某小学交通道路声屏障设计

1、内蒙古工业大学环境噪声控制工程课程设计目录第一章 绪论21.1 设计目的21.2 设计要求21.3 设计原则21.4 设计依据3第二章 噪声及危害42.1 噪声的概念42.2 噪声的危害42.3 噪声的防治措施42.4 绕射声衰减的计算方法6第三章 声屏障声学原理73.1 绕射73.2 透射73.3 反射73.4 障碍物和地面的声衰减8第四章 声屏障设计与计算94.1 噪声标准94.2 确定声屏障设计目标值104.4 声屏障尺寸的计算114.4.1绕射声衰减计算114.4.2修正计算134.4.3 声屏障实际插入损失154.5小结15第五章 声屏障的选型165.1 声屏障形状的选择165.2

2、声屏障材料的选择175.2 小结19参考文献20第一章 绪论1.1 设计目的 通过本课程设计环节的进行，目的是使学生通过对环境噪声控制技术基础课程学习中的理论、原理部分有更深入的认识，培养学生的科学研究能力，在一定程度上具备分析问题和解决问题能力，具备简单的工程设计能力。通过简单的噪声控制技术的设计，培养学生独立设计能力，掌握基本的设计方法，学会查阅技术资料，树立正确的设计思想和严谨的工作作风。1.2 设计要求（1）结合我国城市区域环境噪声标准（GB3096-93） ，设计一生态声屏障；（2）完成噪声敏感建筑物有关参数和使用标准的确定；根据降噪量设计声屏障尺寸、选择声屏障类型、确定声屏障结构及

3、材料；确定两座建筑物及声屏障之间的相对位置；声屏障的设计除了达到预期的降噪指标外，还应符合景观、结构、造价和养护等方面的要求。（3）编写设计说明书；（4）绘制声屏障结构尺寸简图及受声点、声源点及声屏障相对位置图。1.3 设计原则噪声控制设计一般应坚持科学性、先进性和经济性的原则。（1）科学性首先应正确分析发生机理和声源特性。是空气动力学噪声、机械噪声或电磁噪声、还是高频噪声或中低频噪声。然后确定针对性的相应措施。 （2）控制技术的先进性这是设计追求的重要目标，但应建立在有可能实施的基础上。控制技术不能影响原有设备的技术性能或工艺要求。 （3）经济性经济上的合理性也是设计追求的目标之一。噪声污染

4、属物理污染即声能量污染，控制目标为达到允许的标准值。但国家制定标准有其阶段性，必须考虑当时在经济上的承受能力。1.4 设计依据（1）中华人民共和国环境保护法，1989年12月26日；（2）中华人民共和国环境影响评价法，2002年10月28日； （3）中华人民共和国环境噪声污染防治法，1996年10月29日；（4）城市区域环境噪声标准（GB3096-2008）； （5）城市区域环境噪声测量方法(GB/T 1462393)； （6）城市区域环境噪声适用区划分技术规范（GB/T 15190-94）。 第二章 噪声及危害2.1 噪声的概念噪声是指人们不需要的声音。噪声可能是有自然现象产生的，也可能是有

5、人们活动形成的。噪声可以是杂论无序的宽带声音，也可以是节奏和谐的音乐。当声音超过人们和社会活动所允许的程度时就成为噪声污染。噪声是一类引起人烦躁、或音量过强而危害人体健康的声音。噪声污染主要来源于交通运输、车辆鸣笛、工业噪音、建筑施工、社会噪音如音乐厅、高音喇叭、早市和人的大声说话等。物理学定义：噪声是发生体做无规则时发出的声音.生理学定义：凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音，以及对人们要听的声音产生干扰的声音.从这个意义上来说，噪声的来源很多。街道上的汽车声、安静的图书馆里的说话声、建筑工地的机器声、以及邻居电视机过大的声音，都是噪声。2.2 噪声的危害噪声给人带来生理上和心理上的危害主

