复杂交通噪声环境下的住宅外窗隔声构造选型与应用研究—以海纳印象项目为例

复杂交通噪声环境下的住宅外窗隔声构造选型与应用研究—以海纳印象项目为例

费文武

上海徐房建筑实业有限公司 200232

摘 要：室内噪音等级作为居住舒适度的重要因素越来越受到重视，而城市交通的发展，高架城市快速路、架空地铁线路等噪声源越来越多，如何在越来越不利的环境条件下，充分保证室内噪声满足规范要求，成为摆在住宅建设者面前急需解决的问题。而门窗作为外立面隔声的薄弱点，需要重点把控。各类规范、图集指明了一些基本的方向，但当玻璃、型材、五金件、密封条等各类材料如何组合，才能达到一个理想的隔声状态。本文结合海纳印象项目，在较为复杂的交通噪声环境下，通过对外窗在不同玻璃构造下室内噪声的实测，对比分析了不同玻璃构造的外窗的隔声性能，对外窗隔声构造选型进行了初步的研究，为较为复杂的交通噪声环境下外窗选型提供了实验数据的支持。并通过项目的实施，验证了三玻两腔、四玻一胶两腔构造在复杂交通环境下满足隔声要求的可行性。

关键词：住宅、外窗、隔声构造选型、噪声、三玻两腔、复杂交通噪声环境

引言

随着社会经济的发展和生活水平的提高，人们对居住环境的要求也随之越来越高。不在仅仅满足于人均居住面积的多少，而对居住的环境提出了更高的要求。从装修后空置散味，到主动甲醛治理，再到对零醛装修的最求；从对室内环境的关注，到对绿化面积的要求提高，再到实现全面人车分流；从对保温隔热的初步要求，到各种节能措施的快速发展，再到超低能耗建筑的概念火热……

噪声污染，作为一种常见的污染，对人体健康，特别是睡眠存在严重的影响，已不容忽视。噪声检测也早早的被纳入到了室内环境检测的范围内，成为室内环境的一个重要的控制项目。

1 项目概况

1.1 项目周边环境概况

海纳印象项目位于上海市嘉定区南翔镇，地处交通繁忙区域，分南北两个地块，其中南侧地块周边交通噪音环境极为复杂：该地块整体近似呈三角形，东侧为地铁11号线架空地铁线路，南侧为沿河路，西南侧为城市次干路真南路，西侧为古猗园路，北侧为尚仁路，尚仁路上方为新建沪嘉高速-嘉闵高架联络线（该联络线为高架线路，从本项目南北地块之间穿过，目前在建设中）；北侧地块相对南侧地块稍好，东侧为架空地铁线路（距离较南侧地块远），南侧为新建高架城市快速路。

1.2 设计对噪声控制的要求

本项目建筑设计总说明关于建筑隔声性能要求如下：“住宅分户墙和楼板构件的空气声计权隔声量评价量+频请修正量应>45dB；分隔住宅和非居住用途空间的楼板构件空气声计权隔声量评价量+频谱修正量应>51dB；全装修的卧室、起居室的分户楼板构件计权规范化撞击声压级应<65dB；面临走道的户门,其空气声计权隔声量评价量+频谱修正量应≥25dB。”其中并未涉及到外窗的隔声性能要求。同时，建筑设计总说明对于建筑室内噪声标准要求如下：“本工程室内允许噪声级:卧室昼间≤45dB(A),夜间≤37dB(A).起居室≤45dB(A)。”

1.3 项目周边噪声实测情况

为确定外窗的隔声性能标准，经现场在两个地块东南西北四个方向各取一个点（N1~N8，见图1）进行实测。

图1 噪声测点布置图

白天，当地铁经过时，各测点瞬时值均在70dB以上，N6点测得最高值80dB，无地铁经过时，各测点均在64±5dB(A)范围内，在N5、N6两个点位测得最高值69dB(A)；夜间，地铁停运状态下，各测点均在50±5dB(A)范围内，N8点测得最高值55dB(A)。

2 对隔声窗构造的初步设想

2.1 关于隔声性能标准的确定

根据《民用建筑隔声设计规范》GB 50118-2010要求，交通干线两侧卧室、起居室（厅）的窗，计权隔声量（Rw）+交通噪声频谱修正量（Ctr）≥30dB。通过实测环境噪声值与设计要求室内噪声标准值比较，其差值最大已达到30dB。鉴于以上实测值于地面或现场临时办公室测得，中间受轨道主体及绿化带阻挡，当主楼建成后，部分楼层与地铁轨道之间将完全无遮挡，噪声差值将可能有所增大。为规避此风险，结合规范标准、设计要求及厂界实测结果综合考虑，拟将外窗的设计空气声隔声量定为Rw+Ctr≥35dB。相较设计规范的标准提高5dB，以确保室内噪声低于规范限值，在复杂环境噪声条件下，为居住者营造一个安静的室内环境。

