高架复合道路周边既有住宅建筑降噪隔声改造设计及应用研究

陆珏，陈洋，谢薿



高架复合道路周边既有住宅建筑降噪隔声改造设计及应用研究

陆珏，陈洋，谢薿

(上海市房地产科学研究院，上海 200031)

针对高架复合道路周边既有住宅建筑及其声环境的特点，结合既有住宅室内声环境及建筑安全性等要求，以实际工程案例为示范工程，总结高架复合道路周边既有住宅建筑降噪隔声改造的关键技术。基于现场噪声监测及门窗隔声性能试验的结果，给出门窗进行选型表及阳台加固方法，对小区环境提出综合改善措施。经噪声实测分析表明，改造后住宅室内声环境已经达标，居民的居住舒适度得到提高，对今后既有住宅建筑降噪隔声改造提供技术支撑。

高架复合道路；既有住宅；声环境；隔声改造；后评估

0 引言

我国城市交通近年来发展迅速，随着车流量的不断增加，为缓解交通压力，在城市中心区域建设高架复合道路成为了诸多城市的选择。高架复合道路是由上层高架道路与下层地面道路共同组成的立体交通道路系统，它一方面增加了交通流量，提高了通行速度，有效缓解了交通堵塞；另一方面，由于车流量急剧增加、车速加快(设计车速通常不低于60 km·h-1)，使得道路空间水平声场和垂直声场的声压级比普通道路要高，再加上中心城区道路两侧建筑林立，噪声敏感点众多，由此造成的噪声污染问题十分突出。

对高架复合道路的噪声治理，除了主动控制方法，还应考虑针对敏感建筑物的被动防护措施，即通过对建筑进行隔声降噪改造，使其室内符合声环境的质量标准要求[1]。目前在被动防护方面的研究成果较少，且由于建设周期长，改造费用高，居民协调难度大，因此实际案例较少。针对高架复合道路的噪声特点，选择具有针对性、经济性的隔声改造技术，是急需解决的问题之一。

1 高架复合道路周边既有住宅及其声环境特征分析

1.1 高架复合道路周边敏感住宅分析

1994年年底，上海市第一条内环高架建成通车，之后贯穿市区的南北高架和延安路高架相继通车，形成了上海市“申”字形的高架道路格局。2000年，上海第一条高架轨道交通线路—轻轨明珠线的建成通车，提高了土地和城市的空间利用效率，加快了上海立体化的交通组织建设。城市不断发展，道路建设不断完善，2014年上海市道路总长17 797 km，其中，公路长12 945 km，高速公路长825 km[2]。随着道路建设量加大，建设速度加快，高架道路周围受噪声污染严重的住宅区域面积逐渐变大。

以上海市中心城区高架复合道路周围住宅为例，目前受交通噪声影响的住宅主要以高层塔楼、高层板楼及多层板楼为主。其中，在敏感区域，如医院、学校、住区等附近，高架道路都设置了声屏障，已经考虑到噪声污染问题。但那些在高架道路建设初期就已经建设完工的多层单元式板楼，由于建设年代久，未考虑隔声问题，住宅损坏严重，声屏障对其的保护作用较弱，所以成为高架复合道路周围需重点考虑的降噪隔声改造对象。

1.2 高架复合道路周边声环境特征分析

高架复合道路的车流量通常远大于普通地面道路，且由于道路结构的原因，下层道路的噪声经上层以及路面建筑的多次反射，传播情况较为复杂，上层道路的行车速度较快，噪声级也较高，两层路面的交通噪声的叠加影响使得噪声污染比一般道路更为严重[3]。经调查，高架复合道路具有以下特点：(1) 高架复合道路由上层高架道路与下层地面道路组成，高架道路下两侧均有12～18 m宽的辅路，供公共汽车和转弯机动车行驶；(2) 高架复合道路的车流量明显高于一般道路，且车型以中小型车为主；(3) 高架复合道路沿线两侧建筑物密度大、楼层高，人口分布密度也较大[4]。(4) 由于高架道路具有较大的振动，会产生噪声叠加，因此，高架路段交通噪声高于同等类型地面道路。有研究者对高架路段与相应地面路段分别进行交通噪声测量，结果表明，高架路段交通噪声高出同等类型地面道路交通噪声2.5 dB(A)左右[5]。

研究表明，在对高架复合道路周边住宅设置声屏障后，高度3 m左右、单边的声屏障对于9层以下的住宅有一定的降噪效果，对10层以上的住宅效果不明显。声屏障的降噪效果是由地面道路噪声值和声屏障的高度共同决定的。由于地面道路的噪声会掩盖声屏障的降噪效果，因此，在高架复合道路上层设置声屏障，对低层和高层住宅的降噪效果都不理想[6]。

