隔声屏障（隔声的设施）

隔声屏障

隔声的设施

隔声屏障（sound insulation screen）是一个隔声设施。它为了遮挡声源和接收者之间直达声，在声源和接收者之间插入一个设施，使声波传播有一个显著的附加衰减，从而减弱接收者所在的一定区域内的噪声影响。

随着我国车辆的急剧增加和道路交通的快速发展，道路噪声影响日益严重，提高隔声屏障降噪性能的研究成为重点。

中文名	隔声屏障
外文名	Sound Insulation Screen
原理	声源和接收者之间直达声
分类	普通、阻性、微孔板、复合式
效果	隔声设施
选用原则	降噪效果好、结构安全、经济等

定义

在声源和接收点之间,垂直插入一个有足够面密度的密实材料壁板或墙壁,使声波在传递中有一个显著的附加衰减,这样的“障碍物”即称声屏障。

作用

隔声屏障的作用就是阻止直接声的传播,隔离透射声、并使反射声有足够的衰减。因此,声屏障的隔声衰减也就是利用声波反射原理设计建筑的。声波(噪声)在传播途中,若遇到障碍物(声屏障)时,会发生反射,于是在障碍物背后的一定距离范围内形成了“声影区”,其区域的大小取决于声音的大小(即频率),从这一点看出,声屏障隔声衰减与各个中心频率值有密切关系。

从图中可以看出,由于高频声声影区大,波长短,所以最容易被阻挡,其次是中频声、而在声屏障后面形成的声影区中所产生的低频声,由于波长长,尽在屏障周围盘旋,它最容易绕射过去,因此对周围的环境还是会产生一定的影响,所以声屏障对其低频噪声的影响隔声效果是较差的,经实测证明:声屏障对于频率在250Hz以下的低频声的隔声衰减不明显,但是对中、高频声隔声衰减效果较好。

声屏障对不同频率的效应

隔声特性

声音的频率增加一倍，屏障的降噪量增加3分贝。屏障的高度加倍，其减噪量增加6分贝。如果接收点从远场移近到和声源到屏障的距离相等的地方，各频率的降噪量均增加3分贝。如果声源和接收点的距离以及屏障的高度都是固定的，屏障位于声源和接收点之间的中间位置时，其降噪量最小。所以设立屏障的最佳位置是接近声源或接近接收点。

减噪量计算

噪声在传播过程中遇到障碍物时，若障碍物的尺寸远大于声波波长，大部分声能被反射，一部分发生衍射，而透射声的影响可以忽略不计。通常，声屏障的隔声效果可以采用减噪量来表示。

在声源S和接收点R之间插入一个声屏障，设声屏障无限长，其后形成一个声影区。声影区的减噪量与噪声波长、声源和接收点之间的距离等因素有关，引入参量菲涅耳数N，估算隔声屏障的减噪量：

N=2δ/λ;δ=(α+b)-(r+d)

δ为有屏障和无屏障时声源到接收点之间的最短距离之差；λ为声波波长。

在半自由声场（如室外开阔地）中，声屏障的减噪量RN与N的关系表：

声屏障的减噪量RN与N的关系表

N	-0.1	-0.01	0	0.1	0.5	1	2	3	5
RN/dB	2	4	5	7	11	13	16	17	21

当N为正值时，用波的衍射理论和边缘的近场修正，可以得到声屏障的减噪量近似计算公式：

声屏障的减噪量近似计算公式

由上式可知，当N趋近于0时，RN近似于5dB,也就是说，当屏障的高度接近声源和接收点的高度时，还有5dB的减噪量。

N为负值时,表示屏障未遮挡声源和接收点之间的直达声，这时最大降噪效果为5分贝。N值增加,降噪量随之增加，但实测最大降噪量为24分贝。所使用的屏障材料，应使各频率隔声量比无限长屏障的隔声量高6分贝以上。

如果声源和接收者都在地平面上，声源和屏障之间的距离为r，接收者和屏障之间的距离为d，屏障的高度为h，并且满足d>=r>=h，则屏障的降噪量为：

屏障的降噪量

对于点声源，屏宽比屏高大出5倍以上，就可近似作为无限长屏障处理。

在室内（相当于半混响声场），屏障的减噪量与声源的性质以及室内的房间常数等因素有关。对于混响声场，并且接受点在声源的远场范围内的情况，声屏障没有减噪效果。因此，如果在室内设置声屏障，应要求室内具有较高的声吸收，减小室内混响，从而使声屏障获得较好的减噪效果。

