Стальные здания сталкиваются с двумя основными проблемами шума. Во-первых, это воздушный шум от голосов и транспорта, проходящий через воздух. Во-вторых, структурный шум, вызванный шагами и вибрациями, распространяющимися через каркас здания. Согласно исследованию, опубликованному в прошлом году Советом по инновациям в строительстве, почти три четверти архитекторов утверждают, что им необходимо устанавливать дополнительные меры в зданиях со стальным каркасом для борьбы с назойливыми низкочастотными вибрациями, которые деревянные или бетонные конструкции естественным образом гасят лучше. Причина в том, что сталь проводит такие шумы примерно на 40% быстрее из-за своей жёсткости. Это заставляет удары звучать гораздо громче в высоких зданиях, что объясняет, почему многие современные офисные небоскрёбы испытывают проблемы с жалобами на шум, несмотря на все усилия по звукоизоляции.
Распространение звука через сталь в основном подчиняется так называемому принципу массы, согласно которому более толстые материалы эффективнее блокируют шумы высокой частоты. Однако есть нюанс: сталь имеет довольно высокую плотность — около 7850 кг на кубический метр, но при этом она по-прежнему плохо препятствует прохождению низкочастотных звуков ниже 500 Гц сквозь стандартные методы звукоизоляции. Согласно различным акустическим испытаниям, звук распространяется через стальные балки примерно в двенадцать раз быстрее, чем через деревянные конструкции, что создает раздражающие боковые пути передачи звука, по которым шум может проникать через различные соединенные поверхности. Анализируя недавние исследования поведения стальных каркасов в отношении звукоизоляции, исследователи обнаружили интересный факт — примерно две трети всего нежелательного проникновения шума происходят именно в местах соединения полов и стен в строительных конструкциях.
Критические точки проверки включают:
После пандемии 81% арендаторов офисов теперь придают приоритетное значение акустической приватности в договорах аренды (JLL, 2023), в то время как застройщики жилья отмечают наценку в 35% на блоки со стальным каркасом, позиционируемые как «оптимизированные по шуму». Этот сдвиг стимулирует внедрение композитных стеновых систем, сочетающих сталь с гипсовыми плитами, наполненными целлюлозой, что обеспечивает показатели STC 55+ — на 22% выше по сравнению со стандартными гипсокартонными конструкциями.
Минеральная вата и стекловолокно по-прежнему являются предпочтительным выбором для снижения уровня шума в стальных зданиях благодаря своей плотности и способности поглощать звук. Принцип их работы довольно прост: они поглощают воздушные звуки и преобразуют их в тепловую энергию. Исследования показывают, что в лабораторных условиях этот процесс может устранить около 70% шумов средних и высоких частот. Эти материалы выделяются тем, насколько хорошо они сочетаются со стальным каркасом. Именно поэтому подрядчики часто устанавливают их внутри стен и потолков, где зазоры между панелями обычно способствуют распространению звука. Все, кто работает над проектами стальных конструкций, знают, что контроль путей передачи звука имеет решающее значение для создания тихих помещений.
В экологически ориентированных проектах всё чаще используются высокоэффективная целлюлоза (содержание переработанных материалов 85–90%) и изоляция из переработанного денима для обеспечения баланса между акустическими характеристиками и устойчивостью. Оба материала обеспечивают коэффициент снижения шума (NRC) в диапазоне 0,8–1,0, что сопоставимо с традиционным стекловолокном. Их сжатые волокна эффективно поглощают низкочастотные колебания, характерные для промышленных помещений со стальным каркасом, а отсутствие формальдегида в составе способствует соблюдению стандартов качества воздуха в помещениях.
Массовая загруженная виниловая пленка (MLV) очень эффективна для блокировки шума, распространяющегося через конструкции в зданиях со стальным каркасом. Она добавляет около одного-двух фунтов на квадратный фут веса, не увеличивая при этом толщину стен. В сочетании с демпфирующими составами этот материал может снизить уровень ударного шума от стальных перекрытий примерно на 15–20 децибел. Особенно хорошо он работает в помещениях, таких как машинные отделения и высотные здания со стальным каркасом, где системы отопления, вентиляции и кондиционирования часто создают различные низкочастотные гулы, раздражающие людей.
| Материал | Улучшение индекса воздушного шума (STC) | Лучшая область применения | Ограничения |
|---|---|---|---|
| Минеральная вата | 8–12 баллов | Полости стен, пустоты в потолках | Менее эффективен на частотах ниже 125 Гц |
| Переработанный джинсовый материал | 6–10 баллов | Разделительные стены, офисные помещения | Требует более толстых слоев |
| Виниловые материалы массового исполнения | 10-15 баллов | Сборки пола, обертывание воздуховодов | Более высокая стоимость материала |
Эта матрица эффективности помогает архитекторам определять приоритеты материалов на основе целевых показателей по частоте и структурных ограничений, присущих проектам стальных конструкций.
