木结构墙体隔声和楼板减振设计方法研究

论文摘要

木结构建筑在我国历史悠久，由于各种原因建国后未得到很好的发展。近年来，国外现代木结构建筑进入我国，引起人们的广泛关注。现代木结构建筑以其独特的性能在我国有着广阔的发展前景，但不可否认地是一些现代木结构建筑存在有墙体隔声差和楼板振动大等问题，这些情况不一定与建筑技术和材料有关，有时是由设计规范、设计方法而造成的，改善这些方面的性能正是本论文的研究目的。木结构隔声性能是木结构建筑一项重要性能。以统计能量分析方法为基础，首先给出了单层墙板隔声性能表达式，进而提出了双层墙板隔声性能的计算方法。通过分析了声桥和吸声层对墙体隔声性能的影响对双层墙体隔声表达式进行了修正，提出了木结构墙体隔声性能的计算式。通过实测值与计算值比较，证明二者有比较好的一致性，实测计权隔声量与理论计权隔声量相差在3dB以内。计算表达式是用简单函数表达，式中所涉及的参数赋值都是易于实测、查阅资料或简单计算得到，具有较强工程适用性。在此基础上，结合木结构建筑的特点，我们又对木结构墙体隔声表达式进行了扩展，给出了带门窗等构件组合墙体的隔声量预测公式。在木结构墙体实验室测量中，发现影响木结构墙体隔声性能的因素有墙板的面密度、墙骨的规格和间距、吸声层材料的容重和厚度。在木结构墙体的设计和建造中，可以不考虑墙板放置方式。墙骨间距对共振频率影响明显，第一共振频率（f0）计算表达式不仅要考虑了墙体两墙面板的面密度和空气层的厚度，而且还要考虑木墙骨的间距。在结构安全的情况下，建议木结构墙体采用木墙骨间距为400mm或600mm，优先使用600mm。通过分析玻璃棉（GFB）对墙体隔声的影响，认为GFB附加隔声量不能简单地以5dB以上来计算，必须要考虑GFB的容重和厚度计算附加隔声量。不加保温层的木结构墙体计权隔声量基本上在40dB以下，而加保温层的木结构墙体计权隔声量基本上在40dB以上。按照我国住宅隔声标准评定，本次试验木结构外墙隔声性能达到三级，基本上能满足普通住宅要求。木结构墙体的f0一般都在100Hz以上，大约在125Hz左右，声桥频率fB大约在150Hz左右，墙体限定频率·fl大约在630Hz左右。在测试频率范围内木结构隔声曲线变化的特征是：在f0和fB之间，隔声量按每倍频大约18dB增加；在fB和fl之间，隔声量按照每倍频大约10dB增加；在fl和2000Hz左右，隔声量按照每倍频低于10dB增加；2000Hz以上到临界频率，隔声量递减。在实测结果的基础上，初步提出了线连接木墙骨的内墙体隔声量Rw的表达式。木结构楼板振动性能是木结构建筑又一项重要性能。在国外研究者的成果和经验的

