Распространение структурного звука в гражданских зданиях

• Автор: Овсянников, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 436 с. : ил

Введение.

Глава 1. Ретроспективный анализ и современное состояние теории

и методов расчета структурного звука в зданиях.

1.1. Проблемы защиты от шума и вибрации в гражданских зданиях .

1.2. Методы расчета распространения структурного звука в зданиях

1.3. Метод статистического энергетического анализа СЭД.

1.4. Теория и экспериментальные исследования распространения

звуковой вибрации через стыки строительных конструкций.

Выводы по первой главе

Глава 2. Развитие методологии статистического энергетического анализа с учетом особенностей объемнопланировочных и конструктивных решений гражданских зданий.

2.1. Основные принципы системного подхода к проектированию

звукоизоляции в гражданских зданиях
2.2. Полная модель статистического энергетического анализа.
2.3. Объемнопланировочные элементы здания и расчетные схемы
фрагментов здания в расчете методом статистического энергетического аназиза
2.4. Внутренние потери звуковой энергии в помещениях
2.5. Конструктивные элементы и узлы зданий, их расчетные схемы
Выводы по второй главе.
Глава 3. Упругие и диссипативные свойства конструкционных
и звукоизоляционных материалов.
3.1. Упругие и диссипативные свойства конструкционных
материалов.
3.2. Упругие и диссипативные свойства звукоизоляционных
материалов.
3.2.1. Упругие свойства звукоизоляционных материалов
в статическом режиме загружения.
3.2.2. Динамические свойства звукоизоляционных материалов
при малых и больших статических нагрузках.
3.2.2.1. Методика измерения динамических характеристик звукоизоляционных материалов
3.2.2.2. Результаты измерения динамических характеристик некоторых звукоизоляционных материалов при статических нафузках
до МПа.
Выводы по третьей главе.
Глава 4. Теория волн в строительных конструкциях и собственные
колебания в элементах зданий.
4.1. Волны в упругой изотропной среде.
4.2. Распространение волн в стержневых конструкциях.
4.2.1. Сдвиговые волны в стержнях
4.2.2. Продольные волны в стержнях
4.2.3. Изгибные волны в стержнях
4.3. Распространение волн в строительных панелях.
4.3.1. Элементы общей теории волнового поля в пластинах.
4.3.2. К ваз и продольные волны в пластинах.
4.3.3. Изгибные волны в пластинах.
4.4. Собственные колебания строительных конструкций.
4.4.1. Стержневые конструкции.
4.4.2. Панельные конструкции
4.5. Волновые параметры прямоугольных помещений
Выводы по четвертой главе.
Глава 5. Распространение звуковых волн через стыки стержневых
конструкций
5.1. Основы теории прохождения волн через стыки стержней
5.1.1. Линейный стык с упругой прокладкой.
5.1.2. Стыки стержней, сопряженных под прямым углом
5.2. Экспериментальная проверка методики расчета на стержневой
модели стыков с прокладками.
5.3. Сопоставление теоретических и экспериментальных результатов .
Выводы по пятой главе
Глава 6. Прохождение звуковых волн через стыки панелей
6.1. Наклонное прохождение волн через стык панелей
6.2. Алгоритм решения задачи о виброизоляции на примере
крестообразного стыка с двумя прокладками
6.2.1. Граничные условия.
6.2.2. Уравнения смешений, углов поворота, моментов,
продольных, поперечных и сдвигающих усилий.
6.2.3. Методика расчета прохождения волн через стыки панелей
6.2.4. Результаты решения некоторых вариантов задачи
6.3. Универсальная расчетная схема стыка одинарных
панелей с упругими вставками.
6.3.1. Формирование граничных условий, общих для всех
вариантов стыка одинарных панелей.
6.3.2. Анализ виброизолирующей способности стыков внутренних
и наружных стен и перекрытий с прокладками и без них .
6.3.3. Влияние звуковых мостиков на виброизолирующую способность стыков с прокладками
6.4. Прохождение звуковых волн через стыки сдвоенных панелей . 3 Выводы по шестой главе.
Глава 7. Расчет звукоизоляции в бескаркасных зданиях на основе
метода статистического энергетического анализа
7.1. IТараметры статистической энергетической модели
виброакустического расчета бескаркасного здания.
7.2. Алгоритм расчета распространения звука по фрагменту
здания методом СЭЛ
7.3. Пример виброакустического расчета фрагмента здания
методом СЭА. Натурный эксперимент
Выводы по седьмой главе.
Заключение
Список литературы


