淺議裝配式住宅建筑樓板撞擊聲的隔離

陳梅清，程亮，馮苗鋒

（1.中船第九設(shè)計研究院工程有限公司，上海 200090；2.上海紫寶住宅工業(yè)有限公司，上海 201107）

在住宅建筑的設(shè)計與建造過程中，樓板撞擊聲的隔離是難以處理的隔聲問題之一。撞擊振動具有作用時間短、振動沖擊能量大、頻率分量豐富的特點。當樓板承受諸如腳步、物體墜落、拖拉等沖擊時，振動將在建筑構(gòu)件及其連接結(jié)構(gòu)內(nèi)傳遞，只要固體構(gòu)件是連在一起的，振動就會傳遞很遠，最后通過墻體、頂棚和地面等的振動形成結(jié)構(gòu)噪聲。

2022 年6 月起施行的《噪聲污染防治法》對住宅建筑的噪聲控制提出了較高的要求。例如，第六十七條中規(guī)定，新建居民住房的房地產(chǎn)開發(fā)經(jīng)營者應(yīng)當在買賣合同中明確住房的共用設(shè)施設(shè)備位置和建筑隔聲情況；第八十三條中規(guī)定，違反本法規(guī)定，有下列行為之一，由縣級以上地方人民政府房產(chǎn)管理部門責(zé)令改正，處一萬元以上五萬元以下的罰款；拒不改正的，責(zé)令暫停銷售?！对肼曃廴痉乐畏ā穼⒆≌ㄖ母袈暻闆r擺到了決定住房能否銷售的重要位置，這無疑將對樓板隔聲技術(shù)的推廣和使用產(chǎn)生極大的促進作用。同時，隨著我國全面推廣裝配式建筑，并提高建筑工程的標準和質(zhì)量，也對住宅建筑樓板撞擊聲隔聲技術(shù)的發(fā)展提出了更加明確的要求。

本文通過分析軟件計算和項目現(xiàn)場測量得到樓板撞擊聲數(shù)據(jù)，討論當前裝配式住宅建筑中一些常見的樓板隔聲措施，并介紹一些可供選擇的樓板撞擊聲改善做法和技術(shù)措施。

1 樓板撞擊聲隔聲的標準要求

在國內(nèi)外施行的各類綠色建筑標準、健康建筑標準和住宅建筑設(shè)計標準中，均有樓板撞擊聲隔聲性能的相關(guān)要求。英國、美國、德國等國家對住宅分戶樓板撞擊聲隔聲性能的要求普遍較高。

我國《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范》（GB 50118—2010）中[1]，以計權(quán)規(guī)范化撞擊聲壓級Ln,w作為實驗室測量分戶樓板構(gòu)件撞擊聲隔聲性能的單值評價量，可供建筑設(shè)計師隔聲設(shè)計選材使用；以計權(quán)標準化撞擊聲壓級L'nT,w作為現(xiàn)場測量分戶樓板構(gòu)件撞擊聲隔聲性能的單值評價量，是住宅建成并完成地面裝修后實際要達到的值。該標準制定時考慮到我國經(jīng)濟和建筑技術(shù)發(fā)展的實際情況、發(fā)展趨勢和住戶的反應(yīng)，并綜合考慮了國內(nèi)商品房和保障性住房等住宅的不同特點和供給原則。以現(xiàn)場測量的計權(quán)標準化撞擊聲壓級L'nT,w為例，《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范》（GB 50118—2010）規(guī)定，一般性住宅臥室、起居室的分戶樓板L'nT,w≤75dB；高要求住宅的分戶樓板L'nT,w≤65dB。

為了適應(yīng)近年來社會經(jīng)濟和建筑技術(shù)的發(fā)展形勢，自2018 年起，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部啟動了對《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范》（GB 50118—2010）的修訂工作，并于2019 年發(fā)布了修訂版的征求意見稿[2]。根據(jù)近年來綠色建筑、高品質(zhì)住宅推行的實踐，特別是住宅建筑即將推行全裝修交房的情況下，提高分戶樓板構(gòu)件撞擊聲隔聲性能在技術(shù)上是可行的，對建筑成本的影響幅度也不大。因此在修訂版征求意見稿中，主要房間樓板撞擊聲隔聲性能指標均更為嚴格。樓板撞擊聲隔聲標準較修訂前提高了5dB：一般性住宅臥室、起居室的分戶樓板L'nT,w≤70dB；高要求住宅的分戶樓板L'nT,w≤60dB，而且修訂版的征求意見稿中將此條作為強制條文執(zhí)行。

