葉衛(wèi)華

（北新集團(tuán)建材股份有限公司，上海 201707）

0 引言

研究人員通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，隔墻的隔聲性能方面存在一個(gè)“質(zhì)量定理”：墻體厚度越高、單位面積質(zhì)量越大，其自身隔聲性能就越好。這也意味著單一材質(zhì)的輕質(zhì)隔墻，如加氣混凝土板、膨脹珍珠巖、陶?；炷恋龋嬖诟袈曅阅懿蛔愕膯栴}。而石膏板隔墻因其空腔式的內(nèi)部構(gòu)造，使得聲音在其內(nèi)部傳播時(shí)會(huì)經(jīng)歷多次的反射與透射，最終被墻體所吸收，使其得以不受“質(zhì)量定理”的束縛，因而具備較強(qiáng)的隔聲性能，逐漸受到了各大施工單位的認(rèn)可與青睞。

基于此，本文以輕鋼龍骨石膏板隔墻為研究對(duì)象，闡釋了隔墻的隔聲規(guī)律，分析了影響隔墻隔聲性能的關(guān)鍵因素，并以具體施工案例探討了隔聲處理方案。

1 隔墻隔聲規(guī)律

目前通用的輕鋼龍骨石膏板隔墻一般為雙層石膏板結(jié)構(gòu)，也就是“石膏板－空腔龍骨結(jié)構(gòu)－石膏板”式的層級(jí)結(jié)構(gòu)，兩層石膏板均固定于龍骨之上。為進(jìn)一步提升隔聲性能，龍骨結(jié)構(gòu)的空腔中通常會(huì)填充玻璃棉或是巖棉板。單層式的石膏板在隔聲表現(xiàn)上效果不佳，以厚度為12mm、密度為10kg/m2的單層石膏板為例，其標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算隔聲量為29dB，四層同樣規(guī)格的石膏板疊加起來，其理論隔聲量也無法超過41dB。而通過運(yùn)用“石膏板－空腔龍骨結(jié)構(gòu)－石膏板”式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路，將四張石膏板與壁厚75mm 的空腔式輕鋼龍骨制作為隔墻，則能夠達(dá)到不低于44 分貝的隔聲量；如果在空腔中填充玻璃棉或是巖棉板，則能夠達(dá)到50dB 的隔聲量。

隔墻的隔聲性能遵循4 種規(guī)律，下文將分別介紹。

1.1 質(zhì)量定理

隔墻的隔聲性能遵循質(zhì)量定理，也就是墻體厚度越高、自重越大，其隔聲性能越好。該定理主要內(nèi)容為：隔墻單位面積質(zhì)量每增加100%，墻體隔聲量則增加6dB；隔墻墻體密度每增加100%，墻體隔聲量則增加近12.5%。理論上說，隔墻的質(zhì)量越高、厚度越大，其隔聲性能就越好，但在實(shí)際施工過程中，墻體自重過大，會(huì)導(dǎo)致建筑整體荷載的大幅提升[1]。因此，綜合實(shí)際情況來看，輕質(zhì)材料成為隔墻施工的首選，而要提升輕質(zhì)隔墻的隔聲性能，便只能在其墻體內(nèi)部做文章。通過多層墻板結(jié)合隔音材料的方式，能夠有效地提升輕質(zhì)隔墻的隔聲性能。以壁厚75mm 的輕鋼龍骨石膏板隔墻為例，其墻體密度僅為60kg/m2，但通過運(yùn)用上述的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠保證其隔聲量達(dá)到50dB，而密度同為60kg/m2、壁厚90mm 的磚混隔墻的隔聲量僅為36dB，足以看出輕鋼龍骨石膏板隔墻內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)異性。

1.2 共振頻率

所有類型的隔墻均具有一個(gè)固定的共振頻率，當(dāng)聲音頻率與隔墻自身頻率相同時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)共振現(xiàn)象，使得隔墻的隔聲性能大幅降低。通常來說，隔墻自身厚度越高、自重越大，其共振頻率越低[2]。若頻率低于最低參考值100Hz，人耳對(duì)如此低的頻率不敏感，從而使得共振頻率對(duì)于隔墻隔聲性能的影響性也隨之下降。一次，在設(shè)計(jì)輕鋼龍骨石膏板隔墻時(shí)，應(yīng)當(dāng)保證墻體的共振頻率不超過100Hz。