Когда мы говорим о декомплировании в стальных каркасных системах, речь идет о том, каким образом предотвращается распространение звука через конструкции. Этот метод эффективен как против надоедливых воздушных шумов, так и против вибраций, передающихся через твердые материалы. По сути, он создает разрывы в обычных путях распространения звука между различными частями здания. Возьмем в качестве примера монтаж гипсокартона. Когда строители оставляют небольшие зазоры между панелями гипсокартона и стальными стойками вместо прямого крепления, такой простой зазор снижает передачу вибраций примерно на 40–60 процентов по сравнению с традиционными жесткими креплениями, согласно исследованию, опубликованному Акустическим обществом Америки в 2023 году.
Использование демпфирующих профилей на самом деле является одним из наиболее эффективных способов недорогого акустического разделения стен. Когда такие профили устанавливаются между стальными стойками и гипсокартоном, они могут повысить индекс воздушного шума (STC) сборных стен на 12–15 децибел. Для ещё лучших результатов звуковые изоляционные крепления предлагают дополнительные преимущества. Они позволяют строителям точно регулировать глубину полостей, чтобы целенаправленно решать проблемы с определёнными частотами, вызывающими наибольшие трудности. Хорошая новость заключается в том, что ни один из этих вариантов не снижает стандарты безопасности. Оба метода по-прежнему соответствуют всем необходимым требованиям пожарной безопасности для коммерческих зданий со стальным каркасом. Это делает их разумным выбором для проектов, где одинаково важны как контроль шума, так и соблюдение строительных норм.
Материалы для демпфирования вибраций, такие как эластомеры высокой плотности, изолируют механическое оборудование от стальных конструкций. Упругие крепления под блоками HVAC снижают передачу шума через строительные конструкции на 18 дБ(А), в то время как сейсмостойкие строительные изоляторы одновременно решают акустические и эксплуатационные требования в многоэтажных зданиях.
Согласно недавнему отраслевому опросу 2023 года, около 62 процентов подрядчиков по-прежнему выбирают прямое крепление при возведении несущих стальных стен, хотя это снижает индекс передачи звука (STC) примерно на 8–10 децибел. Некоторые специалисты опасаются, что использование демпфирующих профилей ослабляет конструкцию, указывая, что несущая способность стен на сдвиг снижается примерно на 14%. Однако в настоящее время наблюдается интересное развитие гибридных решений, сочетающих изолирующие кронштейны с более прочными крепежными элементами. Такие комбинации показывают хорошую устойчивость, достигая около 95% прочности жестких соединений, при этом уровень шума снижается примерно на 9 дБ согласно полевым испытаниям.
Эффективное подавление шума в стальных конструкциях требует системного подхода, учитывающего как воздушный, так и ударный шум. В современной акустической инженерии преобладают три проверенных метода, основанных на достижениях материаловедения и принципах конструктивного проектирования.
Когда строители устанавливают два слоя гипсокартона с особым демпфирующим материалом, зажатым между ними, показатели класса передачи звука (STC) обычно увеличиваются на 12–15 пунктов по сравнению со стандартными однослойными конструкциями. Дополнительный вес помогает блокировать шум, а демпфирующий состав разрушает раздражающие резонансные частоты, которые являются проблемой для многих строений. Это особенно важно для стальных зданий, поскольку их металлические каркасы действуют как гигантские динамики, заставляя звук распространяться намного дальше, чем предполагалось. Некоторые лабораторные испытания показали, что при чередовании листов гипсокартона с промежутком в 50 мм рейтинг STC достигает примерно 48. Однако если подрядчики пойдут дальше и применят декаплированные системы и resilient channels, они могут поднять эти показатели выше 52, что создаст ощутимую разницу в контроле шума для большинства пользователей.