2.2 关于外窗隔声构造的选择

确定好设计空气声隔声量以后，需要在此基础上确定外窗构造形式。但本项目设计方、施工方对此均无可靠的经验可供参考。为保证最终的隔声效果，只能通过试验的方式确定门窗的构造。

1）窗框的隔声要点

本项目已经确定的基础构造是断桥铝合金型材搭配中空玻璃。根据图集08J931《建筑隔声与吸声构造》隔声窗相关的内容，门窗隔声性能基本由窗框的密封性能和玻璃的隔声性能决定。其中窗框的密封性，因为门窗四性检测的推行已有多年，厂家对此已经形成了成熟的经验，因而相对容易解决。因此，我们仅从玻璃的构造入手，通过实验，获取数据。

2）玻璃隔声构造的选择

依据图集08J931《建筑隔声与吸声构造》相关内容，可以得出以下结论：

①同等玻璃厚度下，夹层玻璃隔声性能最优，其次是单层玻璃，最后是中空玻璃；

②中空玻璃中空层厚度对隔声性能有影响宜≥100mm；

③中空玻璃各层玻璃厚度不一致有利于提高隔声性能；

④中空玻璃各层玻璃间存在夹角有利于提高隔声性能。

其中，②④适用与专业隔声窗构造，需要配合相应厚度的型材，难以在普通住宅上使用。因此，我们主要从夹层玻璃和玻璃厚度入手，考虑构造形式，制定实验方案。

根据以上考虑，结合节能需要，参考图集16J607《建筑节能门窗》第19页节能门窗选用表，选择表中65系列内平开下悬铝合金窗作为基础构造形式。该型铝合金窗玻璃配置为5Low-E+12Ar+5+12Ar+5，此玻璃构造相较单腔中空玻璃增加了一玻一腔，也就是同时增加了玻璃的总厚度、和空气层的总厚度，有利于提高隔声性能。

3）65系列内平开下悬铝合金窗隔声性能分析

该型铝合金装在上述选用表中给出的隔声性能等级为3级（30dB≤Rw+Ctr＜35dB），即能隔绝一般城市环境下的噪声，尚不能达到能隔绝城市交通噪声的4级（35dB≤Rw+Ctr＜40dB）。且16J607图集第5页表2性能试验结果适用范围中明确空气声隔声性能“适用于宽高小于试件的产品”，而本项目卧室窗基本都大于试件1500mm×1500mm的尺寸，因而最终成品隔声性能等级甚至有可能无法达到3级的水平。因此，我们需要通过实验，确认其能否达到空气声隔声量Rw+Ctr≥35dB，能否满足“卧室昼间<45dB(A),夜间<37dB(A)”的设计要求。

同时，考虑到本项目周边复杂的交通噪声，需要进一步提高隔声能力。根据图集同等厚度下夹层玻璃隔声性能更优的结论，将此三玻两腔外侧两层玻璃合到到一起，形成三玻一夹胶一中空的构造。另外，融合三玻两腔和三玻一夹胶一中空两种构造，形成四玻一夹胶两中空，作为前述构造不能满足要求的备用选项。

4）试验方案设计

对于最终的隔声效果，玻璃仅仅是其中的的一个要素，最终隔声效果还受到型材及门窗构造、加工及安装精度、密封程度等因素的影响，最终成品的隔声效果仍需现场实测获取。经与设计及门窗厂家共同讨论研究，拟依据上述思路，制作四组试样，在现场选择最不利点（位置见图2），安装后实测，以确认最终的隔声效果。样窗按直面地铁线路尺寸最大的LC1817（1770mm×1670mm）制作，玻璃、型材规格如下表：

表1样窗玻璃及型材规格

为了真实模拟交付后的最不利的使用场景，此次选择距离地铁线直线距离最近的卧室，按照交付标准完成砌筑、抹灰等基础施工。同时，因项目仍处于主体施工阶段，为避免对房间门洞对实测的影响，采用砌体进行封堵，检测人员由外脚手架经外窗开启扇进出。为避免施工噪声影响，实测选择避开施工时段，其中白天选择中午休息时段，晚上选择工人下班以后的时段。

3 样窗安装后室内噪音实测结果及初步分析

3.1 对检测结果的预测

依据图集08J931《建筑隔声与吸声构造》提供的一些参数，我们对四个样窗的隔声性能进行了预判：样窗1≤样窗2＜样窗3＜样窗4。依据图集第42页玻璃隔声性能表结合图集16J607《建筑节能门窗》给出的65系列内平开下悬铝合金窗空气隔声性能等级3级，初步判断样窗1的隔声性能Rw+Ctr≥30dB。