值得一提的是，對(duì)于石膏板而言，其厚度的差異性也會(huì)導(dǎo)致共振頻率的差異性。例如，一塊壁厚15mm、墻體密度12kg/m2的石膏板與一塊壁厚12mm、墻體密度10kg/m2的石膏板。前者共振頻率低于100Hz，那么共振頻率對(duì)于板材隔聲性能的影響性較低；而后者的共振頻率處于100Hz 附近，卻會(huì)對(duì)自身隔聲性能產(chǎn)生較高的影響，使得隔墻的隔聲量在100Hz、125Hz、200Hz 等低頻處遭到大幅的削減。究其原因，是由于阻尼控制原理所致。

1.3 吻合效應(yīng)

聲波自聲源處傳播至隔墻的墻板上時(shí)，整個(gè)版面除了會(huì)產(chǎn)生垂直方向的受迫振動(dòng)外，還會(huì)產(chǎn)生沿著版面方向的彎曲振動(dòng)。在特定的頻率數(shù)值上，這種受迫性的彎曲振動(dòng)會(huì)與墻體自身自由彎曲振動(dòng)相契合，此時(shí)整個(gè)墻板便會(huì)隨著聲波進(jìn)行彎曲，使得聲波能夠穿透墻板進(jìn)入墻體內(nèi)部，從而使得整個(gè)墻體的隔聲吸能出現(xiàn)較深的曲線走勢(shì)，這便是所謂的“吻合效應(yīng)”，而與墻板材質(zhì)相關(guān)的特定頻率便是吻合頻率[3]。

研究人員通過大量實(shí)驗(yàn)證明，材質(zhì)自重越小、厚度越低、柔性越低的隔墻，其自身吻合頻率越高；反之則越低。同樣以一塊壁厚15mm、墻體密度12kg/m2的石膏板與一塊壁厚12mm、墻體密度10kg/m2的石膏板為例，前者的吻合頻率約為3.15kHz，后者的吻合頻率約為2kHz。這也就是說，在頻率3.15kHz 附近，前者的隔聲性能將出現(xiàn)降低；在頻率2kHz 附近，后者的隔聲性能將出現(xiàn)更大幅度地降低，整個(gè)效應(yīng)的影響性甚至超過質(zhì)量定理的影響性。將兩塊壁厚相同、密度相同的石膏板相貼合，其吻合頻率與單層石膏板基本一致，但其吻合效應(yīng)對(duì)于石膏板隔聲性能的影響性將更強(qiáng)，所形成的吻合谷走勢(shì)更為顯著；但如果將兩塊壁厚不同的石膏板間隔相貼合，就能夠使兩塊墻板各自產(chǎn)生的吻合谷走勢(shì)相互錯(cuò)開，從而有效地減弱吻合效應(yīng)。

1.4 聲橋效應(yīng)

石膏板與龍骨結(jié)構(gòu)相連后，臨近聲源側(cè)石膏板的聲波震動(dòng)將會(huì)借助龍骨結(jié)構(gòu)傳遞至另一塊石膏板之上，這一過程被稱為聲橋。聲波的接觸面越大、剛性連接越強(qiáng)，聲橋效應(yīng)就越強(qiáng)，從而導(dǎo)致隔墻的隔聲性能降低。通過在雙層石膏板與龍骨結(jié)構(gòu)之間加設(shè)一個(gè)彈性墊的方式，緩解聲橋效應(yīng)，在一定程度上提升隔聲量（可提升約3dB）[4]。

由于輕鋼材質(zhì)的龍骨結(jié)構(gòu)自身剛度系數(shù)較低，聲效效應(yīng)的影響性較低，因此，輕鋼龍骨石膏板隔墻的隔聲性能要明顯優(yōu)于木質(zhì)龍骨隔墻與石膏質(zhì)龍骨隔墻。而為了進(jìn)一步降低聲橋效應(yīng)的影響，可將輕鋼龍骨制作成雙層式的龍骨結(jié)構(gòu)或是錯(cuò)列式的龍骨結(jié)構(gòu)。其中，前者的隔聲量可提升3dB 左右，后者則可提升8dB 左右。

2 隔墻隔聲性能的影響因素

2.1 龍骨結(jié)構(gòu)

對(duì)于輕鋼龍骨石膏板隔墻而言，其龍骨結(jié)構(gòu)的剛度系數(shù)越低，則隔聲量越大。由于輕鋼材質(zhì)的剛度系數(shù)低于其他材質(zhì)，選用輕鋼材質(zhì)的龍骨結(jié)構(gòu)在隔聲量方面比木質(zhì)結(jié)構(gòu)高3dB 左右。此外，結(jié)構(gòu)的形態(tài)也會(huì)影響到結(jié)構(gòu)的隔聲量：Z 字形龍骨結(jié)構(gòu)，其隔聲量能夠提升約1dB；S 字形龍骨結(jié)構(gòu)則可提升約2dB；雙層分離式的龍骨結(jié)構(gòu)，其隔聲性能也能夠得到有效提升（提升隔聲量約7dB）；龍骨結(jié)構(gòu)的寬度越大（空腔內(nèi)空間越大），其隔聲性能也會(huì)得到提升。此外，通過固定石膏板的螺釘之間的距離越大，隔墻的隔聲性能也會(huì)有一定的提升，這也因?yàn)槁葆旈g距擴(kuò)大后，石膏板與龍骨結(jié)構(gòu)之間的剛性連接則出現(xiàn)了減弱。螺釘間距不宜過大，以免隔墻強(qiáng)度無法滿足建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)際需求。

