临街建筑声环境的研究与改善

2021-11-06 来源：飒榕旅游知识分享网

第36卷　第2期2004年6月

西安建筑科技大学学报(自然科学版)

J1Xi’anUniv.ofArch.&Tech.(NaturalScienceEdition)

Vol.36　No.2

Jun.2004

临街建筑声环境的研究与改善

赵敬源,张　琳,霍小平

(长安大学建筑学院,陕西西安710061)

摘　要:临街建筑的声环境已经成为当前深受关注又迫切需要解决好的问题之一.针对当前中国中等城市实际车流量和道路情况,从理论上建立了城市道路交通噪声声场模型,并选取有代表性的交通干道临街建筑,作详细的噪声同步测量.从理论和实测两方面对临街建筑噪声分布及其相关影响因素进行了定量分析,并在此基础上提出了改善临街建筑声环境的一系列对策建议.关键词:临街建筑;交通噪声;直达声;混响声;理论模型

中图分类号:TU11213　　　　文献标识码:A　　　　文章编号:100627930(2004)0220191204　

Studyandimprovementonthenoiseenvironment

oftheroadsidebuildings

ZHAOJing2yuan,ZHANLin,HUOXiao2ping

(SchoolofArch.,Chang’anUniv.,Xi’an710061,China))

Abstract:Thenoiseenvironmentfortheroadsidebuildingshasbecomeoneproblemsofimmediateconcernwhichcallsforpropersolution.Theauthorsofthispaper,aftergivingthedirectsoundfortypicalmagnitudeoftrafficflowonaveragespeedandthereverberantsoundintypicalartery,setupthetheoreticalmodelforthenoisefieldinurbanstreets,whichissuitableforChineseconditionsandhasneverbeendonebefore.Thepaper,atthesametime,investigatesthenoiseofthebuildingfacingthetypicalartery,andfinallymakesaquantitativeanalysisonthenoisedistributionandtheinfluentialfactorsaccordingtothemeasurementandtheories.Basedonthedetailedanalysis,the.authorsfinallyputforwardaseriesofstrategytoimprovetheenvironmentfortheroadsidebuildingsincitiesKeywords:roadsidebuilding;vehicularnoise;directsoundreverberantsound;theoreticalmodel

随着经济建设的迅速发展和城市人口的迅速增加,城市交通量日益增大,相应的带来城市交通噪声污染日益严重,成为对环境影响最大、涉及面最广的城市噪声源,严重地影响了居民的正常生活.为保障城市居民的正常生活,国家陆续出台了一系列的相关标准,但是临街建筑,尤其是交通干道两侧的居住

建筑,室内声环境质量大多严重超标.根据北京市对崇文门、西大街的调查,78%的临街居民对交通噪声感到强烈不满.

(GB3096-93)中规定,交通干线两侧昼间允许噪声标准为70dB我国在《城市区域环境噪声标准》(A),而(GBJ118-88)中规定,住宅卧室室内允许噪声标准为40《民用建筑隔声设计规范》～45dB(A),

在住宅开窗情况下,室内声级比室外声级约低10dB,这样对于临街住宅,即使区域环境噪声满足标准,

住宅室内还是不能达到国家允许标准,约超标15～20dB(A).显然,临街建筑的声环境问题已经成为限

收稿日期:2003211201

基金项目:交通部重点科学技术研究项目(95205201267);长安大学青年科技发展基金(030521001)作者简介:赵敬源(19722),女,河南省南阳市人,讲师,博士研究生,主要从事建筑环境与城市环境的研究.

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制交通发展,影响城市环境的“瓶颈”问题之一.

1　城市交通噪声声场理论模型

城市交通干道(主要街道)车辆辐射的噪声被路面及两侧建筑物等界面的反射、吸收,使街道形成了非封闭的混响声场(如图1).声场中任一点的噪声有汽车辐射直接到达的噪声(称直达声)和经界面反射到达的噪声(称混响声),因此声场中的声能量有直达声能量(ID)和混响声能量(IR)两部分构成.即:

I=ID+IR　或　Lp=10lg(10

011LD

+10011LR)(1)

1.1　直达声的等效声级1.1.1　车流的声功率级

单车的声功率级与载重量、路面材料、路面粗糙度等多项因素有关,根据课题组在西安市西五路、南二环等几条代表性干道的测量数据回归可得(接受点距等效行车线7.5m):当车辆在中、低档车速时,辐射的声功率级与车速有如下关系:

Lwi=012Vi+Ci

(2)

式中:Lwi为第i种车型单车辐射的声功率级,dB;

Vi为第i种车型的平均车速,km󰃗h;

低Ci为与车辆类型有关的常数,dB.由测试数据得在中、档车速时可参照表1取值.

