膜結(jié)構(gòu)建筑聲學設(shè)計通常集中圍繞兩方面的聲學品質(zhì)進行。第一,如何屏蔽外部噪聲對建筑內(nèi)部的影響;第二,建筑內(nèi)部輪廓對回聲作用與混響時間影響。噪聲與回聲需要考慮的因素截然不同,但兩者必須同時考慮,并評價建筑聲環(huán)境綜合品質(zhì)。
1.內(nèi)部回聲
回聲時間與建筑內(nèi)部體積成正比,與內(nèi)表面吸聲率成反比。好的語音品質(zhì)要求回聲時間短,從而避免聲波間的相互干擾,這對小型會議室一般不會有困難,但大型閉合的建筑空間有效解決這一問題非常困難,如體育館、室內(nèi)田徑場、水上活動中心、體育場等。
降噪系數(shù)(NRC)可非常方便的表征建筑膜吸聲率。一般膜屋頂或頂棚對63H2以下低頻噪聲是透明無阻的,此頻段聲波的回聲可很好控制。因此如下圖a所示給出了美國化學織物公司(Chemfab)PTFE聲學襯膜對63Hz以上八度音不同波段中心頻率的噪聲降低系數(shù)(吸聲系數(shù))NRC為0.65。圖b所示為PTFE單層膜、雙層膜和單、雙層玻璃的隔聲比較。
大型膜結(jié)構(gòu)建筑或有特殊要求的膜結(jié)構(gòu)建筑空間,可采用增加吸聲內(nèi)襯膜設(shè)計方案。組合膜屋頂、頂棚的降噪系數(shù)顯著高于單層覆蓋膜的降噪系數(shù),襯膜吸聲量占絕大部分,而普通鍍膜涂層的光面膜吸聲量很小。聲學內(nèi)襯膜可顯著降低建筑內(nèi)部空間回聲,具有比一般鍍膜玻璃硬表面更優(yōu)異的吸聲率。
美國Chemfab公司的(PTFE/GF膜)已被廣泛應(yīng)用于許多大型建筑里進行建筑回聲問題處理,包括膜結(jié)構(gòu)建筑和傳統(tǒng)建筑。其他廠家PTFE內(nèi)膜也具有相似的性質(zhì)和應(yīng)用領(lǐng)域,如美國TaconicSolusTM,400SWL、500SGL,日本中興化成的FGT-250, 德國Du-raskinTM B18909、B18656。另外,還有價格較低,但仍具有較高吸聲系數(shù)的PVC內(nèi)膜。
根據(jù)建筑設(shè)計的總體規(guī)劃、功能、經(jīng)濟預算,選擇最優(yōu)性價比的膜設(shè)計方案:
1)雙層膜方案。PVC外膜加PVC內(nèi)膜、PTFE外膜加PVC內(nèi)膜、PTFEE外膜加PTFE內(nèi)膜,內(nèi)襯膜主要控制吸聲指標,外膜以建筑耐久性、結(jié)構(gòu)性為主。
2) 雙層膜加隔聲層方案。注意隔聲材料與隔熱保溫材料兼容性,以及與透光率的協(xié)調(diào)。
3) PTFE、PVC單層膜方案。
2.外部噪聲隔離
首先考慮膜結(jié)構(gòu)的朝向和位置,以便最大限度地降低噪聲滲人。除建筑物的位置外還應(yīng)考慮隔聲設(shè)施的設(shè)計,以降低地面?zhèn)鬏數(shù)某R娫肼暎⒃肼曉春徒Y(jié)構(gòu)隔開。一般情況下,將聲源與建筑物之間的距離每增加一倍,噪聲降低6dB,而利用灌木叢屏障噪聲只能降低0.4dB,以至可以忽略不計。
增加膜的層數(shù)、控制夾層厚度以及必要時在膜層上附重都是提高降噪效果的可用方法。需要仔細考慮膜結(jié)構(gòu)的連接技術(shù),確保其密閉性,降低通過空氣傳播的噪聲從縫隙中滲人的 可能性。要同時保證在采取這些措施時不應(yīng)使建筑物的熱工性能受到影響。與大多數(shù)建筑聲學的處理一樣,將配套設(shè)施和其他噪聲源發(fā)出的噪聲從結(jié)構(gòu)中分離是十分重要的。最后,室內(nèi)吸聲面的認真設(shè)計也很重要,因為吸聲技術(shù)有助于減弱室內(nèi)背景噪聲的影響。