对监测结果进行分析，可知：

(1) 各楼层室外昼间等效声级均能达到4a类区标准要求，夜间等效声级各层均超标。(监测区域按声环境功能区类别应为4a类，据《声环境质量标准》(GB3096-2008)[7]中4a类声功能区噪声限值规定：昼间等效声级≤70 dB(A)，夜间等效声级≤55 dB(A))。

图1 上海某高架复合道路附近既有住宅楼噪声监测环境及仪器布置图

图2 上海某高架复合道路附近既有住宅楼噪声监测频谱图

表1 上海某高架复合道路附近既有住宅楼噪声监测小时等效连续A声级Leq(dB)

注：表中数据是改造后住宅朝南室外测试结果

(2) 高架复合道路周边噪声以中低频为主，频率大于1 000 Hz后，噪声急剧减小；在125～1 000 Hz频段，噪声值基本相同；最大噪声值出现在16～125 Hz频段。

(3) 不同建筑高度噪声值变化较小，且频谱变化规律基本一致。原因分析：监测住宅楼临近匝道、跨线桥和高架桥，各楼层位置均受噪声源影响。

2 隔声改造措施

既有住宅建筑隔声的改造应重点聚焦于建筑墙体、门窗、阳台的降噪改造。本文以实际降噪隔声改造工程为例，总结门、窗、阳台、小区综合环境的降噪隔声改造措施。

2.1 工程概况

示范工程位于上海某高架复合道路周边，重点改造对象为靠近高架路的第一排居民住宅楼。该批住宅楼建造于1980～1990年间，共涉及房屋7幢，其中，6幢为6层建筑、1幢为5层建筑，房型共7种，总建筑面积近1.7万m2。改造前，入户门多为夹板满固门，窗户多为单层玻璃钢窗，小区声环境质量较差，其中室外噪声昼间为67～77 dB(A)，夜间为64～72 dB(A)，不满足规范要求。

2.2 标准规范分析

对于构件，据研究既有住宅建筑隔声薄弱环节主要为外立面门窗。经对比，上海市地方标准《住宅设计标准》(DGJ08-20-2013、J10090-2013)[8]对构件隔声性能的要求较《民用建筑隔声设计规范》(GB50118-2010)[9]更严格。考虑隔声改造多针对入户门、外窗、外墙等构件实施改造，因此既有住宅降噪隔声改造选用隔声构件的隔声性能要求可参照表2。

表2 既有住宅建筑降噪隔声改造构件隔声性能要求(dB)

2.3 隔声门窗设计及选型

住宅建筑的隔声应遵守“等传声”原则，一般墙体的隔声量较高，而门窗是隔声的薄弱环节。参照《民用建筑隔声设计规范》(GB50118-2010)[7]及表2，计算各部位门窗所需隔声量。

在隔声窗的研究中，通过影响隔声性能的典型参数的选取(包括玻璃形式与规格、窗框型材、开启方式与密封形式、双层窗间距等)，定制30樘单层隔声窗和27樘双层隔声窗，通过实验数据分析各参数对隔声性能的影响规律。表3、表4列举了有代表性的七樘和五樘实验数据结果。

由表3及表4的结果可见：①玻璃形式方面：真空玻璃、夹胶中空玻璃隔声性能最好；②窗框型材方面：塑钢和断桥铝型材显著好于普通铝合金，窗框型材厚度增大可有效提升隔声性能；③开启方式方面：平开优于推拉，尤其在中高频段受吻合效应影响的严重程度方面；④密封条方面：包覆式密封条可有效提升隔声效果；⑤双层窗间距方面：间距大于90 mm时，计权隔声量基本相近，隔声性能优于间距为80 mm的双层窗。

本次拟改造房屋原外窗多为钢窗，由于使用年限较长，已出现老化、锈蚀等情况，不符合隔声降噪标准要求。且环境噪声对建筑迎声面与背声面影响差异较大。从数据分析及现场踏勘情况来看，住宅楼东面为迎声面，噪声影响较大；居民楼西面为背声面，噪声影响较小。因此窗户的改造方案如表5所示。

表3 部分单层隔声窗参数设计及试验结果

注：A代表中空，pvb代表夹层，v代表真空

表4 部分双层隔声窗设计及试验结果

表5 上海某高架复合道路附近既有住宅楼隔声窗方案汇总表

隔声门设计时重点考虑门扇重量、厚度、内填充物与门框间密封等[10]。原入户门形式各异，有木门加铁门形式、防盗门等，均不符合此次隔声降噪标准要求。拟将其改为密封性能较好的钢质隔声防盗门(有门槛)。隔声门窗改造汇总表详见表5。