3.2 现场实测噪声级

现场试验委托某专业检测机构完成，最终实测数据如下表：

表2不同样窗下室内噪声实测值

3.3 对实测结果的初步分析

根据隔声理论，隔声性能越高，相应的噪声值越低，也就是两者呈明确的负相关。实验结果并为完全符合我们的预测，根据预隔声性能和现场实测等效A声级，两者并未预想呈严格的负相关（见图2）。其中样窗3的整体隔声性能明显不如样窗2，样窗2昼间检测结果明显优于样窗1都是超出我们的预想的。

另外，从图2可以看出，夜间实测值较白体实测值并无明显降低，甚至出现非常接近的情况，且四个样窗的夜间实测值均未达到设计要求。从最大等效A声级和瞬时峰值来看，数据采集时存在较大的噪声源，干扰了最终的实测结果。经分析，该噪声源应为本项目其他楼栋的施工噪声，亦有可能是临近工地的施工噪声，与实际交付后的使用环境不一致，因而此处暂不予深究。

4 现场实验结果比对与选型

（1）通过试验1与2对比，两次试验瞬时峰值非常接近，而样窗2的在等效连续A声级、最大等效A声级两项均优于样窗1；

（2）通过试验2与4对比，3与5对比，样窗3隔声效果均不及样窗2，且样窗3测得昼夜等效连续A声级均已超过设计限值；

（3）通过试验2与6对比，3与7、8对比，样窗4隔声效果优于样窗2。

通过上述比对，首先淘汰样窗3，即三玻一胶一腔的构造形式。样窗4在隔声上存在优势，但试样中为节约时间、成本共用65型材的框，减小了空腔厚度，批量施工时该构造为5mm+1.14PVB+5mm(Low-E)+12A+5mm+20A+5mm，整体厚度达到53.14mm，65型材已无法安装，相应的型材需要加大，玻璃整体重量增加导致相应的施工难度也随之增加，最终成本增加较大，其中：玻璃成本增加超过20%，型材成本增加约10%，人工费增幅达50%，整窗综合单价增幅达25%左右。样窗2白天的实测结果符合设计要求的室内噪声标准完全满足，由于实验位置按最不利位置选择，基本上可以认为其满足整个项目的需要。

综合考虑隔音效果与经济性，最终决定依据实际噪声环境，对两个地块及不同的功能房间分别确定选型，具体为：南侧地块卧室采用四玻一胶两腔构造，南侧地块其余部分及北侧地块全部使用三玻两腔构造。

5 样窗实验室检测及室内环境检测结果

5.1 实验室检测

确定门窗选型后，为确认选型隔声性能是否能达到设计要求的空气声隔声量，随即安排实验室检测。

1）送检思路

根据理论推测，四玻一胶两腔构造隔声性能肯定优于三玻两腔构造，如果三玻两腔构造隔声性能能够满足设计要求，则四玻一胶两腔构造肯定满足设计要求。因此，先对三玻两腔构造进行检查，如合格，四玻一胶两腔构造不再送测，否则继续送测四玻一胶两腔构造。同时，为控制试验费用，本次检测与门窗常规的四性检测同步送检。

2）样窗制作

为保障送测样窗具有代表性，仍按先前现场试验规格LC1817（1770mm×1670mm）制作，玻璃、型材、五金、密封条等主辅材料，均与后续批量施工完全一致。

3）实验室检测结论

经检测，抗风压性能、水密性能、气密性能、保温性能、空气隔声性能均满足设计要求，其中空气隔声性能检测结论为：Rw+Ctr≥35dB，符合立项之初拟定目标。

5.2 完工后现场实测

项目于2023年8月份完成精装修施工后，采用手持噪声测试仪对原先安装样窗实测的两个卧室进行噪声实测。实测室内噪声值均低于设计允许室内噪声级5dB左右，外窗隔声效果符合预期。

6 结论与建议

综上所述，由于受经费、场地、时间等因素的制约，本次实验选型工作存在很多瑕疵。比如说相较于实验室模拟噪音，现场环境噪音存在极大的不确定性，而现场实测并非同一时刻完成，这就意味着实验的环境存在不一致性，而对不同环境下测得的数据进行比较是不严谨的。再比如样窗3隔声性能不如样窗2，与图集08J931《建筑隔声与吸声构造》42页相关玻璃隔声性能数据相悖，样窗1与样窗2虽然仅空腔厚度上的区别，但样窗2隔声性能明显优于样窗1也超出按理论的预测，由于样窗1、样窗3使用的是同一个窗框，问题是否出在框上仍有待研究。而使用同一框的样窗3与样窗1，中空玻璃改夹层玻璃隔声性能仅有2dB不到的提升，也是与图集隔声性能数据不符的。以上诸多疑问，尚需更多的实验才能深入探究。但本次实验仍有其不可或缺的意义，通过现场实测，我们取得了第一手数据，确认了三玻两腔构造在满足Rw+Ctr≥35dB的可行性，为后续通过实验室送样检测以及最终住宅室内噪音检测达到设计标准奠定了可靠的基础。

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