2.2 墻板

實(shí)踐證明，墻板密度越高、壁厚越小，墻體的隔聲性能越強(qiáng)。主要是由于墻板密度越高，墻體的隔聲量也會(huì)越大；墻板壁厚越小，墻板之間的吻合效應(yīng)便會(huì)朝著更高的頻次范圍中偏移。而與石膏材質(zhì)的墻板相比，GRC 材質(zhì)的墻板、硅酸鈣材質(zhì)的墻板因其材料本身密度高于石膏板，且壁厚低于石膏板，使得其具備更為優(yōu)異的隔聲性能。

2.3 內(nèi)填棉

在龍骨結(jié)構(gòu)的空腔填充玻璃棉，能夠有效提升隔墻的隔聲性能。玻璃棉的厚度越大、密度越高，其自身對(duì)于聲波的吸收效果就越理想。聲波會(huì)在龍骨結(jié)構(gòu)的空腔之中反復(fù)反射直至消耗殆盡，因此，雖然玻璃棉對(duì)于聲波的單次吸收量有效，但在反復(fù)吸收的過程中，其對(duì)于聲波的吸收總量是相當(dāng)可觀的。通常來說，厚度為5cm、密度達(dá)到24kg/m3的玻璃棉便鞥能夠滿足隔墻建設(shè)的實(shí)際需要，再往上提升厚度與密度，其對(duì)于隔聲性能的提升則變得微乎其微（提升量不超過1dB）。但如果玻璃棉的厚度低于2.5cm、密度低于16kg/m3，則會(huì)因厚度、密度過低的問題，出現(xiàn)隔聲性能的衰減（下降2~3dB）。理論上來說，巖棉的整體密度高于玻璃棉，所以其隔聲性能更佳，但實(shí)際上其對(duì)于隔聲性能的提升量通常不超過1dB。

2.4 板縫和孔洞

若石膏板上產(chǎn)生了板縫或是孔洞，也會(huì)導(dǎo)致墻體隔聲性能的下降。例如：某隔墻自身隔聲量為50dB，當(dāng)墻體出現(xiàn)了面積占比僅0.01%的板縫或是孔洞，那么隔墻的隔聲量將會(huì)下降20%?；诖?，為杜絕板縫或是孔洞的產(chǎn)生，應(yīng)當(dāng)在龍骨結(jié)構(gòu)的安裝步驟中，加設(shè)塑料材質(zhì)的彈性膠條[5]。此外，若是存在雙層石膏板的情況，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行錯(cuò)落式的布置，使得石膏板外層相互勾縫而內(nèi)層不勾縫；若是單層石膏板的情況，必須進(jìn)行內(nèi)層的勾縫，否則會(huì)導(dǎo)致墻體隔聲性能的大幅降低（隔聲量降低近17dB）。

2.5 施工及其他因素

除上述影響因素之外，部分因素也可能導(dǎo)致隔墻整體隔聲性能的降低，主要包括以下3 個(gè)方面。

（1）龍骨結(jié)構(gòu)空腔中的玻璃棉/巖棉填充不達(dá)標(biāo)、螺釘穩(wěn)固性不足，這會(huì)導(dǎo)致在墻體施工結(jié)束后，玻璃棉/巖棉逐漸脫落下墜的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致隔墻板縫或是孔洞的產(chǎn)生，使得隔聲性能受到影響。

（2）隔墻外框與建筑進(jìn)行剛性連接時(shí)，未嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn)與要求，加設(shè)彈性墊條，使得外框結(jié)構(gòu)受到載荷影響出現(xiàn)形變，導(dǎo)致板縫的產(chǎn)生，使得隔聲性能嚴(yán)重下降。

（3）穿過隔墻的管道未按照施工標(biāo)準(zhǔn)與要求進(jìn)行密封，使得墻板施工處出現(xiàn)了板縫或是孔洞；安裝于隔墻上的開關(guān)面板為進(jìn)行隔聲處理，導(dǎo)致隔聲薄弱位置的產(chǎn)生。