表1　车型常数Ci

Tab.1　Constantforvehicletype

图1　城市街道声场示意图

Fig.1　Conceptualdiagramforthe

noisefieldofurbanstreets

车型

小客车

87.0

中型车

91.0

大型车

94.2

摩托车

85.0

由式(2)可以看出,如把小型车辐射的声功率级作为基数,在相同车速下,其余车型辐射的声功率级为:1辆中型车辐射的声功率级相当于2.5辆小型车辐射的声功率级;1辆大型车辐射的声功率级相当于5.2辆小型车辐射的声功率级;1辆摩托车相当于0.6辆小型车辐射的声功率级.由此,街道上混合车流辐射的平均声功率级可按下式计算:

Lw=012V+10lg(a1+2.5a2+5.2a3+0.6a4)+8710

(3)

式中:Lw为街道混合车流辐射的平均声功率级,dB;

中型、大型和摩托车在车流量中占的百分比,%;a1、a2、a3、a4为分别为小型、

V为混合车流的平均车速,km󰃗h.

1.1.2　直达声的等效声级

假定街道上的车流为不连续的线声源(通常是满足的),车流辐射直达声的等效声级计算式为:

r为接受点距等效行车线的距离,m;

eqD

=Lw-10lgr-B(4)

式中:Lw为街道混合车流的平均声功率级,dB;.据测量B为常数

[1]

,两侧建筑红线之间距离较宽,并设有绿化带的道路(如城市环道)取B=30～

33dB,市区主要街道取B=33～35dB.1.2　混响声的等效声级

街道内混响声级的大小与车流的声功率、街道宽度及界面对声波的吸收性能等有关.由于街道对声波的吸收系数很难确定(甚至无法确定),因此,混响声的等效声级可采用下式估算:

eqR

=Lw-Ab(5)

式中:b为街道宽度,m;

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A为与街道界面对声波吸收性能有关的系数,dB󰃗m.据课题组在西安市多条干道的测量数据归纳

可得,A值的范围为0.90～0.95dB󰃗m.1.3　城市交通噪声声场

距等效行车线r处的等效声级,是该处直达声的等效声级与街道混响声级的叠加.即:

011L011L

Leq=10lg(10eqD+10eqR)

(6)

2　临街建筑噪声实测分析

临街建筑的噪声状况是一个非常复杂的问题,它与建筑的高度、街道的宽度、路面材料、道路的绿化以及街对面建筑的实际分布情况都有很大关系.因此,采用实测研究更为实用可靠.

我们于2003年10月对位于西安市小寨东路的陕西百隆大厦B座的交通噪声垂直方向分布情况进行了同步测量.各楼层测点设在窗前1m处,高度与窗台相平,测量结果列于表2.

表2　百隆大厦垂直方向噪声对比Tab.1　ComparisonofverticalnoiseintheBailongMansion

测点布置层次测点距地面高度󰃗m实测平均值Leq󰃗dB理论计算值LeqD󰃗dB

24.870.567.1

412.070.266.8

617.671.666.4

823.270.565.9

1028.869.065.4

1234.467.464.8

1440.065.364.2

1645.663.163.5

测试当天天气晴朗,基本无风.百隆大厦共有26层,下面三层为商场,层高3.6m,上面23层为住宅,层高2.8m.小寨东路为西安市南郊东西向主干道,路旁有多年生高大常绿树木,测试期间平均小时车流量970辆󰃗h,其中小型车806辆󰃗h,中型车和大型车164辆󰃗h(因西安市禁摩,少有摩托车驶过,不再单独计数).

3　临街建筑声环境改善建议

通过理论分析和实测数据,对临街建筑的室内声环境提出如下改善建议:

(1)对比民用建筑室内噪声标准,可以看出,临街建筑的室内声环境是严重超标的.因此,现阶段大量的宾馆及住宅楼临街建设是不适宜的,应从规划上予以适当控制.临街宜建造允许噪声标准较高的商业建筑、多层停车场等.

(2)从实测数据可以看出,对楼前有高大树木的大厦,声环境质量最差的楼层为6～8层.本课题组同时进行的其它相关测试表明,楼前无高大树木的大厦,3～6层为其声环境质量最差的楼层.若有高架道路桥,9层附近声级最高.若道路两侧均为高层建筑,垂直声场还将有所上移.因此,从长远发展来看,临街建筑11层以上的住宅,基本上不太受交通噪声的干扰,而11层以下的住宅尤其是4～9层的住宅,将深受噪音侵扰之苦.

