Расчеты звукоизоляции ограждающими конструкциями зданий

Москва
Издательство «ФЛИНТА»
Издательство Уральского университета
2018

Министерство образования и науки российской Федерации

уральский Федеральный университет  

иМени первого президента россии б. н. ельцина

М. Ю. Ананьин, Д. В. Кремлева

рАсчЕты зВУКоИзоляцИИ

огрАжДАЮщИМИ
КонстрУКцИяМИ

зДАнИй

рекомендовано методическим советом урФу
в качестве учебного пособия для студентов,  
обучающихся по программе бакалавриата  
по направлениям подготовки 270800 «строительство»,  
270100 «архитектура», по специальности  
271101 «строительство уникальных зданий и сооружений»

2-е издание, стереотипное

© уральский федеральный университет, 2014
© ананьин М. Ю., кремлева д. в., 2014

р е ц е н з е н т ы:

ооо «архитектурное бюро владимира кагановича» 

(директор в. е. каганович)

в. б. сальников, кандидат технических наук, директор  

ооо «институт проектирования, архитектуры и дизайна» 

н ау ч н ы й  р е д а к т о р
и. н. Мальцева 

удк 693(075.8)
ббк 38.637я73-1
      а64

Ананьин, М. Ю.
расчеты звукоизоляции ограждающими конструкциями 
зданий [Электронный ресурс]/ М. Ю. ананьин, д. в. кремлева 
; [науч. ред. и. н. Мальцева] ; М-во образования и науки рос. 
Федерации, урал. федер.  ун-т. — 2-е изд., стер. — М. : ФЛИНТА
: Изд-во Урал. ун-та, 2018. — 92 с.

ISBN 978-5-9765-3519-0 (ФЛИНТА)
ISBN 978-5-7996-1336-5 (Изд-во Урал. ун-та)

учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по 
направлениям «строительство» и «архитектура» всех форм обучения при 
выполнении практических занятий по дисциплинам «строительная физика» и 
«Физика среды», при курсовом проектировании по дисциплинам 
«архитектура», «основы архитектуры», «архитектура гражданских и промышленных зданий», «основы архитектурно-конструктивного проектирования», 
«архитектурные конструкции», дипломном проектировании и подготовке к 
экзаменам. данное пособие может быть полезным также для инженернотехнических работников в их практической деятельности.

А64

удк 693(075.8)
ббк 38.637я73-1

ISBN 978-5-9765-3519-0 (ФЛИНТА)
ISBN 978-5-7996-1336-5 (Изд-во Урал. ун-та)

введение  ....................................................................................................... 5

1. теоретические основы ............................................................................. 7
 
1.1. Физические и физиологические характеристики звука ................. 7
 
1.2. Шум и борьба с шумом ................................................................... 12
 
1.3. изоляция воздушного шума ........................................................... 14
 
 
1.3.1. общие положения ................................................................... 14
 
 
1.3.2. принцип определения индекса изоляции воздушного  
 
 
шума Rw акустически однородной ограждающей конструкцией.... 16
 
 
1.3.3. нормирование изоляции воздушного шума  
 
 
ограждающими конструкциями зданий .......................................... 21

2. проверка изоляции воздушного шума акустически однородной  
 
сплошностенчатой конструкцией ......................................................... 23
 
2.1. проверка изоляции воздушного шума массивной  
 
 
 конструкцией ................................................................................... 23
 
 
 пример расчета ................................................................................ 32
 
2.2. проверка изоляции воздушного шума тонколистовой  
 
 
 однослойной ограждающей конструкцией ................................... 37

3. проверка изоляции воздушного шума многослойной огражда- 
 
ющей конструкцией ............................................................................... 42
 