2 裝配式住宅建筑樓板撞擊聲的計算和實測分析

2.1 光裸疊合樓板撞擊聲的計算分析

裝配式住宅建筑的樓板系統(tǒng)通常由預(yù)制鋼砼板和現(xiàn)澆混凝土層組合構(gòu)成，預(yù)制鋼砼板上的桁架式格構(gòu)鋼筋伸入現(xiàn)澆層中，被稱為混凝土疊合樓板[3,4]。該類樓板系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置示意圖見圖1。

圖1 裝配式住宅建筑樓板結(jié)構(gòu)示意圖

采用Marshall Day Acoustics 公司研發(fā)的INSUL v8.0 隔聲計算軟件對典型的混凝土疊合樓板系統(tǒng)的撞擊聲壓級進行模擬計算，可用以進行樓板撞擊聲改善值的對照評估。根據(jù)與測試數(shù)據(jù)的大量比較可知，該方法計算隔聲量模擬值的誤差在±3dB 以內(nèi)，具有較好的計算精度。

不考慮裝修面層，光裸疊合樓板系統(tǒng)的具體做法為：60mm 預(yù)制鋼砼板+80mm 現(xiàn)澆混凝土層+10mm水泥砂漿找平層，即總厚度為150mm 的混凝土疊合樓板。經(jīng)計算，光裸疊合樓板的計權(quán)規(guī)范化撞擊聲壓級為79dB?？梢姡饴惘B合樓板的撞擊聲不能滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求，應(yīng)結(jié)合裝修措施予以改善。軟件計算得出的三分之一倍頻程撞擊聲壓級曲線見圖2。

圖2 軟件計算得出的三分之一倍頻程撞擊聲壓級曲線圖

2.2 全裝修疊合樓板撞擊聲的實測分析

2.2.1 簡單保溫層（無龍骨）地面

在工程實踐中，出于成本控制上的考慮，一些項目的分戶樓板并沒有特別做過撞擊聲隔聲處理，僅鋪設(shè)了比較輕質(zhì)、多孔的保溫層，而且未設(shè)置龍骨?？晒﹨⒖嫉暮唵伪貙樱o龍骨）地面做法為：結(jié)構(gòu)樓板（含找平層）+10mm 聚丙烯保溫板+30mm 石膏自流平砂漿（固定層及面層）。

此類樓板實測的三分之一倍頻程標準化撞擊聲壓級曲線見圖3。測量的計權(quán)標準化撞擊聲壓級為74dB，從實測情況來看，結(jié)果并不理想。可能的原因包括：測試時地板或地磚還沒有鋪裝，面層太硬以致樓板打擊器產(chǎn)生了較高的噪聲；聚丙烯保溫板本身不是高彈性材料，而且鋪設(shè)厚度太薄被壓實；施工質(zhì)量控制不到位，砂漿面層與樓板或墻板之間產(chǎn)生了剛性連接，導(dǎo)致“聲橋”出現(xiàn)等。這些問題應(yīng)受到建筑設(shè)計師和施工方的重視。

圖3 聚丙烯保溫層樓板實測三分之一倍頻程標準化撞擊聲壓級曲線圖

2.2.2 地暖保溫層（有龍骨）地面

裝配式住宅建筑內(nèi)裝中常用地暖保溫地面，地暖管內(nèi)嵌在保溫層中，并以輕鋼龍骨或木龍骨作為保護層和面層的支撐結(jié)構(gòu)。可供參考的地暖保溫層（有龍骨）地面做法為：混凝土疊合樓板+40mm 擠塑聚苯乙烯板（XPS 板）保溫（內(nèi)嵌地暖管及木龍骨）+20mm 水泥纖維護面板+地板/地磚。此類樓板的現(xiàn)場施工照片見圖4。

圖4 樓板的現(xiàn)場施工圖

該樓板實測的三分之一倍頻程標準化撞擊聲壓級曲線見圖5。測量的計權(quán)標準化撞擊聲壓級為67dB，對照現(xiàn)行國標，可滿足住宅一般性要求，但較之住宅高性能要求有2dB 的差距。由于測試時地板面層還沒有施工，對測試結(jié)果產(chǎn)生了一定的不利影響。根據(jù)現(xiàn)場觀察，造成此類樓板撞擊聲隔聲量不高的主要原因是：用來支撐地暖保溫結(jié)構(gòu)的木龍骨在水泥纖維板和結(jié)構(gòu)樓板之間形成了剛性連接且龍骨排布較密，地面的振動通過龍骨直接傳導(dǎo)，降低了撞擊聲隔聲性能。