3 案例分析

本文擬通過具體的案例分析，探討輕鋼龍骨石膏板隔墻的具體操作方法，以期為相關(guān)的研究與實(shí)踐工作提供一定的參考與借鑒。

3.1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目為某藝術(shù)中心二層的建設(shè)工程，工程總占地面積為6000m2，聲學(xué)容積達(dá)到了8000m3，整個(gè)藝術(shù)中心二層的建筑功能定位為多功能、多空間的演藝廳。項(xiàng)目要求在不同的空間之間建設(shè)多個(gè)隔墻，且符合《電影院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ 58—2008）中對(duì)于隔聲的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，即低頻隔聲量≥50dB，中、高頻隔聲量≥60dB，且空間與空間之間不能出現(xiàn)相互影響、相互干擾的現(xiàn)象。由于傳統(tǒng)的混凝土砌塊－玻璃棉－空氣層－混凝土砌塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在此處存在施工難度過高、占地面積過大、自重過大等問題，因此根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，進(jìn)行了項(xiàng)目的優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用了“石膏板－空腔龍骨結(jié)構(gòu)－石膏板”式的輕鋼龍骨石膏板隔墻。

3.2 隔墻隔聲處理方法

由于施工隔聲量的要求，因此在墻體隔聲方面采用了厚度為200mm 的加氣混凝土砌塊，在砌體工程完成后，仔細(xì)檢查了隔墻上是否存在板縫與孔洞，并將板縫與孔洞進(jìn)行了密封。采用厚度為20mm 的混凝土砂漿進(jìn)行抹灰處理；而另一面墻體則采用了100CH 型雙層石膏板式的輕鋼龍骨隔墻，與砌筑完成的混凝土砌塊墻體的間距保持在100mm 左右（這一步的目的是為空氣層預(yù)留了空間）。隨后，將輕鋼龍骨石膏板隔墻與建筑頂板、地板進(jìn)行了固定，采用100 型輕鋼龍骨加工成L 型連接件，并通過該連接件將輕鋼龍骨石膏板隔墻與混凝土砌塊墻體進(jìn)行了剛性連接，連接處加設(shè)了200mm×200mm×10mm 橡膠材質(zhì)的隔聲墊。

3.3 細(xì)節(jié)處理

建筑內(nèi)的裝飾部分與主體結(jié)構(gòu)之間剛性連接的部位應(yīng)當(dāng)做好柔性處理，二者之間不會(huì)出現(xiàn)縫隙或孔洞，完善密封處理與填充處理；施工現(xiàn)場(chǎng)中需要穿過隔墻的施工項(xiàng)目，如消防管道、線路管道、電纜橋架等，應(yīng)當(dāng)做好隔聲處理，在施工的洞口處或是管道內(nèi)填充密度為80kg/m3的玻璃棉或是巖棉，并用專用密封膏、密封圈對(duì)縫隙與孔洞進(jìn)行密封處理，從而進(jìn)一步提升隔墻的隔聲性能與耐火性能。

3.4 檢測(cè)結(jié)果

通過對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的隔墻開展隔聲量的檢測(cè)工作，發(fā)現(xiàn)其計(jì)算隔聲量為Rw（C；Ctr）=56（-2；-5）dB，計(jì)算記權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化聲壓級(jí)差為Dnt′w（C；Ctr）=62（-2；-5）dB，根據(jù)《建筑隔聲評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50121—2005），項(xiàng)目內(nèi)隔墻的隔聲等級(jí)達(dá)到了9 級(jí)，隔聲效果良好。通過分析檢測(cè)結(jié)果能夠看到，藝術(shù)中心二層項(xiàng)目中隔墻的隔聲處理與施工工藝均達(dá)到了預(yù)期效果。

4 結(jié)語

綜上所述，輕質(zhì)隔墻在施工項(xiàng)目中的重要性逐步提升，優(yōu)化輕質(zhì)隔墻的隔聲性能已成為優(yōu)化用戶體驗(yàn)，提升建筑整體質(zhì)量的重要途徑。基于此，施工單位與人員應(yīng)當(dāng)深入了解質(zhì)量定理、共振頻率、吻合效應(yīng)、聲橋效應(yīng)的具體內(nèi)容及實(shí)際價(jià)值，從而保證自身能夠充分掌握、熟練運(yùn)用隔墻的隔聲規(guī)律；還應(yīng)當(dāng)對(duì)隔聲性能的影響因素形成一個(gè)全面的認(rèn)知，熟練掌握隔墻的龍骨結(jié)構(gòu)、墻板、內(nèi)填棉、板縫等部分對(duì)于隔墻的影響性，形成一套全面化、深入化、專業(yè)化的施工標(biāo)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)隔墻隔聲效果的有效提升，進(jìn)而推進(jìn)我國建設(shè)事業(yè)的長期穩(wěn)步發(fā)展。