3.1. проверка изоляции воздушного шума ограждающей  
 
 
 конструкцией из однослойных листовых обшивок  
 
 
 с воздушной прослойкой при одинаковой толщине обшивок ..... 42
 
3.2. проверка изоляции воздушного шума ограждающей конст- 
 
 
 рукцией из многослойных листовых обшивок из не склеен- 
 
 
 ных между собой листов с воздушной прослойкой ..................... 46
 
3.3. проверка изоляции воздушного шума ограждающей  
 
 
 конструкцией из однослойных листовых обшивок  
 
 
 с воздушной прослойкой при разной толщине обшивок ............. 48
 
3.4. проверка изоляции воздушного шума ограждающей  
 
 
 конструкцией из листовых обшивок и звукоизоляционным  
 
 
 материалом при различных вариантах обшивок .......................... 52
 
 
 пример расчета ................................................................................ 56

Содержание

4. звукоизоляционные расчеты междуэтажных перекрытий ................. 62
 
4.1. проверка изоляции воздушного шума междуэтажным  
 
 
 перекрытием со звукоизоляционным слоем (при ориентиро- 
 
 
 вочных расчетах) ............................................................................. 62
 
4.2. определение индекса приведенного ударного шума под  
 
 
 междуэтажным перекрытием с полом на звукоизоляционном  
 
 
 слое ................................................................................................... 67

рекомендуемая литература .......................................................................... 69

приложение а. термины и определения ................................................... 70

приложение б. справочные и нормативные данные ............................... 75

ВВедение

обеспечение нормируемого шумового режима помещений является одним из условий создания комфортной внутренней среды. 
поэтому грамотное конструирование ограждающих конструкций 
здания — одна из важнейших задач архитектурно-конструктивной 
проблематики. 
настоящее пособие направлено на приобретение студентами 
навыков проектирования зданий и выполнения звукоизоляционных расчетов внутренних ограждающих конструкций с позиций 
обеспечения комфортности внутренней среды.
в основной части пособия приведены алгоритмы выполнения 
заданий по строительной акустике на практических занятиях и в домашних условиях (при самостоятельной работе) в рамках дисциплин «строительная физика» и «Физика среды» и наиболее часто 
встречающихся при выполнении квалификационных учебных работ 
(курсовых и дипломных проектов):
1) поверочный расчет изоляции воздушного шума однослойной 
массивной акустически однородной ограждающей конструкцией;
2) поверочный расчет изоляции воздушного шума однослойной 
акустически однородной ограждающей конструкцией из листовых 
материалов;
3) поверочные расчеты изоляции воздушного шума многослойными акустически неоднородными ограждающими конструкциями 
с обшивками из листовых материалов, с воздушной прослойкой или 
с заполнением звукоизоляционным материалом;
4) поверочный расчет изоляции воздушного и ударного шумов 
междуэтажным перекрытием со звукоизоляционным слоем.
Методика расчетов и выполнение заданий базируются на положениях основополагающего нормативного документа сп 51.13330.2011 
«защита от шума» и рекомендациях сп 23-103-2003 «проектирование 
звукоизоляции жилых и общественных зданий».

для осмысленного усвоения материала при выполнении заданий в методических целях материал разделов структурирован 
следующим образом:
1) цель задания;
2) требуемый результат;
3) перечень исходных данных;
4) последовательность действий;
5) констатация результата;
6) вывод и — при необходимости — рекомендации.

Цель раскрывает смысловое содержание результата, который 
требуется получить при выполнении каждого задания.
Исходные данные — это физико-технические параметры ограждающей конструкции, материалов ее конструктивных слоев, внутренней и наружной сред, необходимые для выполнения задания 
и получения результата.
Искомые величины — это промежуточные параметры, определение которых необходимо для получения результата.
Последовательность действий представляет собой описание 
действий (операций) в порядке, наиболее оптимальном для получения корректного результата.
следует обратить внимание на то, что после выполнения задания 
всегда необходима констатация полученного результата.
на основании результата всегда требуется сделать вывод. при 
этом в случае получения неудовлетворительного результата после 
формулировки вывода нужно дать четкие и конкретные рекомендации, которые необходимо выполнить для обеспечения удовлетворительного результата.
в приложении а даются основные термины и определения, необходимые для понимания темы и успешной работы над заданиями.
в приложении б приведены справочные и нормативные данные, 
необходимые для выполнения заданий. в методических целях в оформлении таблиц приложения максимально сохранена стилистика нормативных документов, из которых они взяты.
список рекомендуемой нормативной и учебной литературы 
приведен в конце основной части пособия.