Его применение позволяет с достаточной точностью выявить влияние косвенной звукопередачи в расчете звукоизоляции смежных помещений, а также определять звукоизолирующую способность ограждающих конструкций с учетом оттока звуковой энергии в смежные конструкции. Простота теоретической модели позволяет использовать этот метод в инженерных расчетах и не требует использования мощной вычислительной техники. Принципиальные решения задач о виброизоляции соединений стержневых конструкций, опубликованные Л. Кремером в г. В. Вестфаля 5 на разработку энергетической модели распространения структурного звука в конструктивном остове бескаркасного здания. В. Вестфаль рассмотрел здание как целостную конструктивную систему, элементы которой стены, перекрытия связаны в стыках конструкций. Полагая, что наибольший вклад в излучение звука вносят изгибные волны, распространяющиеся по конструкциям, он пренебрег влиянием волн других типов. Коэффициенты прохождения энергии изгибных волн В. Вестфаль предлагал определять по теории Л. Кремера, разработанной для стыков стержней. Представив мощность, вносимую в панель к как , и энергию на панели рк , где ик плотность энергии на панели, В. Совокупность формул 1. Во всех формулах В. Вестфаля здесь сохранены оригинальные обозначения переменных. Из формулы 1. Несовершенство теоретической модели В. Вестфаля проявилось в том, что она исключает из схемы энергетического взаимодействия воздушные объемы помещений и энергию звука в воздухе. Второй важный недостаток теории состоит в том, что она не принимает в расчет тот факт, что энергия волн в панелях, в силу конечности их размеров, не просто в них распределена, а концентрируется в резонансных формах колебаний. По этой причине нельзя не учитывать число форм мод или плотность мод колебаний в пределах рассматриваемой полосы частот. Ф 0. Несмотря на ряд существенных допущений, теория В. Вестфаля, реализованная им форме расчета с помощью электрической аналоговой схемы, позволила выявить важные закономерности распространения и рассеивания звуковой вибрации в конструктивном остове здания. Принципы записи уравнений энергетического баланса, коэффициентов внутренних потерь в панелях, коэффициентов энергетической связи между панелями явились основой для разработки последующих теоретических моделей распространения звука в конструктивной системе, состоящей из панелей и воздушных объемов. Теоретическому развитию поточноэнергетического метода посвящены работы отечественных ученых Б. Д. Тартаковского, Рыбака С. А. и др. Разработанная ими теория основана на предпосылках о линейности, эластичности, диссинативности и изотропности расчетных систем при малости коэффициента потерь 1, условиях стационарности поля волн, гармонического возбуждения и пренебрежении интерференцией. Постановка решения основана на составлении дифференциальных уравнений энергетического баланса в подсистемах. В перечисленных работах показаны принципы решения различных задач расчет звукоизоляции слоистых перегородок, прохождения звуковой энергии через систему последовательно соединенных в стыках пластин или воздуховодов. Поточноэнергетический метод в постановке В. Вестфаля достаточно широко использовался в судостроительной акустике для расчета распространения структурной вибрации по корпусу корабля на значительные расстояния от силовых агрегатов , , , . Но наибольшее распространение получила полочноэнергетическая модель, включающая в себя 2 смежных помещения, разделенных ограждающей конструкцией. Если бы конструкция представляла собой абсолютно жесткое плоское тело больших размеров, совершающее колебания как жесткий поршень, то коэффициент излучения был бы равен 1 и не зависел от частоты колебаний. Для тонких пластин коэффициент излучения зависит от соотношения длин волн в воздухе и в пластине. Этот эффект эффект волнового совпадения описан Л. Кремером. Преобразовав формулу 1. Рр0си2а, 1. Применительно к массивным строительным конструкциям, для которых критическая частота ниже 0 Гц, многое авторы приняли коэффициент излучения равным 1 во всем диапазоне частот. Формула 1.