木結(jié)構(gòu)墻體隔聲和樓板減振設(shè)計方法研究.pdf

1、木結(jié)構(gòu)建筑在我國歷史悠久，由于各種原因建國后未得到很好的發(fā)展。近年來，國外現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑進入我國，引起人們的廣泛關(guān)注?，F(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑以其獨特的性能在我國有著廣闊的發(fā)展前景，但不可否認地是一些現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑存在有墻體隔聲差和樓板振動大等問題，這些情況不一定與建筑技術(shù)和材料有關(guān)，有時是由設(shè)計規(guī)范、設(shè)計方法而造成的，改善這些方面的性能正是本論文的研究目的。 木結(jié)構(gòu)隔聲性能是木結(jié)構(gòu)建筑一項重要性能。以統(tǒng)計能量分析方法為基礎(chǔ)，首先給出了單

2、層墻板隔聲性能表達式，進而提出了雙層墻板隔聲性能的計算方法。通過分析了聲橋和吸聲層對墻體隔聲性能的影響對雙層墻體隔聲表達式進行了修正，提出了木結(jié)構(gòu)墻體隔聲性能的計算式。 通過實測值與計算值比較，證明二者有比較好的一致性，實測計權(quán)隔聲量與理論計權(quán)隔聲量相差在3dB以內(nèi)。計算表達式是用簡單函數(shù)表達，式中所涉及的參數(shù)賦值都是易于實測、查閱資料或簡單計算得到，具有較強工程適用性。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合木結(jié)構(gòu)建筑的特點，我們又對木結(jié)構(gòu)墻體隔聲表

3、達式進行了擴展，給出了帶門窗等構(gòu)件組合墻體的隔聲量預(yù)測公式。 在木結(jié)構(gòu)墻體實驗室測量中，發(fā)現(xiàn)影響木結(jié)構(gòu)墻體隔聲性能的因素有墻板的面密度、墻骨的規(guī)格和間距、吸聲層材料的容重和厚度。在木結(jié)構(gòu)墻體的設(shè)計和建造中，可以不考慮墻板放置方式。墻骨間距對共振頻率影響明顯，第一共振頻率(f0)計算表達式不僅要考慮了墻體兩墻面板的面密度和空氣層的厚度，而且還要考慮木墻骨的間距。在結(jié)構(gòu)安全的情況下，建議木結(jié)構(gòu)墻體采用木墻骨間距為400mm或600m

4、m，優(yōu)先使用600mm。 通過分析玻璃棉(GFB)對墻體隔聲的影響，認為GFB附加隔聲量不能簡單地以5dB以上來計算，必須要考慮GFB的容重和厚度計算附加隔聲量。不加保溫層的木結(jié)構(gòu)墻體計權(quán)隔聲量基本上在40dB以下，而加保溫層的木結(jié)構(gòu)墻體計權(quán)隔聲量基本上在40dB以上。按照我國住宅隔聲標(biāo)準(zhǔn)評定，本次試驗?zāi)窘Y(jié)構(gòu)外墻隔聲性能達到三級，基本上能滿足普通住宅要求。 木結(jié)構(gòu)墻體的f0一般都在100Hz以上，大約在125Hz左右，聲

5、橋頻率fB大約在150Hz左右，墻體限定頻率fl大約在630Hz左右。在測試頻率范圍內(nèi)木結(jié)構(gòu)隔聲曲線變化的特征是：在f0和fB之間，隔聲量按每倍頻大約18dB增加；在fB和fl之間，隔聲量按照每倍頻大約10dB增加；在fl和2000Hz左右，隔聲量按照每倍頻低于10dB增加；2000Hz以上到臨界頻率，隔聲量遞減。在實測結(jié)果的基礎(chǔ)上，初步提出了線連接木墻骨的內(nèi)墻體隔聲量Rw的表達式。 木結(jié)構(gòu)樓板振動性能是木結(jié)構(gòu)建筑又一項重要性能

6、。在國外研究者的成果和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，通過本論文的初步試驗第一次提出了我國輕型木樓板振動控制設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合本人研究經(jīng)驗和結(jié)論，第一次提出了我國輕型木樓板振動性能評價體系。理論推導(dǎo)了三種測試條件下的Etrue/Eapparent關(guān)系式發(fā)現(xiàn)，隨著跨深比的增加以及加載點越接近支點，木材的表觀彎曲模量越接近于純彎曲模量，得出了不同測試條件下的表觀彎曲模量和純彎曲模量關(guān)系式，便于在實際中兩個指標(biāo)量的轉(zhuǎn)化。 采用自由-自由橫向振動法分析了不同

7、產(chǎn)地和不同等級的動靜態(tài)彎曲模量和剪切模量的關(guān)系，認為在動態(tài)測試時最好使用面內(nèi)測試。給出了不同產(chǎn)地和等級下動態(tài)彎曲模量和靜態(tài)表觀彎曲模量的回歸方程及相關(guān)系數(shù)。由于靜態(tài)測試僅僅是在跨度區(qū)反映材料的性能，而動態(tài)測試法能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的足尺評價。與Ⅱc等級相比，動態(tài)測試法對Ⅰc等級和Ⅲc等級規(guī)格材進行較好的評價。 采用扭彎法預(yù)測了板動態(tài)彎曲模量、剪切模量，給出預(yù)測靜態(tài)彎曲模量、剪切模量的回歸方程，各相關(guān)系數(shù)均在0.9以上。通過對扭彎法

8、測試中夾緊狀態(tài)和測試跨度這些影響因素分析，隨著夾緊壓力和夾緊面積的增加，動態(tài)彎曲模量和剪切模量都有所增加。但是對動態(tài)剪切模量的影響低于動態(tài)彎曲模量。隨著跨度的減少，夾緊力對動態(tài)測試的影響就越大。建議在扭彎法測試中夾緊力單位面積壓力在69KPa以上，測試跨度為610mm。 輕型木樓板基本自振頻率在10Hz以上，重型木樓板基本自振頻率在10Hz以下。通過加拿大現(xiàn)行的木樓板減振設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)比較發(fā)現(xiàn)，單一的撓度標(biāo)準(zhǔn)并不能很好地起到改善木樓板

9、振動性能的作用，在木樓板減振設(shè)計上必須要使用雙指標(biāo)或雙指標(biāo)以上的設(shè)計體系。對木樓板振動性能評價指標(biāo)的設(shè)定，不僅要有靜態(tài)撓度，而且還要基本自振頻率，而以靜態(tài)撓度表現(xiàn)的樓板剛度又與其自振頻率有著一定的聯(lián)系。 橫撐和板條撐的出現(xiàn)顯著增加了樓板垂直于擱柵方向的剛度，加大了低階模態(tài)和高階模態(tài)間頻率間距。對于輕型樓板，跨度中部增加了橫撐后，峰值加速度、均方根加速度和峰值速度出現(xiàn)了顯著的下降，樓板的振動性能得到了改善；對于重型木樓板，橫撐和板

10、條撐的加入對樓板均方根加速度和峰值速度影響不明顯，反而會提高樓板的峰值加速度。盡管如此，重型木樓板的三個振動量值均小于輕型木樓板。 振動量三個指標(biāo)值(峰值加速度、峰值速度和均方根加速度)越低，樓板振動性能的改善程度越高。通過各個指標(biāo)因素的顯著性分析發(fā)現(xiàn)，峰值加速度最為顯著，其次是峰值速度，最后是均方根加速度。建議在木樓板評價體系中增加峰值加速度這一指標(biāo)。這一研究成果已經(jīng)在提出的木樓板振動性能評價體系中得到體現(xiàn)。 通過以上