压值计算误差更大，最大误差分别为+4.5dB和+1.5dB。《Applied acoustics》2003年第64期325
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341页“Non
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resonant sound transmission through double walls using statistical energy analysis”文章采用SEA分析了轻质双层隔墙的声音传递，模型共有5个子系统，并提出了一种修正的非谐振耦合损耗因子，分析结果表明，新理论模型较旧理论模型在全频段下的计算精度均有提高，尤其是中频段，最大误差由超过8dB缩小至5dB以内。《四川建筑科学研究》2006年第32卷第1期164
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166页“双层墙隔声量的SEA预测”文章考虑了不同频率下双层墙体的声音传递特性，在低频处，双层墙视为一个子系统，在中
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高频处，两层墙体视为两个独立的子系统，在全频带范围内，声压值计算误差<3dB。《Archives of acoustics》2021年第46卷第1期183
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194页“Study on sound transmission across a floating floor in a residential building by using SEA”文章介绍了浮筑楼板的隔声理论计算方法，共有6个子系统，考虑了声音通过龙骨传递和声音通过空腔传递两条传递路径，由于楼板的模态密度较低，频率<250Hz的声压理论计算值被低估了，误差约为
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10dB。
[0007]基于上述技术背景可知，现代木结构建筑中楼盖的隔声技术与方法种类繁多，主要有设置浮筑面层、吊顶、铺设隔音材料等，但楼盖撞击声隔声性能的显著改善，往往是多种构造措施与材料的综合利用。因此，具有良好撞击声隔声性能的楼盖往往其结构构造非常复杂。根据现有SEA理论研究背景可知，SEA法已较成熟的应用于简单的双层隔墙系统的隔声性能计算，但对于复杂楼盖的声学性能预测仍存在较大误差。随着楼盖隔声技术研究的不断深入，传统SEA模型中建立的子系统数量越来越多，导致楼盖隔声性能计算步骤多、计算量大、计算过程复杂，如不具备系统扎实的行业专门知识和技能，难以开展分析计算。
[0008]因此，针对工程中具有广阔应用前景的结构构造复杂的楼盖，亟需提出一种简化、高效，且预测结果准确的理论计算方法，对其撞击声隔声性能进行预测，以更好地开展隔声设计。

技术实现思路

[0009]本专利技术针对针对现有统计能量分析法计算具有复杂结构构造组合楼盖隔声性能时面临的计算量过大、效率低、预测误差大的问题，提供一种具有较高的预测精度和计算效率、可避免开展大量试验对参数进行优化，能节约了人力与财力的正交胶合木
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混凝土组合楼盖及浮筑面层覆面后楼盖撞击声隔声性能简化计算方法。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种正交胶合木
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混凝土组合楼盖及浮筑面层覆面后楼盖撞击声隔声性能简化计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0011]步骤一、根据正交胶合木
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混凝土组合楼盖及浮筑面层覆面后楼盖的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正交胶合木
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混凝土组合楼盖及其浮筑面层覆面后楼盖撞击声隔声性能简化计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、根据正交胶合木
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混凝土组合楼盖及浮筑面层覆面后楼盖的基本特征确定最少子系统个数，得到最简化统计能量分析模型，对共振路径上的相邻子系统进行合并；步骤二、基于步骤一得到的最简化统计能量分析模型，分析声音主要传递路径，忽略结构侧向传声、结构反射传声等次要声传递路径；步骤三、基于步骤一和步骤二构建统计能量分析矩阵，统计能量分析矩阵表达如下：式中：W
in
为输入的能量，单位J；ω为系统固有频率，单位rad/s；E
i
为子系统i的能量，单位J；η
ij
为能量从子系统i传递到子系统j的耦合损耗因子；η
i
为子系统i的总损耗因子。2.根据权利要求1所述的正交胶合木
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混凝土组合楼盖及浮筑面层覆面后楼盖撞击声隔声性能简化计算方法，其特征在于：计算接受室的撞击声压级L
p
，步骤如下：步骤1、对于无空腔层的楼盖系统，接受室的撞击声压级L
p
的计算公式如下：式中：P7为接收室的声压值，单位Pa；P0为参考声压值，单位Pa；式中：x,y和z分别为每个能量传递路径的中间子系统编号；式中：V7为接收室的体积，单位m3；ρ0为空气的密度，单位kg/m3；c0为声音在空气中的传播速度，单位m/s；步骤2、对于有空腔层的楼盖系统，考虑谐振路径与非谐振路径的叠加效应，接受室的撞击声压级L
p
的计算公式如下：式中：L
p,non
为通过空腔的非共振声压级；L
p,res
为通过空腔的共振声压级；f为声音频率，单位Hz；f
c
为楼盖的临界频率，单位Hz；
式中：C
L
为楼盖的纵波速度，单位m/s；h
B
为楼盖的厚度，单位m；式中：ρ
B
为楼盖的等效密度，单位kg/m3；E
B
为楼盖的等效弹性模量，单位Pa；μ
B
为楼盖的泊松比。3.根据权利要求2所述的正交胶合木
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混凝土组合楼盖及浮筑面层覆面后楼盖撞击声隔声性能简化计算方法，其特征在于：计算楼盖子系统的总损耗因子η
i
，步骤如下：(1)判断楼盖子系统的声音总损耗特征；(2)在子系统为空腔层的情况下，总损耗因子η
i
的计算公式如下：...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳孔，包英威，邱国荣，戴长路，陆伟东，赵慧，徐超，孙克平，
申请(专利权)人：中建三局科创产业发展有限公司，
类型：发明
国别省市：