6、要有以下几方面：损害听力。有检测表明：当人连续听摩托车声，8小时以后听力就会受损；若是在摇滚音乐厅，半小时后，人的听力就会受损。有害于人的心血管系统、我国对城市噪声与居民健康的调查表明：地区的噪声每上升一分贝，高血压发病率就增加3%。影响人的神经系统，使人急躁、易怒。影响睡眠, 造成疲倦。2.3 噪声的防治措施从心理声学的角度来说，噪音又称噪声，一般是指不恰当或者不舒服的听觉刺激。它是一种由为数众多的频率组成的并具有非周期性振动的复合声音。简言之，噪音是非周期性的声音振动。它的音波波形不规则，听起来感到刺耳。从社会和心理意义来说，凡是妨碍人们学习、工作和休息并使人产生不舒适感觉的声音，都叫噪音

7、。如流水声、敲打声、沙沙声，机器轰鸣声等，都是噪音。它的测量单位是分贝。零分贝是可听见音的最低强度。形成噪声污染主要是三个因素，即：声源、传播媒介和接收体。只有这三者同时存在，才能对听者形成干扰。从这三方面入手，通过降低声源、限制噪声传播、阻断噪声的接收等手段来达到控制噪声的目的，在具体的噪声控制技术上，可采用吸声、隔声和消声三种措施。（1）吸声降噪。吸声降噪是一种在传播途径上控制噪声强度的方法。物体的吸声作用是普遍存在的，吸声的效果不仅与吸声材料有关，还与所选的吸声结构有关。这种技术主要用于室内空间。（2）消声降噪。消声器是一种既能使气流通过又能有效地降低噪声的设备。通常可用消声器降低各种空

8、气动力设备的进出口或沿管道传递的噪声。不同消声器的降噪原理不同。常用的消声技术有阻性消声、抗性消声、损耗型消声、扩散消声等。（3）隔声降噪。不同的隔声结构类型适用于不同的场合，具体如表2-1所示：表2-1隔声结构类型类型特点土堤结构适用于地广人稀的区域，是经济减噪办法，降噪效果约为35dB。建造此类声屏障所需空地较大。混凝土砖石结构适用于郊区和农村区域，易与周围自然环境相协调，价格便宜，且便于施工与维护。降噪效果约1013dB。木质结构适用于农村、郊区个人住宅或院落且木材资源比较丰富的地区的噪声防护。降噪效果约614dB。金属和复合材料结构世界各国最普遍使用的结构。材料易于加工，可加工成各种形

9、式，安装简易，易于景观设计和规模制造生产，降噪效果也很好。2.4 绕射声衰减的计算方法（1）无限长线声源，无限长声屏障。当声源为一无限长不相干线声源时，其绕射声衰减为： （2-1） 式中：f 声波频率Hz；A+B-d为声程差m；C 声速m/s。(2) 无限长线声源及有限长声屏障Ld由公式(2-1)计算。然后根据图2-1进行修正。修正后的Ld取决于遮蔽角 图2-1有限长度的声屏障及线声源的修正图第三章 声屏障声学原理声屏障是降低地面运输噪声的有效措施之一。一般36m高的声屏障，其声影区内降噪效果在512dB之间。当噪声源发出的声波遇到声屏障时，它将沿着三条路径传播：一部分越过声屏障顶端绕射到达受

10、声点；一部分穿透声屏障到达受声点；一部分在声屏障壁面上产生反射。声屏障的插入损失主要取决于声源发出的声波沿这三条路径传播的声能分配。3.1 绕射越过声屏障顶端绕射到达受声点的声能比没有屏障时的直达声能小。直达声与绕射声的声级之差，称之为绕射声衰减，其值用符号Ld表示，并随着角的增大而增大。声屏障的绕射声衰减是声源、受声点与声屏障三者几何关系和频率的函数，它是决定声屏障插入损失的主要物理量。3.2 透射声源发出的声波透过声屏障传播到受声点的现象。穿透声屏障的声能量取决于声屏障的面密度、入射角及声波的频率。声屏障隔声的能力用传声损失TL来评价。TL大，透射的声能小；TL小，则透射的声能大，透射的声

