K-13纖維噴涂吸聲材料在國家大劇院屋蓋結(jié)構(gòu)中的聲學作用
國家大劇院的屋蓋設(shè)計為輕型結(jié)構(gòu)，底層為2mm鋼板，中間為24Kg/m3離心玻璃棉，上層為防水鋁板，面層為鈦合金裝飾板。為了加強外部隔聲和室內(nèi)吸聲，在鋼板下噴涂一層25mm厚、100Kg/m3的K-13纖維噴涂吸聲材料。按照設(shè)計要求，屋蓋板空氣聲隔聲指標Rw需大于等于42B,撞擊聲（主要是雨噪聲）隔聲指標Lpn,w需小于等于42dB。
由于輕型屋蓋結(jié)構(gòu)重量輕、厚度薄、存在結(jié)構(gòu)縫隙等原因，相對于混凝土等重型屋蓋結(jié)構(gòu)的隔聲性能偏低。應(yīng)國家大劇院業(yè)主委員會的要求，為了確保隔聲性能達標，在北京美華東方建材有限公司和珠海晶藝特種玻璃工程公司的協(xié)助下，于2003年8 月10日-2003年9月20日在清華大學進行了系列隔聲實驗。實驗結(jié)果可參見清華大學建筑物理環(huán)境檢測中心03065-03069號檢測報告。
隔聲實驗結(jié)論為：K-13纖維噴涂吸聲材料對于國家大劇院屋蓋結(jié)構(gòu)的隔聲性能起到致關(guān)重要的作用。在沒有噴涂K-13的情況下，即使經(jīng)過屋蓋的密縫處理，空氣聲隔聲量最高只能達到Rw=37dB。K-13噴涂后，屋蓋的空氣聲隔聲性能可提高到Rw=47dB，在1mm/min的大雨下，撞擊聲隔聲量可達到 Lpn,w=40dB，滿足設(shè)計要求。
噴涂K-13后能夠大大提高屋蓋板的隔聲性能的原因是:1)K-13均勻噴涂附著在鋼板上以后，起到了一定的聲阻尼作用，改善了鋼板本身的振動模式，較大提高了鋼板中低頻的隔聲性能，從而提高了整體的隔聲能力。實驗結(jié)果表明，在100Hz時噴涂 K-13材料后隔聲量由14.5dB提高到20.5dB，在500Hz時噴涂K-13材料后隔聲量由37.0dB提高到42.5dB。2）K-13為密實顆粒狀粘稠材料，在噴涂過程中起到了良好密封效果。
由于施工、結(jié)構(gòu)等方面的考慮，該屋蓋板的鋼板存在結(jié)構(gòu)縫隙，縫隙產(chǎn)生了很大的漏聲，造成隔聲量嚴重下降。實驗中發(fā)現(xiàn)，在沒有噴涂K-13時，如果不對鋼板進行密縫處理，屋蓋板的隔聲量只能達到33dB。進行密縫處理后（主要是在Ω型壓縫鋼條板內(nèi)填離心玻璃棉密封處理），隔聲量提高到37dB，進而使用玻璃膠（在實際工程中不能這樣處理，僅作為實驗參考）對鋼板所有拼縫進行密封處理后，隔聲量提高到 40dB。密封處理能夠提高高頻的隔聲性能。實驗結(jié)果表明，在2000Hz時噴涂K-13材料后隔聲量由40dB提高到52dB。
K-13材料同時具有良好的吸聲性能，根據(jù)清華大學建筑物理環(huán)境檢測中心檢測結(jié)果，1英寸厚K-13的降噪系數(shù)NRC達到0.75，即1英寸厚K13噴涂在頂棚上可以吸收75%的入射聲音，將會大大降低室內(nèi)噪聲，起到改善環(huán)境的作用。
從國外有關(guān)建筑聲學文獻中我們獲知，纖維噴涂吸聲材料在國外已有多年的使用歷史，因其良好的聲學、環(huán)保、防火、粘著力強、易于施工等特性，廣泛地被體育、文化等大型建筑場所采用。纖維噴涂吸聲材料雖然較晚進入我國，但必將在建筑聲學的應(yīng)用中有著廣闊前景。
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