Строительная акустика — наука, изучающая вопросы звукоизоляции ограждающими конструкциями и снижения шума в зданиях.
другими словами, это наука, изучающая и практически решающая вопросы борьбы с шумом (в отличие от архитектурной 
акустики — науки, изучающей приемы и правила разработки 
оптимальных условий слышимости речи и музыки в помещениях 
массового пользования: аудиториях, концертных залах, залах собраний, залах кинотеатров и др.).

1.1. Физические и физиологические  
характеристики звука

Звук — разновидность колебательных движений (волн) в воздухе, твердых телах и в воде.
Слышимый звук — механические колебания (волны) упругого 
тела в частотном диапазоне слышимости человека.
звук характеризуется следующими параметрами.
1. Звуковое давление (р или Р, па) — разность между атмосферным давлением и давлением в данной точке звукового поля (то есть 
разность плотностей). другими словами, звуковое давление — это 
изменение атмосферного давления внутри определенного периода 
времени. начало отсчета: р0 = 2 · 10–5 н/м2 = 2 · 10–6 па = 20 μпа. Это 
порог слышимости. 
2. Интенсивность звукового давления (звука) (I, вт/м2) — звуковая мощность на единицу площади, облучаемой звуком. ощущается 
человеком как громкость звука.

 
A
P
I =

 , вт/м2, 
(1.1)

где А — амплитуда колебаний, м.

1. ТеореТиЧеСКие оСноВЫ

размах, или амплитуда, колебаний определяет громкость звука: 
чем сильнее ударить по струне гитары или отклонить ее, тем сильнее 
она колеблется и тем сильнее звук.
величина I0 = 1 · 10–12 вт/м2 соответствует порогу слышимости.
2а. Звуковая мощность (Р, вт) — вся звуковая энергия, излучаемая источником звука во всех направлениях (равна количеству 
излученной звуковой энергии за единицу времени):

 
t
E
P =
, вт. 
(1.2)

2б. Звуковая энергия (Е, вт · с) зависит от мощности звука и от 
времени его действия (звучания):

 
E = P · t, вт · с.

изменение звукового давления и интенсивности огромно и составляет соответственно 107 и 1014 раз. пользоватья ими неудобно, 
поэтому введены следующие две логарифмические величины.
3. Уровень звукового давления (Lp, дб) — отношение звуковых 
давлений в логарифмической зависимости:

 
0
20 lg
=
⋅
p
p
L
p . 
(1.4)

4. Уровень интенсивности звука (LI , дб) — отношение интенсивностей звука в логарифмической зависимости:

 

0
10 lg
I
I
L
I
=
⋅
. 
(1.5)

в этих формулах р0 и I0 — значения, соответствующие порогу 
слышимости.
данные соотношения являются логарифмическими также потому, что наше ухо слышит в логарифмическом масштабе. а для 
того, чтобы избежать в белах десятых долей и запятых, которые 
будут усложнять построение частотных характеристик, в качестве 
единицы измерения приняты децибелы.
Диапазон восприятия звука органами слуха человека составляют:

а) порог слышимости (нижний предел ощущения звука): 
р0 = 2 · 10–5 па; L0 = 0 дб (то есть разность давлений для уха человека 
равна нулю, и звук еще не может быть услышан);
б) болевой порог (восприятие звука как болевого ощущения): 
р0 = 2 · 102 па; L0 = 120 дб.
5. Скорость звука (с, м/с) — скорость распространения колебаний в теле или среде. скорость звука зависит от:
— материала, в котором распространяется звук;
— температуры этого материала (чем выше температура, тем 
лучше звукопроницаемость, так как теплые молекулы более подвижны, чем холодные);
— частоты звука.
к примеру, для воздуха:

 
с = 331,2 + 0,6 · ΔT,

где 331,2 м/с — скорость звука при 0 °с; ΔT — разность температуры с 0 °с.
при температуре +20 °с

 
с = 343,2 м/с ≈ 343 м/с.