Стратегическое размещение воздушных полостей между структурными слоями создает акустические разрывы, которые ослабляют звуковые волны за счет несоответствия импедансов. Недавние исследования показывают:
| Конфигурация полости | Снижение шума (дБ) |
|---|---|
| Без воздушного зазора | 22 |
| 40 мм незаполненный зазор | 34 |
| 75 мм зазор с минеральной ватой | 41 |
Подход «комната внутри комнаты» усиливает этот эффект за счет создания изолированных подконструкций, предотвращающих прямую механическую связь — особенно эффективен в музыкальных студиях и актовых залах, построенных на стальном каркасе.
Анализ отрасли 2023 года показал, что 38% случаев неудовлетворительной акустической работы связаны с негерметичными проникновениями в ограждающие конструкции из стали. К высокопроизводительным решениям относятся:
Правильное применение этих методов герметизации может блокировать передачу шума средних частот на уровне 15–20 дБ в соответствии с лучшими практиками акустического проектирования. Полевые измерения показывают, что тщательная герметизация воздуха повышает показатели STC стеновой системы на 5–8 пунктов в зданиях со стальным каркасом.
Класс передачи звука или рейтинг STC в основном показывает, насколько хорошо стеновая система блокирует шум. Как правило, для офисов требуются стены с индексом STC около 50 или выше, чтобы эффективно ограничивать распространение звуков. Стандарты отрасли показывают, что рейтинги STC зависят не только от одного компонента, а от множества факторов — от толщины используемой стали до типа утеплителя внутри и даже расстояния между винтами. Возьмём, к примеру, более тяжёлую сталь. Да, она делает стену прочнее с конструктивной точки зрения, но без специальных приёмов, таких как добавление демпфирующих направляющих между слоями, она фактически снижает рейтинг STC примерно на 4–6 пунктов. Именно поэтому большинство специалистов по акустике уделяют больше внимания тому, как материалы сочетаются друг с другом, а не просто покупке наилучшего отдельного материала. Недавние исследования показали, что около двух третей инженеров-акустиков сосредотачиваются на этих деталях конфигурации, а не только на характеристиках материалов при проектировании звукоизолированных помещений.
Модернизация высотного здания в Чикаго в 2022 году позволила снизить передачу шума на 32 % (с STC 42 до 56) за счёт использования минераловатной изоляции и изолирующих креплений между стальными стойками. Проект выделяет два ключевых шага:
В современных строительных проектах все чаще начинают интегрировать шумопоглощающие материалы непосредственно в стальные настилы. Согласно недавнему отраслевому отчету за 2024 год, почти 57 процентов архитекторов указывают панели из целлюлозы или переработанного денима при первоначальном проектировании зданий, что значительно больше по сравнению с 29 процентами в 2020 году. Внедрение таких акустических решений с самого начала позволяет в дальнейшем экономить средства, поскольку исключает необходимость дорогостоящей модернизации. Кроме того, это помогает зданиям соответствовать экологическим стандартам LEED, так как такие материалы производятся из возобновляемых источников. Для особенно тихих помещений, таких как операционные в больницах или профессиональные музыкальные студии, некоторые строители комбинируют традиционные стальные каркасы со специальными акустическими герметиками, которые чрезвычайно эффективно блокируют звук. Такие гибридные конструкции могут достигать показателя STC выше 60, что соответствует строгим требованиям медицинских учреждений и аудиоспециалистов.
В стальных конструкциях в основном встречаются два типа шума: воздушный шум, например, голоса и транспорт, и структурный шум, возникающий из-за вибраций и ударов, таких как шаги.
Звук распространяется быстрее в стальных конструкциях, потому что сталь плотная и жесткая, что позволяет звуку двигаться через нее с большей скоростью — примерно в 12 раз быстрее, чем по дереву.
Минеральная вата, стекловолокно, целлюлоза высокой плотности, переработанный деним и винил повышенной плотности эффективны для звукоизоляции стальных конструкций.
Передачу звука можно улучшить, определив основные пути распространения звука, используя материалы с высоким индексом STC и применяя методы демпфирования и изоляции.
Стратегически размещенные воздушные зазоры могут значительно снизить передачу звука за счет создания акустических разрывов благодаря несоответствию импеданса, особенно при заполнении такими материалами, как минеральная вата.
Copyright © 2025 by Bao-Wu(Tianjin) Import & Export Co.,Ltd. - Политика конфиденциальности
EN
