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学术研究

【论文】建筑声环境室外室内接力计算的研究

时间:2018/11/29 15:40:44   作者:本站编辑   来源:绿建斯维尔   阅读:1   评论:0

【论文】建筑声环境室外室内接力计算的研究

建筑声环境室外室内接力计算的研究

金晶1,张金乾 1 ,王会一1

(1.北京绿建软件有限公司,北京,100098)

摘  要: 声环境分析分为室外场地噪声分析和室内隔声计算两部分,通常两者独立进行未能自动衔接。本文采用国内一款建筑声环境分析软件SEDU,对典型办公建筑进行室外室内接力计算,将室外噪声模拟结果提取到建筑相应外立面上做为室内计算的边界噪声,参与室内隔声计算。通过与常见模拟方法对比,结果表明室外室内接力计算的结果更合理、准确,合理利用室外噪声数据进行室内分析这一方法也将推动绿色建筑声环境评价的发展。

关键词:建筑声环境;接力计算;SEDU模拟;

【论文】建筑声环境室外室内接力计算的研究


前言

 随着经济与社会发展的加快,城市结构发成巨变,机动车数量不断增长使得交通噪声成为当前我国城市噪声的主要来源。与此同时我国的民用建筑中配置的生活娱乐设施和机电设备越来越多,这导致在建筑内生活和办公的人们受到越来越多的噪声干扰,从而影响正常的生活、工作和休息质量,因此降低噪声和改善声环境的需求日益突出。为了改善建筑声环境质量,我国推出了《民用建筑隔声设计规范》、《建筑隔声评价标准》、《绿色建筑评价标准》、《环境影响评价技术导则 声环境》、《声环境质量标准》等一系列标准规范,推动着声环境模拟技术的发展。

进行声环境分析时,往往将室外场地噪声模拟和室内声环境模拟分为两部分进行独立分析,无法有效将室外模拟数据传递到室内,本文对国内声环境模拟现状和存在的问题进行分析,对室外室内接力计算的方式进行介绍,从而体现出接力计算的优势。


建筑声环境模拟现状

2.1 标准要求情况

《绿色建筑评价标准》GB 50378-2014中在室外环境和室内环境质量部分对声环境做出了明确要求。2017年01月06日发布并实施的中国建筑学会标准《健康建筑评价标准》T/ASC 02-1016中在舒适一章中对声环境单独做出要求。两个标准在声环境方面的要求分别有26分、30分,涵盖室外场地噪声、室内噪声级、建筑构件隔声性能几个方面,分值比例较高,足以体现声环境对建筑的重要性。

表1 标准在声环境方面的要求

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2.2 建筑声环境模拟现状

现阶段国内常用的声环境软件有Cadna/A、SoundPlan、Predictor-LimA等,以上均为国外声环境模拟软件,往往建立在国外标准基础上,与国内的标准规范存在一定的差异。例如,确定公路声源源强确定、道路坡度对噪声的影响、车速修正、平均声级的计算这四方面都有所不同。同时,上述国外声环境软件只能进行室外噪声模拟,无法完成室内隔声计算,手算成为较常见的分析模式。

现阶段国内许多项目声环境部分的评分项总体得分情况较低,甚至有些项目直接放弃室内声环境部分的得分。参与声环境评价的项目在计算中又常常出现以下几类问题:

1. 使用环评报告中实测噪声值作为建筑边界噪声。

环评报告只能反映现状,无法预测远期,周边环境改变如新建道路后等情况下的噪声实际情况会发生变化。这些实测值数据反映的是项目建成前的场地声环境,无法体现项目建成后场地噪声的实际情况。

2. 使用室外场地分析数据作为建筑边界噪声。

此方法相比第一种情况更加贴近实际情况,反映项目建成后声环境的情况。但是随着高度增加,立面上的噪声值大小有所变化,仅仅用单一噪声值作为整栋建筑的边界噪声计算室内噪声级时,得出的室内噪声级结果不准确,无法反映室内噪声真实情况。

3. 场地模拟常对模型进行简化导致结果出现偏差。

室外声场模拟要求模型反映真实造体型,进行准确建模。国外噪声模拟软件一般无法支持形状分布不规则、表面凹凸不平的建筑(群),建模时进行简化处理,例如对凹凸的建筑表面进行适当的光滑处理等。简化模型的噪声模拟结果往往与真实情况有所偏差,传递到室内计算时,使得室内结果出现较大误差。

4. 人工手算时,无法计算建筑内全部房间的噪声级,往往采用经验判断,人为主观认定一个房间作为最不利房间进行计算,极易误判导致真正的最不利房间在计算中被疏忽,这个“最不利房间”无法代表整个建筑的声环境情况。

室外室内接力计算

3.1 功能介绍

为推动绿色建筑与健康建筑评价中的声环境评价,北京绿建软件有限公司推出了声环境模拟分析软件SEDU(一下统称SEDU),该软件以三维建模为基础,将室外场地噪声模拟和室内声环境计算集成为一体,软件支持建筑周围环境噪声、构件隔声性能、室内噪声级的计算。SEDU软件基于CAD平台,支持单体建筑建模和周边建筑的简单体块的建模,完美支持各类复杂模型,无需像其他国外软件对复杂模型进行简化。因此计算模型与项目实际情况高度一致,保证了室外场地噪声计算结果的精确度。