论文目录

摘要

Abstract

图表索引

第一章绪论

1 木结构建筑现状、前景及存在问题

1.1 我国木结构建筑现状

1.2 我国木结构建筑发展前景

1.3 目前制约我国木结构建筑发展的问题

2 基于振动引起的一些问题

2.1 墙体传声和楼板振动

2.2 噪声和振动对人的影响

3 建筑隔声研究进展

3.1 国外建筑隔声研究

3.2 国内建筑隔声研究

3.3 研究问题的提出

4 楼板减振设计方法研究进展

4.1 限定均布活载荷（UDL）挠度

4.2 限定集中载荷挠度

4.3 限定集中载荷挠度和脉冲峰值速度

4.4 限定基本频率和频率加权均方根加速度

4.5 限定基本自振频率

4.6 限定参数组合

4.7 现行楼板振动设计规范存在的问题

5 本论文的研究内容、目的和意义

参考文献

第二章建筑隔声研究的基本理论和方法

1 墙体隔声研究的基本理论

1.1 单层墙板的隔声与隔声质量定律

1.2 吻合效应

1.3 双层墙的隔声计算理论

1.4 构件尺寸对隔声量的影响

1.5 振动板声辐射对隔声量的影响

1.6 材料阻尼对隔声量的影响

2 墙体隔声性能的研究方法

2.1 波传递法

2.2 模态分析法

2.3 有限元法

2.4 统计能量分析法

参考文献

第三章木结构墙体隔声理论研究

1 木结构墙体隔声

2 木结构墙体的隔声理论

2.1 基本思路和假设条件

2.2 隔声理论的推导

2.3 振动频率低于基频时的隔声性能

2.4 分析与讨论

2.5 一些因素对隔声性能的影响

3 单层墙板及理想完全分离双层墙板结构墙体隔声表达式

3.1 单层结构墙体

3.2 理想完全分离双层结构墙体

参考文献

第四章木结构墙体隔声性能试验研究

1 实验室隔声测量基本原理

1.1 墙体隔声测量实验

1.2 墙体隔声实验室

1.3 隔声频率特性

2 不同墙体结构的隔声试验

2.1 试验思想

2.2 试验墙体选择

2.3 试验方法

3 结果与讨论

3.1 木墙骨规格对墙体隔声量的影响

3.2 墙骨间距对墙体隔声量的影响

3.3 保温层对墙体隔声量的影响

3.4 外墙板放置方式对墙体隔声量的影响

3.5 隔声回归模型的建立

4 结论

参考文献

第五章木结构墙体隔声模型的建立

1 木结构墙体隔声模型的建立

1.1 木结构墙体中声桥耦合作用的影响

1.2 吸声层对木结构墙体隔声性能的影响

1.3 木结构墙体隔声量计算表达式的提出

2 隔声性能计算表达式一些参数的确定

2.1 OSB弯曲刚度D

2.2 石膏板弯曲刚度D

3 隔声量计算表达式验证

3.1 内墙

3.2 外墙

4 门、窗对墙体隔声量的影响

5 结论

参考文献

第六章我国木楼板减振设计方法的初步提出

1 木楼板减振设计方法的提出的背景

2 正常行走行为下落步力的特征

2.1 脚后跟冲击试验模拟单足落步冲击

2.2 一个人连续行走产生的脚步动态冲击力

2.3 一群人连续行走产生的脚步动态冲击力

2.4 行走脚步冲击力特征研究总结

3 木楼板建造细节对木楼板的响应的影响

4 我国木楼板减振设计方法研究

4.1 实木锯材搁栅楼板基本情况及建造过程

4.2 测试参数的选择

4.3 主观评价方法

4.4 测试结果分析

5.我国木楼板减振设计方法的初步提出

6 设计方法中一些参数的确定

6.1 木楼板1kN静载挠度d

1'>6.2 木楼板基本自振频率f₁

参考文献

第七章木楼板结构材料性能的动态测试

1 引言

2 构件静态弯曲测试方法理论

2.1 现有静态弯曲测试方法的不足

2.2 表观弯曲弹性模量和纯弯曲弹性模量的关系

3 梁的弯曲和剪切模量动态测试

3.1 梁动态振动测试方法理论

3.2 动态测试方法

3.3 结果讨论

4 板的弯曲弹性模量、剪切模量动态测试理论

4.1 弯曲振动控制方程

4.2 扭转振动控制方程

5 板的弹性和剪切模量动态测试

5.1 动态测试方法

5.2 结果讨论

6 影响板动态测试的因素

6.1 夹紧状态

6.2 测试跨度

7 结论

参考文献

第八章木楼板加强附件对振动性能的影响

1 木楼板组成部件和加强附件

2 试验设计

3 性能测试方法

4 主观评价

5 结果讨论

6 结论

参考文献

第九章我国木楼板振动性能评价体系的建立

1 木楼板特点及其对振动测试的影响

2 测试内容与指标

3 静态集中荷载测试

3.1 测试范围

3.2 测试仪器

3.3 测试方法

3.4 可能的误差来源和注意事项

4 模态分析测试

4.1 参照标准和方法

4.2 测试仪器

4.3 测试方法

4.4 冲击激励测试方法

5 强迫振动测试

5.1 测试仪器

5.2 测试方法

6 评价标准的初步建立

参考文献

第十章木结构墙体隔声和楼板振动性能研究结论与展望

1 主要结论

1.1 木结构墙体隔声

1.2 木结构楼板振动

2 今后拟进行的工作

2.1 木结构墙体隔声

2.2 木结构楼板振动

致谢

附录一

木结构墙体隔声和楼板减振设计方法研究

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