11、能可能减少声屏障的插入损失，透射引起的插入损失的降低量称为透射声修正量。用符号Lt表示。通常在声学设计时，要求TLLd10dB，此时透射的声能可以忽略不计，即Lt0。3.3 反射当道路两侧均建有声屏障，且声屏障平行时，声波将在声屏障间多次反射，并越过声屏障顶端绕射到受声点，它将会降低声屏障的插入损失，由反射声波引起的插入损失的降低量称之为反射声修正量，用符号Lr表示。为减小反射声，一般在声屏障靠道路一侧附加吸声结构。反射声能的大小取决于吸声结构的吸声系数a，它是频率的函数，为评价声屏障吸声结构的整体吸声效果，通常采用降噪系数NRC。3.4 障碍物和地面的声衰减此外，声屏障的衰减还受其周围障碍物

12、和地面吸收等影响。如果在声屏障修建前，声源和受声点间存在其他屏障或障碍物，则可能产生一定的绕射声衰减，由这些障碍物的声屏蔽产生的声衰减称之为障碍物声衰减，用符号Ls表示；如果地面不是刚性的，则会对传播过程中的声波产生一定的吸收，从而会使声波产生一定的衰减。由地面声吸收产生的声衰减称之为地面吸收声衰减，用符号来表示。声源ABdSR反射路径绕射路径透射路径道路声屏障声影区RS直线路径径绕射路径SRº反射波直达波绕射波图3-1声屏障绕射、反射路径图第四章 声屏障设计与计算4.1 噪声标准城市区域环境噪声标准（GB3096-93）对各个分区噪声标准做了如下规定，具体见表4-1所示: 表4-1

13、：城市区域环境噪声标准类别昼间夜间05040155452605036555470600类标准适用于疗养区、高级别墅区、高级宾馆区等特别需要安静的区域，位于城郊和乡村的这一类区域分别按严于0类标准5dB执行。 1类标准适用于以居住、文教机关为主的区域。乡村居住环境可参照执行该类标准。 2类标准适用于居住、商业、工业混杂区。 3类标准适用于工业区。 4类标准适用于城市中的道路交通干线道路两侧区域，穿越城区的内河航道两侧区域。穿越城区的铁路主、次干线两侧区域的背景噪声(指不通过列车时的噪声水平)限值也执行该类标准。 由此标准知，该小学属于1类标准区，而且昼间标准值为55 dB。4.2 确定声屏障设计

14、目标值(1) 噪声保护对象的确定根据声环境评价的要求，确定噪声防护对象，它可以是一个区域，也可以是一个或一群建筑物。本设计中的噪声保护对象是该小学。(2) 受声点与声源点的确定受声点通常选择噪声最严重的敏感点，它根据道路路段与防护对象相对的位置以及地形地貌来确定，它可以是一个点，或者是一组点。通常，受声点处插入损失能满足要求，则该区域的插入损失亦能满足要求。本设计中，选择该小学第一排教学房窗户前1米处为关键受声点，即测点S，S为距路面中心线距离为11m，受声点高度为1.2m。一般情况下小学前面的路段行驶的车辆中大多数为中小型轿车，所以声源点的高度取0.5m。(3) 声屏障设计目标值的确定声屏障

15、设计目标值的确定与受声点处的道路交通噪声值(实测或予测的)、受声点的背景噪声值以及环境噪声标准值的大小有关。如果受声点的背景噪声值等于或低于功能区的环境噪声标准值时，则设计目标值可以由道路交通噪声值(实测或预测的)减去环境噪声标准值来确定。本设计中背景噪声值低于功能区的环境噪声标准值，所以，设计目标值为道路交通噪声值与环境噪声标准值的差值。根据设计参数中测量得到的预测点昼间的最大声压级为75 dB，知：道路交通噪声值为73 dB-75 dB；已知：教学区属1类区。即声屏障设计目标值为：75- 55=20dB4.4 声屏障尺寸的计算本设计中，声源为线声源，声屏障为有限长，所以先使用无限长线声源，