6. Длина волны (l, м) — расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками, 
колеблющимися в одинаковых 
фазах (по аналогии с волнами 
в воде — расстояние между 
двумя соседними гребнями 
волны) (рис. 1.1).
длина волны соответствует расстоянию, которое точка 
с постоянной фазой проходит 
за время, равное периоду колебаний T, поэтому 

 
2
υ
πυ
λ = υ
=
=
ω
T
f
. 
(1.6)

рис. 1.1. длина волны

различают следующие виды волн: в воздушной среде — сферические и плоские, в твердых телах — продольные, поперечные 
и изгибные (при δ ≤ λ/6).
слух воспринимает волны в диапазоне λ = 0,017...1,7 м. 
в строительной акустике больший интерес, чем длина волны, 
представляет частота звука.
7. Частота звука (f, гц) — величина, обратно пропорциональная 
длине волны. ощущается человеком как высота (тональность) звука.
Частотный диапазон слышимости человека:
— взрослый человек с нормальным слухом — 16… ~ 16 000 гц;
— молодые люди  — 16…20 000 гц;
— маленькие дети — 16…24 000 гц.
колебания частотой ниже 16 гц — инфразвук, выше 20 000 гц — 
ультразвук и гиперзвук.
в строительной акустике принимается диапазон воспринимаемых 
слухом частот 16…20 000 гц. в этом диапазоне различают частоты:
— низкие — 16…300 гц;
— средние — 300…800 гц;
— высокие — 800…5000 гц.
диапазон наиболее распространенных частот бытовых и производственных шумов — 100…5000 гц. диапазон расчетных частот 
в звукоизоляционных расчетах составляет 100…3150 гц (см. рис. 1.2).
связь между частотой и длиной волны:

 

= λ

c
f
, 
 (1.7)

где с — скорость звука в воздухе, принимаемая равной 340 м/с при 
температуре 20 °с.
в диапазоне наиболее распространенных частот бытовых и производственных шумов звук делится на октавные полосы, граничные 
значения которых находятся в соотношении 2 : 1 (100; 200; 400; 800; 
1600; 3200 гц — итого пять октав). октавы, в свою очередь, делятся 
на третьоктавные полосы (терцийные интервалы), граничные значения которых находятся в соотношении приблизительно 1,26 : 1: 
100; 125; 160; 200; 250; 320; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 
2000; 2500; 3150; 4000; 5000 гц (см. табл. 1.1 и рис. 1.3).

рис. 1.2. диапазоны частот звука

рис. 1.3. терцийные и октавные шаги (интервалы)  
в диапазоне наиболее распространенных частот шумов

третьоктавные интервалы

октавные полосы

Таблица 1.1
Терцийные и октавные шаги (интервалы) диапазона  
слышимых частот

16
20
25
31,5

31,5
40
50
63
80
100
125

125
160
200
250
315
400
500

500
630
800
1000
1250
1600
2000

2000
2500
3150
4000
5000
6300
8000

8000
10000
12500
16000
20000

Примечание. полужирным шрифтом выделены границы октавных полос.

1.2. Шум и борьба с шумом

Шум — воспринимаемые слухом нерегулярные колебания без 
закономерной зависимости, которые являются помехой.
таким образом, под шумом понимается звук, который является 
помехой человеку в определенных условиях жизни и может раздражать его нервную систему. Причиной возникновения шума 
в зданиях являются внутренние и внешние источники:
— внутренние источники: инженерное и санитарно-техническое 
оборудование; громкий разговор; громкая музыка; шум от электроинструментов; воздушный и ударный шум от танцев и др.;
— внешние источники: транспорт; промышленные предприятия 
и др.
в архитектурно-строительной акустике различают следующие 
виды шумов:
— воздушный — звуковые колебания в воздушной среде, проходящие через толщу конструкции и через неплотности в соединениях 
строительных конструкций;
— ударный — звуковые колебания, возникающие при механических воздействиях на ограждающие конструкции (перекрытия, 
стены);