(3)现阶段通行的商住楼,既利用了临街黄金地段的商业价值,又可安置大量居民.因此,深受房地产开发商的钟爱.据上段测试分析,临街商住楼4～9层住宅应采取必要措施应对交通噪声.可以改变布局,沿干道方向设置有玻璃窗的外走廊;或安装双层窗;也可以对这些层次的临街阳台加以改造,据有关资料,高层住宅阳台对交通噪声有一定的衰减作用.阳台内的噪声主要来自上层阳台底面的一次反射声,对阳台底面铺设吸声材料可显著的增加阳台的插入损失,当材料吸声系数为0.6时,最大插入损失可达6dB(A)[2],且该方法简单有效,增加投资少,是一项非常可行的降噪措施.

(4)从车型车流量统计数据可以看出,目前我国城市交通中小型车占绝对主导比例.而路面材料对小型车的轮胎噪声影响很大,因此大力发展低噪声路面对降低城市区域噪声有十分明显的作用.从香港和欧洲一些国家的试验路段来看,多孔沥青路面较传统路面降低噪声3～6dB(A),雨天可降低8dB(A),且在使用多年以后测试(如法国使用6年后测试)其透水性、耐久性均令人满意[1].

(5)从理论模型和实测数据都可以看出,混响声在城市街道声场中占有相当的比例,因此,大力发展

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街道绿化,充分利用林木的吸声作用对减衰临街建筑噪声侵扰是十分有利的.同时还可以绿化城市环境,缓解城市热岛效应.

绿色植物产生吸声效果的机制有两个,除了树木的枝叶通过与声波发生共振吸收一部分声能外,树叶和树枝间的空隙还可以像多孔吸声材料一样再次吸收一部分声能[3].因此,仅依靠面积不大的草坪和行道树获得吸声减噪效果时,从多孔材料吸声机理出发,叶片小而密、空隙率较高的植物可以较好地达到这一目的.加之交通噪声源为贴地线源,并在街道中处于较低的位置,常青针叶林配以灌木和草坪便是一种可行的搭配方案.

4　结　语

(1)本文给出了车辆直接辐射声和街道混响声的理论公式,从而在理论上建立了完整的城市交通噪声声场模型,利用该模型可以预测城市交通噪声的分布.(2)本文通过实测进一步分析了交通干道临街建筑纵向噪声分布规律,找出了声环境最不利点,以便有针对性采取相应措施.(3)在理论和实测的基础上,从规划、建筑单体、路面及街道绿化等多方面提出了改善临街建筑室内声环境的对策建议,研究结论对改善当前严重的居民噪声侵扰问题有一定的参考意义.参考文献:

[1]　张玉芬主编.道路交通环境工程[M].北京:人民交通出版社,2001.

[2]　刘少瑜.高层住宅阳台对降低交通噪声的作用[J].噪声与振动控制,1999,(3):7211.[3]　钟珂.城市街谷中的物理微环境[J].西北建筑工程学院学报,1998,(4):15218.

(上接第178页)

从比较结果可见,地板表面平均温度和内部温度分布测试结果与数值模拟结果误差在5%内.说明本文采用的测试方法能比较准确的反映实际地板的传热过程.

5　结　论

(1)文中提出的测试方法与数值模拟结果基

本相符,可用于验证低温辐射地板传热理论计算结果.(2)地板上表面温度受埋管管径、管间距、管道水温和管道以上覆盖层热阻等因素影响.(3)辐射地板传热过程中,地板上表面温度与水温之间存在明显的时间延迟.升温期间的延迟时间约为降温期间的延迟时间的一半.参考文献:

[1]　宗立华.塑料埋管地板辐射供暖的热性能分析[J].暖通空调,2000,30(1):628.[2]　胡松涛等.地板辐射供暖系统运行工况动态仿真[J].暖通空调,1999,29(4):15217.

[3]　YoucefL.Two2dimensionalmodelofdirectsolarslabongradeheatingfloor[J].SolarEnergy,1991,46(3):1832

189.

[4]　KilkisBect.Asi.,1995,101mplifiedmodelforthedesignofradiantin2slabheatingpanels[J].ASHREATrans

(1):2102216.

图5　地板内部温度分析

Fig.5　Temperaturedistributionofinsidefloor󰃗D=16mm,∆=65mm,M=300mm

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