为了精确计算出每个房间的室内噪声级情况,软件提供室外室内接力计算功能,即通过室外噪声计算将噪声值提取到对应的建筑外墙上,形成边界噪声数据库,作为室内噪声级计算的边界条件参与计算。

如图1所示,在计算完场地噪声后,软件自动将目标建筑立面上噪声值附在建筑外立面上,作为相应位置房间的边界噪声。假设房间有多面外墙且每个外墙的边界噪声值不同,计算该房间每一面墙传进来的噪声值再与室内噪声源等进行叠加得到最终的结果。此方法有效解决了上文中提及的几个问题,使得声环境计算结果更加准确。

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图1 室外室内接力计算模型

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图2 室内声环境计算边界噪声分布情况

3.2 模拟对比

本节将对一典型办公建筑进行声环境模拟分析,分别利用室外室内接力计算和常见的分析方法进行对比,分析不同方法得出的建筑内部房间噪声级的差异。本项目中房间较多,选取一层、三层、五层的主要功能房间进行分析对比。

3.2.1边界噪声的确定

室外室内接力计算与其他常见分析方法最根本的区别就是边界噪声的取值不同,用3种不同方法定义此办公楼边界噪声,分别计算办公楼中主要功能房间的室内噪声级,并对结果进行对比:

方法1将整栋建筑的边界噪声定义为环评报告中的实测值,由本项目环评报告书中可知57 dB(A);

方法2首先对建筑所在区域进行场地噪声模拟,将整栋建筑的边界噪声定义为室外噪声计算中得到的1.5m处建筑轮廓昼间最大噪声值。根据室外噪声模拟可知,此办公楼1.5m处建筑轮廓昼间最大噪声值为55dB(A)。

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图3 建筑概况

方法3 利用室外室内接力计算方法,首先进行室外噪声模拟,软件自动将相应位置的噪声结果对应到每个房间的每一面外墙上,作为相应房间的边界噪声,边界噪声具体情况可见表2。

表2 部分主要功能房间边界噪声分布情况(接力计算)

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注:1.室外噪声值为多个数字代表此房间不同外墙上噪声值不同。

2.SEDU可得出全部房间的边界噪声值,此表中仅展示部分楼层主要功能房间的数据。

3.2.2分析结果对比

确定房间边界噪声后,对办公楼进行室内噪声级计算,保证模型除边界噪声外其他计算参数均相同,模型建筑工程构造情况如表3所示。

表3 建筑工程构造详情及隔声性能情况【论文】建筑声环境室外室内接力计算的研究

通过建筑围护结构的构造确定构件的隔声量,再分别以上述三种方法确定边界噪声参与计算,分别计算室外环境噪声传到室内的噪声级、室内声源的总噪声级以及相邻房间传到本房间的噪声级,将三部分噪声级叠加,得出最终的室内噪声级结果。利用上述办公楼一层、三层、五层的主要功能房间室内噪声级结果如图4~6所示。假设房间有多面外墙且每个外墙的边界噪声值不同,则分别计算

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图4 主要功能房间噪声级对比(一层)

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图5 主要功能房间噪声级对比(三层)

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图6 主要功能房间噪声级对比(五层)

通过对比可知室外室内接力计算得到的室内噪声级结果比常用分析方法的结果小。与利用环评报告数据作为边界噪声的方法一相比,接力计算的结果普遍偏小2dB(A),接力计算和方法二对比,两者差距较小,大多数房间室内噪声级结果相同,但是部分房间还是出现3 dB(A)以内的差异。因为方法二是在场地噪声计算的基础上进行分析的,大多数房间的边界噪声都是保持的55 dB(A)左右,所以两种方法中大多数房间的室内噪声值结果相同、个别房间结果有所差异。

从结果对比可以发现,房间1014、1020、3013、3016、5013、5016存在5dB(A)以上的差异。通过对建筑平面图位置对比发现,这些房间存在于办公楼背对公路声源的一侧,房间远离声源导致边界噪声值偏小,方法二笼统得用建筑沿线噪声最大值去定义整栋建筑的边界噪声,使得计算时边界噪声值较高,导致此类背向声源的房间计算结果出现较大偏差。


结论

本文利用款建筑声环境分析软件SEDU室外室内接力计算功能,与国内常见模拟分析方法进行计算对比。对比结果表明室外室内接力计算的结果比常见模拟方法计算结果小,更准确得体现出项目建成后建筑内部室内声环境的情况,结果更加合理。同时软件支持所有房间的噪声级计算,可以充分反映建筑整体的室内声环境情况,所以室外室内接力计算这一合理利用室外噪声数据进行室内分析的方法将推动绿色建筑声环境评价的发展。

参考文献

[1] 闫国军,张金乾,吴伟斌等. 健康建筑中的声环境现状分析及其计算机模拟[J]. 建筑技术, 2018, 49(4): 416-.

[2] 孙秀敏,张勇,闫淼.Cadna/A软件与我国公路交通噪声预测模式在实际应用中的对比分析[J].  辽宁师范大学学报.2008. 443-445



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