16、无限长声屏障计算公式（2-1）计算绕射声衰减量后，之后查图2-1对其进行修正来确定点声源，有限长声屏障的绕射声衰减量。本设计中有效频率为500Hz，所以有效波长 （4-1） m （4-2）4.4.1绕射声衰减计算当声源为一无限长不相干线声源时，其绕射声衰减为： （4-3） 式中：f： 声波频率，Hz= A+B-d：声程差，mc：声速，m/s经过计算选择，以下三个方案可行性较强。方案一：受声点高度为1.2m，声源即车辆平均高度为0.5m，等效频率，声屏障的总高度为1.5m，长度为155m（经夹角理论计算），声屏障距公路中心为7m，受声点距公路中心线为11m。mmm （4-4） （4-5）等于有限

17、长声屏障的遮蔽角百分率=，所以经修正后，由图2-1查得6.77dB。方案二：受声点高度为1.2m，声源即车辆平均高度为0.5m，等效频率，声屏障的总高度为2.5m，长度为165m（经夹角理论计算），声屏障距公路中心7m，受声点距公路中心为11m。mmm等于有限长声屏障的遮蔽角百分率 =，所以，经修正后由图2-1查得11.55dB。方案三：受声点高度为1.2m，声源即车辆平均高度为0.5m，等效频率，声屏障的总高度为3m，长度为175m（经夹角理论计算），声屏障距公路中心7m，受声点距公路中心为11m。mmm等于有限长声屏障的遮蔽角百分率=，经修正后由图2-1查得13.05dB。4.4.2修正计

18、算若声屏障的传声损失此时可忽略透射声影响，即。若，则可按照下面公式计算透射声修正量。 （4-6）其中IL为声屏障的传声损失，它表示构件隔声性能的大小。根据前面计算所得目标值再加上安全值15dB，则，此时可忽略透射声影响，即dB。（1） 反射修正量计算反射声修正量取决于声屏障、受声点及声源的高度，两个平行声屏障之间的距离，受声点至声屏障及道路的距离以及靠道路内侧声屏障吸声结构的降噪系数NRC。因为反射声修正量与隔声屏计算关系不大，所以可以不考虑。（2）障碍物声衰减的确定如果在声屏障修建前，声源和受声点间存在其他屏障或障碍物，则可能产生一定的绕射声衰减，由它们产生的声衰减称之为障碍物声衰减，用符号

19、表示。由于教室与马路之间没有什么建筑物和其它障碍物，所以障碍物声衰减0dB。（3）地面吸收衰减的确定图4-1 地面吸收衰减如果地面不是刚性的，则会对传播过程中的声波产生一定的吸收，从而会使声波产生一定的衰减。由地面吸收产生的声衰减称之为地面吸收声衰减，用符号表示。图4-2中的等效距离由下列公式计算： （4-7）式中：受声点至最近的车道中心线距离，m受声点至最远的车道中心线距离，m本设计中： 4.4.3 声屏障实际插入损失声屏障的总降噪量用插入损失IL来表示， 其定义为在保持噪声声源、地形、地面、背景噪声和气候条件等不变的情况下，安装声屏障前后受声点的声压级之差。声屏障的插入损失主要取决于声屏障

20、的绕射声衰减Ld、透射减少量Lt和反射降低量Lr，考虑到其他障碍物和地面吸收的影响，声屏障实际插入损失为：本设计中在声屏障修建前，声源和受声点间不存在其他屏障或障碍物，也不需要考虑地面的吸收声衰减。4.5小结综合考虑经济性和插入损失计算的比较，选择方案二。虽然隔声量不是最好的，但是它的性价比是最高的。声屏障的高度为2.5m，长度为165m，距离受声点4m，距离马路中心线7m。但是由于马路比路面要高出1m，而声屏障又处在马路上面，加上防撞墙0.5m的高度，所以声屏障在马路上面的实际高度只有1.5m，这样大大的节约了材料成本，而且还能达到降噪目的。本设计处于小学前面，所以设计的声屏障要求美观而且实