2.4 阳台加固设计

由于需要考虑隔声窗所带来的增加荷载对原有结构的影响，因此需计算判断是否对阳台实施加固，以确保安全性。

示范工程的阳台为板式阳台，楼板厚度80～120 mm，栏板厚度60～80 mm。针对其特点，提出改造方案：①对需安装双排窗的南面阳台实施加固处理，具体措施为新增构造柱及薄腹梁加固，以满足安装双排窗的承载力；阳台栏板板厚改为140 mm厚的钢筋混凝土墙；②安装单排窗的西面阳台，仅以修缮为主，具体措施为保留原阳台栏板，外刷水泥砂浆面层。

2.5 小区综合环境设计

小区总体整治主要包括：公共绿化补充、公共道路修复、附属设施修缮等，主要包括：重新布置外墙PVC雨水管；外墙空调滴水管进行调整，重新布置。建筑单体包括公共部位和门窗修缮、外立面修缮。

3 隔声改造效果分析

3.1 改造成效分析

由于长期以来受到汽车及路面噪声的困扰，改造前，住宅室外声环境不满足规范要求。为对比改造前后的隔声降噪效果，选取改造之前进行噪声监测的3个测点在改造后亦开展室内外噪声监测，即测点位置在离高架复合道路最近的一排建筑，分别位于2层、4层和6层(顶层)的房间室外，室内测点均置于迎声面(朝东)卧室室内，并在关闭门窗条件下测试，结果如表6所示。改造后声环境及小区整体环境均有较大改善，改造前后窗户及外立面对比分别如图3、4所示。

表6 改造前后各测点昼夜间平均LAeq结果比较(dB)

分析表6结果可知，改造前的门、窗、墙等构件以及室内现有布置情况下，隔声效果不理想，室内噪声超标。昼间噪声级在51.2～52.2 dB，夜间噪声级在42.7～44.8 dB。

图3 改造前后窗户对比

改造后房间降噪效果大大增强，室内外声级差在28.3～38.6 dB之间，比改造前的室内外声级差提高了5.4～13.7 dB；改造后测试室内噪声，昼间为32.9～39.1 dB，夜间为25.0～34.3 dB，均低于国家规范规定的室内昼间噪声＜45 dB(A)、夜间噪声＜37 dB(A)的限值要求，声环境全面达标，居民的居住舒适度得到一定程度的提升。

4 结语

随着城市建设的快速推进，由地面道路、高架道路等组成的高架复合道路交通系统引起的噪声污染问题日益严峻，周边既有住宅的隔声降噪改造工作亟待深入研究和推进。当高架复合道路周边既有住宅室内噪声不满足规范规定的限值要求，且难以改善环境噪声的情况下，应从建筑降噪隔声改造的噪声被动控制角度出发，采取经济、适用的隔声降噪改造方法。

本文针对高架复合道路周边声环境特征，以及住宅建筑特点，给出经济、适用的隔声降噪改造措施，并以实际工程为例，提出门窗设计及选型、阳台加固、小区综合环境治理等方案，通过降噪隔声改造，声环境得以改善并满足规范要求，同时提升了小区的综合品质。本文所提出的隔声改造方案达到了改善居民生活质量以及技术经济合理的目标，可为高架复合道路周边既有住宅降噪隔声改造提供技术参考。

[1] 陆珏. 既有住宅建筑隔声窗研究[J]. 噪声与振动控制, 2018, 38(Z1): 315-318.

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LYU Yuhen. Noise control and architectural acoustics equipment and material selection manual[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2011.

Design and application research of sound-insulation reconstruction for the existing residential buildings along the elevated complex road

LU Jue, CHEN Yang, XIE Ni

(Shanghai Real Estate Science Research Institute, Shanghai 200031, China)

Based on the characteristics of acoustic environment and existing residential buildings along the elevated complex road, the key techniques of sound-insulation reconstruction are analyzed, which consider the requirements of residential indoor acoustic environment and building structure safety. According to the results of field monitoring and the sound insulation performance test of the entrance doors and windows, the key steps including the selection of door and window, the structure reinforcement of balcony and the comprehensive renovation of residential environment are proposed. On the basis of the indoor noise measurement result and the Post Occupancy Evaluation (POE) after the reconstruction, the indoor noise meets the limit requirements and the comfort of living environment is greatly improved. Therefore the proposed sound-insulation reconstruction techniques can provide a reference for the similar projects.

elevated complex road; existing residential building; acoustic environment; sound-insulation reconstruction; post occupancy evaluation

TB556

A

1000-3630(2019)-03-0328-06

10.16300/j.cnki.1000-3630.2019.03.016

2018-01-14;

2018-03-20

上海市科学技术委员会基金项目(14231201100)

陆珏(1985－), 女, 江苏海门人, 博士, 研究方向为建筑声学、房屋安全管理。

陆珏, E-mail: lujue1985@126.com