室外的声屏障一般采用砖或混凝土结构，室内的声屏障可用钢板、木板、塑料板或石膏板等结构，板式声屏障可用0.5-1.0mm厚的钢板附加阻尼层和吸声层构成；帘幕式隔声屏障可用人造革护面中间附加柔软纤维材料构成。

结构

室外的隔声屏障一般采用砖或混凝土结构，室内的隔声屏障引用钢板、木板，PMMA/POLYCARBONATE SHEET塑料扳、石膏板和泡沫铝等结构。隔声屏障主要由钢结构立柱和吸隔声屏板两部分组成，立柱是隔声屏障的主要受力构件，它通过螺栓或焊接固定在道路防撞墙或轨道边的预埋钢板上；吸隔声板是主要的隔声吸声构件，它通过高强弹簧卡子将其固定在H型立柱槽内，形成声屏障。隔声屏障的设计已较为充分地考虑了高架高速道路、城市轻轨、地铁的风载、交通车辆的撞击安全和全天候的露天防腐问题。它外形美观大方，制作精致，运输、安装方便，造价低，使用寿命长，特别适用于高架高速道路和城市轻轨、地铁的防噪声使用，是现代化城市最理想的隔声降噪设施。

隔声屏障高度在1m一5m间，覆盖有效区域平均降噪达10～15dB(125Hz～4000Hz，1/3倍频程)，最高达20dB。一般来讲，隔声屏障越高，或离隔声屏障越远，降噪效果就越好。

分类

根据材质分，主要有：全金属隔声屏障、全玻璃钢隔声屏障、耐力板（PC）全透明隔声屏障、高强水泥隔声屏障、水泥木屑隔声屏障等；

根据轮廓形式分，主要有：直立隔声屏障、直立小弧隔声屏障、全封闭隔声屏障；

根据组合形式分，主要有：全透明隔声屏障、全不透明隔声屏障、吸隔声板与透明材料组合型隔声屏障；

根据面板形式分，主要有：波浪板、百叶板、平板穿孔型隔声屏障。

隔声屏障常见的四种类型分别是，阻性声屏障，普通透明声屏障，微孔板透明声屏障以及复合式声屏障。

阻性隔声屏障

阻性隔声屏障由前板，后板，侧板构成一个封闭的箱式结构，形成一个模块化单元。前板为穿孔率为穿孔率25%的镀锌钢板，后板和侧板为不穿孔的镀锌钢板，（从美观角度考虑，也可用彩色钢板）。两层板之间内填防潮离心玻璃棉板，吸声材料用聚氟乙烯薄膜覆盖。立柱为12#工字钢，柱间距2m。立柱插于钢筋混凝土的基础内。将标准板插入工字钢之间，用紧固件加以固定，安装，维修，更换极为简便。

普通透明隔声屏障

普通透明隔声屏障采用透明的聚碳酸酯板（又称PC板），因为是透明，隔声屏障的景观感较好，比较容易溶入周围的环境。颜色可选。

微孔板透明隔声屏障

微孔板透明隔声屏障有2层，它应用了微孔吸声原理，在1层聚碳酸酯板上穿许多直径为0.8mm的小孔，穿孔率1%。另一层聚碳酸酯板不穿孔，两层板之间的间距为100mm。它相当于一个单层微孔吸声结构，解决了吸声和透明之间的矛盾。由于声波的作用，微孔并不会被灰尘堵塞。

复合式隔声屏障

复合式隔声屏障

复合式隔声屏障兼有透明和不透明隔声屏障的优点。它的一半是阻性隔声屏障，另一半是透明隔声屏障，由两者复合而成。以上4种隔声屏障的高度可根据设计要求自由组合，亦可根据需求定制路屏。

选用原则

隔声屏障材料选用总的原则是降噪效果性能良好、结构安全可靠、材料价格经济、安装成本低、经久耐用、使用寿命长、景观协调、美观大方等方面。具体说明如下：

（1）隔声量大：平均隔声量应不小于35dB；

（2）吸声系数高：平均吸声系数应不小于0.84；

（3）耐侯耐久性：产品应具有耐水性、耐热性、抗紫外线、不会因雨水温度变化引起降低性能或品质异常。产品采用铝合金卷板、镀锌卷板、玻璃棉、H钢立柱表面镀锌外理防腐年限在15年以上。