21、用，所以在受声点一侧，做了两层的盆栽支架，用来放绿化，使声屏障更加的生态化。 第五章 声屏障的选型5.1 声屏障形状的选择声屏障按几何形状一般可分为直立型、折板型、弯曲性、半封闭性和全封闭型。（1）直立型声屏障竖立在道路边缘的平面反射型障板。由于直壁型声屏障用材简易、施方便、造价较低、与环境有较好的融合性，在国内外有广泛的应用。其特性一般可通过增加其高度进行有效的改善,尽管高度增加1m 可带来IL增加1.5dB(A)的效益 。但同样带来了降低教学区采光度、干扰司机视线等负效应。（2） 折板型和弯曲型声屏障一般用于降噪要求较高但声屏障高度又有一定限制的场合。把声屏障上部折向道路方向，面向道路的一

22、侧做成吸声表面，可以达到很好的降噪效果。声屏障的支撑件多采用H型钢。折壁型声屏障可增加声程差，提高降噪效果。（3）半封闭型声屏障半封闭型声屏障适用于城市交通干道和两侧高层建筑密集区,其降噪效果非常好。（4）全封闭型声屏障全封闭型声屏障适用于城市的高架桥,既有效地降,又可防止高空杂物坠落,但其造价低了交通噪声较高。（5）本设计声屏障形状选择本设计为生态声屏障，隔声量为20dB，所以选择直立型声屏障，因为是在小学外面，所以我在声屏障的中间设置两层支架，用来放盆栽，这样不仅美观而且还能增加一点降噪量。5.2 声屏障材料的选择国内的声屏障如按声学性能分类可分为吸声型(金属吸隔声板）、隔声型(PC板)、

23、混合型（ 吸声与隔声的混合型），这些声屏障其实际效果一般为3-5dB 。（1） FC板 FC纤维水泥加压板简称FC 板，声屏障生产单位用FC穿孔板作声屏障面板，用在高速公路上，主要优点成本低、声学效果一般，最大问题由于其吸水率大于17%，用在室外易风化，寿命短，且不美观。（2） PC板 PC板又称为聚碳酸酯耐击板，PC 板具有耐冲击、阻燃的特性。6mm厚的PC板平均隔声量21.5dB，隔声指数24dB，国内第一代声屏障用的较多，主要优点制作方便，有一定隔声效果，最大缺点成本不低，有眩光，吸声效果不佳。（3） 彩色夹芯板它是两面采用厚度0.50.6 的彩涂钢板，中间填入阻燃型聚苯乙烯板，其隔声量

24、为30 dB，由于其隔声量较大，成本也较低，外型也较美观，用在高速公路上较多。（4） 金属吸隔声板 它的结构设计，综合了薄板共振吸声结构及穿孔板吸声结构。主要特点： 吸隔声板由前板与后板组成，其厚度由50200mm，中间由吸声材料与空腔组成，空腔的厚薄根据噪声的声源频率来决定。（5） 本设计采用的声屏障材料根据目标值20dB，需要加上10 15 dB的安全值，此设计中选取安全值为15dB，因此需要选隔声量为35dB或更高的声屏障。经过表5-1选择比较，以下方案可行性较强：表5-1常见双层墙的平均隔声量材料及结构的厚度(mm)面密度（kg/)平均隔声量（dB)双层1厚铝板（中空70）5.218.

25、0双层1厚铝板涂三层石漆（中空70）6.820.9双层1厚铝板+0.35厚镀锌铁皮（中空70）10.022.5双层2厚铝板（中空70）10.424.2双层2厚铝板填70厚超细棉12.030.350厚五合板蜂窝板+56中空+30厚五合板蜂窝板19.534.560厚砖墙（表面粉刷）+60中空+60厚砖墙（表面粉刷）25835.0由于双层墙会产生混合效应，其吻合频率取决于两层墙各自的临界频率。当两层墙由不同的材料构成，且面密度相同时，两个临界频率相同，使得吻合谷凹陷较深，当墙的材料不同或面密度不同时，隔声特性曲线将出现两个低谷，但凹陷的深度相对较浅。 所以，在选择声屏障的材料选择时，为了防止吻合效应的产生，应注意两层板材料和面密度是否相同，应尽量选择两层墙的材料或