圖5 地暖保溫層樓板實測三分之一倍頻程標準化撞擊聲壓級曲線圖

2.2.3 模塊化架空復(fù)合地板

模塊化架空復(fù)合地板系統(tǒng)經(jīng)常被用于高品質(zhì)的裝配式住宅建筑中。由于其采用預(yù)制模塊在現(xiàn)場組合安裝，全部是干法作業(yè)，因此具有性能優(yōu)良、集成化高、施工便捷、自重荷載小、易于改造維護等優(yōu)點[5]。可供參考的裝配式模塊化架空復(fù)合地板做法為：60mm 預(yù)制鋼砼板+80mm 現(xiàn)澆混凝土層+10mm 水泥砂漿找平層+模塊化架空裝修面層（內(nèi)含地暖水管、暖風(fēng)管道等）。樓板系統(tǒng)的安裝節(jié)點示意圖見圖6。

該樓板系統(tǒng)實測的三分之一倍頻程標準化撞擊聲壓級曲線見圖7。測量的計權(quán)標準化撞擊聲壓級為56dB，優(yōu)于現(xiàn)行國標的住宅高性能要求，說明模塊化架空復(fù)合地板系統(tǒng)具有良好的撞擊聲隔聲性能。該系統(tǒng)需要注意的是地腳組件與樓面之間應(yīng)采用彈性體連接。

圖6 模塊化架空復(fù)合地板安裝節(jié)點圖

圖7 模塊化架空復(fù)合地板實測三分之一倍頻程標準化撞擊聲壓級曲線圖

3 裝配式住宅建筑浮筑樓板改進措施

3.1 浮筑樓板隔振原理簡介

浮筑樓板是指使用彈簧或與彈簧效果類似的彈性墊層，在其上面再澆筑保護層及附面層，使樓板與原結(jié)構(gòu)地面分離開[6]。浮筑樓板被廣泛應(yīng)用于樓板撞擊聲隔聲處理，其撞擊聲改善值可用以下公式估算：

式中，ΔL為撞擊聲改善值，dB；f0為面層與墊層組成的彈性系統(tǒng)共振頻率，Hz；f為噪聲頻率，Hz；E為墊層材料的彈性模量，kg/cm2；d為墊層材料的厚度，cm；m為面層材料的面密度，kg/m2。

樓板和下面支撐的彈性墊層構(gòu)成了一個彈性系統(tǒng)，從公式中可以看出，對于固定的f，f0越小，撞擊聲改善值ΔL就越大。所以，浮筑樓板一般的隔振規(guī)律是：澆筑的面板越重、墊層彈性越好、厚度越大，隔振效果就越好。壓縮后的墊層必須處于彈性范圍內(nèi)，如果墊層被壓實而失去回彈性，將失去減振效果。因此，墊層彈性材料的選取對于浮筑樓板的隔振效果具有至關(guān)重要的作用。

3.2 用于裝配式住宅建筑的高性能浮筑樓板彈性材料

浮筑樓板中的彈性墊層除了采用傳統(tǒng)的XPS 板、高質(zhì)量離心玻璃棉板外，還有一些能將保溫功能和隔聲功能融合，施工簡單、環(huán)境友好、經(jīng)濟性好的彈性材料，可供裝配式住宅建筑選擇應(yīng)用[7-9]。特別是對于只鋪設(shè)簡單保溫層的樓板結(jié)構(gòu)，可使樓板撞擊聲隔聲性能取得明顯改善。

（1）發(fā)泡橡膠隔振墊，以橡膠為基材，添加發(fā)泡劑、阻燃劑等，材料內(nèi)部大量彈性微閉孔可吸收撞擊、振動能量和傳統(tǒng)橡膠材料相比更輕質(zhì)、強度更高。厚度為10mm 的發(fā)泡橡膠隔振墊的計權(quán)撞擊聲壓級改善量可達到19dB。

（2）聚氨酯混合材料隔振墊是以聚氨酯混合軟木顆粒構(gòu)成的彈性材料，具有良好的撞擊聲隔聲性能，可以結(jié)合地暖或保溫材料使用，具有一定的保溫性能。厚度為6mm 的聚氨酯混合材料隔振墊的計權(quán)撞擊聲壓級改善量為18dB。

發(fā)泡橡膠隔振墊、聚氨酯混合材料隔振墊見圖8。

圖8 發(fā)泡橡膠隔振墊、聚氨酯混合材料隔振墊圖

4 結(jié)語

本文簡要介紹了目前法律法規(guī)和國家標準中對樓板撞擊聲隔聲性能的最新要求，通過軟件計算和項目現(xiàn)場聲學(xué)測試的方法，分析裝配式住宅建筑中的光裸混凝土疊合樓板、簡單保溫層（無龍骨）地面、地暖保溫層（有龍骨）地面、模塊化架空復(fù)合地板的隔聲性能。在此基礎(chǔ)上，介紹了一些可以增加裝配式住宅建筑樓板撞擊聲隔聲量的高性能彈性材料，對于從事裝配式住宅建筑的工程設(shè)計人員具有一定的參考價值。