（4）美观：可选择多种色彩和造型进行组合，与周围环境协调，形成亮丽风景线。

（5）经济：装配式施工，提高工作效率，缩短施工时间，可节省施工费及人工费。

（6）方便：与其它制品并行安装，易维修，更新方便。

（7）轻便：吸音板系列产品具有自重轻特点，可减轻高架轻轨、高架路的承重负荷，可降低结构造价。

（8）防火：采用超细玻璃棉，由于其熔点高，不可燃，完全满足环保和防火规范的要求。

（9）高强度：结合我国各地区不同的气候条件，在结构设计时充分考虚风荷载。通过生产线压制凹槽增加强度。

（10）防水、防尘：材料设计时充分考虑防水、防尘，在扬尘或淋雨环境中其吸声性能不受影响，构造中已设置排尘排水措施，避免构件内部积水。微穿孔共振空腔吸声在淋雨环境中吸声性能不受影响，针对中低频降噪特别明显。

（11）耐用：产品设计已充分地考虑了道路的风载、交通车辆的撞击安全和全气假的露天防腐。产品采用铝合金卷板、镀锌卷板、玻璃棉、H钢立柱表面镀锌处理。在质保期内不腐蚀、不变型、吸声、隔声效果不降低。

应用范围

隔声屏障主要用于铁路和公路沿线，

隔声屏障主要用于高速公路、高架复合道路、城市轻轨地铁等交通市政设施中的隔声降噪、控制交通噪声对附近城市区域的影响，也可用于工厂和其它噪声源的隔声降噪。

隔声屏障分为纯隔声的反射型声屏障，和吸声与隔声相结合的复合型声屏障，后者是更为有效的隔声做法。大多数的隔声屏障都选用吸声和隔声混合型的产品，该型产品的特点是对道路噪声的产生和传递特征有针对性地控制。如汽车与道路摩擦声或机车与轨道摩擦声在道路下部，声音有通过屏体上部绕射的特征，所以在设计上采用上下吸声，中间隔声的结构，这样可以有效地减弱噪声的绕射；隔声屏障的中间使用透明的反射型隔声板，能有效地中断声波的传播途径；同时也为司机和居民提供一个开阔的视野环境。建筑声学领域，通过声学治理，控制混响时间及室内声环境，满足专业场馆要求。

注意事项

公路声屏障安装注意事项

公路声屏障按照国家相关的检验标准进行材料、强度、工艺等方面进行现场检查。检查声屏障安装质量及外观尺寸和效果，依照《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1—2004）环境保护中声屏障质量标准进行质检。具体说明如下：

（1）基础的埋置深度、材料质量符合设计要求。

（2）金属立柱的规格、材质不应低于设计要求。

（3）所使用的焊接材料和紧固件必须符合设计要求和现行标准的规定。焊接不得有裂纹、未熔合、夹渣和未填满弧坑缺陷。

（4）金属立柱、联接件和声屏障屏体在发运装卸车时，应采取可靠措施防止构件运输途中变形或损坏防腐处理层。严禁安装变形的构件。

（5）固定螺栓紧固，位置正确，数量符合设计要求，封头平整无蜂窝、麻面。

（6）屏体与基础的联接缝要密实，符合设计要求。

隔声屏障

铁路、轻轨声屏障安装注意事项

铁路、轻轨声屏障除公路声屏障安装时提到的注意事项外，还应注意声屏障工程与轨道交通特殊要求的协调，声屏障基础及屏体安装相关的质量应符合《铁路轨道工程质量检验评定标准》及《城市轨道交通工程质量验收标准》相关部分要求。

相关研究

为解决采用无机纤维类多孔吸声材料声屏障存在低频效果差的问题,开发了一种由微穿孔板、共振板、阻尼层加镀锌钢板组成的复合共振吸隔声屏障,并基于仿真分析和实验探讨了材料孔径、组合结构、使用环境等对新型复合共振吸隔声屏障的隔吸声性能的影响。该复合共振吸隔声屏障与常用材料相比,在成本基本相同的情况下,对变电站低频噪声的隔声和吸声性能均有了较大提高,并且材料更环保、耐腐蚀,便于施工和维护。

对带有隔声屏障的街道峡谷内流场和污染物浓度场进行了数值模拟,探讨了风速、隔声屏障高度及与建筑物间的距离对流场及污染物扩散的影响。街谷内由1个稳定的主涡及街角两侧隔声屏障所在区域的3个附属涡组成。隔声屏障改变了街谷底部的流型,提高了街谷内的x、y方向速度峰值,但在隔声屏障附近区域x方向速度场明显减弱,这也是污染物聚集原因之一。

参考资料

1.隔声屏障结构声学模拟、设计与性能优化应用研究·中国知网

2.复合共振吸隔声屏障设计与性能研究·中国知网

3.隔声屏障对街道峡谷污染物扩散的影响·中国知网