木結(jié)構(gòu)墻體隔聲和樓板減振設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、木結(jié)構(gòu)建筑在我國(guó)歷史悠久，由于各種原因建國(guó)后未得到很好的發(fā)展。近年來，國(guó)外現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)入我國(guó)，引起人們的廣泛關(guān)注?，F(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑以其獨(dú)特的性能在我國(guó)有著廣闊的發(fā)展前景，但不可否認(rèn)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(dòng)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(shí)是由設(shè)計(jì)規(guī)范、設(shè)計(jì)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(xiàng)重要性能。以統(tǒng)計(jì)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(dá)式，進(jìn)而提出了雙層墻板隔聲性能的計(jì)算方法。通過分析了聲橋和吸聲層對(duì)墻體隔聲性能的影響對(duì)雙層墻體隔聲表達(dá)式進(jìn)行了修正，提出了木結(jié)構(gòu)墻體隔聲性能的計(jì)算式。 通過實(shí)測(cè)值與計(jì)算值比較，證明二者有比較好的一致性，實(shí)測(cè)計(jì)權(quán)隔聲量與理論計(jì)權(quán)隔聲量相差在3dB以內(nèi)。計(jì)算表達(dá)式是用簡(jiǎn)單函數(shù)表達(dá)，式中所涉及的參數(shù)賦值都是易于實(shí)測(cè)、查閱資料或簡(jiǎn)單計(jì)算得到，具有較強(qiáng)工程適用性。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合木結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)，我們又對(duì)木結(jié)構(gòu)墻體隔聲表

3、達(dá)式進(jìn)行了擴(kuò)展，給出了帶門窗等構(gòu)件組合墻體的隔聲量預(yù)測(cè)公式。 在木結(jié)構(gòu)墻體實(shí)驗(yàn)室測(cè)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(jì)和建造中，可以不考慮墻板放置方式。墻骨間距對(duì)共振頻率影響明顯，第一共振頻率(f0)計(jì)算表達(dá)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(duì)墻體隔聲的影響，認(rèn)為GFB附加隔聲量不能簡(jiǎn)單地以5dB以上來計(jì)算，必須要考慮GFB的容重和厚度計(jì)算附加隔聲量。不加保溫層的木結(jié)構(gòu)墻體計(jì)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(jì)權(quán)隔聲量基本上在40dB以上。按照我國(guó)住宅隔聲標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定，本次試驗(yàn)?zāi)窘Y(jié)構(gòu)外墻隔聲性能達(dá)到三級(jí)，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(cè)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(shí)測(cè)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(dá)式。 木結(jié)構(gòu)樓板振動(dòng)性能是木結(jié)構(gòu)建筑又一項(xiàng)重要性能

6、。在國(guó)外研究者的成果和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過本論文的初步試驗(yàn)第一次提出了我國(guó)輕型木樓板振動(dòng)控制設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合本人研究經(jīng)驗(yàn)和結(jié)論，第一次提出了我國(guó)輕型木樓板振動(dòng)性能評(píng)價(jià)體系。理論推導(dǎo)了三種測(cè)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(diǎn)越接近支點(diǎn)，木材的表觀彎曲模量越接近于純彎曲模量，得出了不同測(cè)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(shí)際中兩個(gè)指標(biāo)量的轉(zhuǎn)化。 采用自由-自由橫向振動(dòng)法分析了不同

7、產(chǎn)地和不同等級(jí)的動(dòng)靜態(tài)彎曲模量和剪切模量的關(guān)系，認(rèn)為在動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí)最好使用面內(nèi)測(cè)試。給出了不同產(chǎn)地和等級(jí)下動(dòng)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(cè)試僅僅是在跨度區(qū)反映材料的性能，而動(dòng)態(tài)測(cè)試法能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的足尺評(píng)價(jià)。與Ⅱc等級(jí)相比，動(dòng)態(tài)測(cè)試法對(duì)Ⅰc等級(jí)和Ⅲc等級(jí)規(guī)格材進(jìn)行較好的評(píng)價(jià)。 采用扭彎法預(yù)測(cè)了板動(dòng)態(tài)彎曲模量、剪切模量，給出預(yù)測(cè)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(duì)扭彎法

8、測(cè)試中夾緊狀態(tài)和測(cè)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(dòng)態(tài)彎曲模量和剪切模量都有所增加。但是對(duì)動(dòng)態(tài)剪切模量的影響低于動(dòng)態(tài)彎曲模量。隨著跨度的減少，夾緊力對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)試的影響就越大。建議在扭彎法測(cè)試中夾緊力單位面積壓力在69KPa以上，測(cè)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(jì)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(dòng)性能的作用，在木樓板減振設(shè)計(jì)上必須要使用雙指標(biāo)或雙指標(biāo)以上的設(shè)計(jì)體系。對(duì)木樓板振動(dòng)性能評(píng)價(jià)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(duì)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(dòng)性能得到了改善；對(duì)于重型木樓板，橫撐和板

10、條撐的加入對(duì)樓板均方根加速度和峰值速度影響不明顯，反而會(huì)提高樓板的峰值加速度。盡管如此，重型木樓板的三個(gè)振動(dòng)量值均小于輕型木樓板。 振動(dòng)量三個(gè)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(dòng)性能的改善程度越高。通過各個(gè)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(píng)價(jià)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(dòng)性能評(píng)價(jià)體系中得到體現(xiàn)。 通過以上