Сталеві будівлі стикаються з двома основними проблемами шуму. По-перше, це повітряний шум від голосів і транспорту, що поширюється через повітря. По-друге, це структурний шум, спричинений кроками та вібраціями, які передаються через каркас будівлі. Згідно з дослідженням, опублікованим минулого року Радою з інновацій у будівництві, майже три чверті архітекторів стверджують, що їм потрібно встановлювати додаткові заходи у сталевих каркасних будівлях, щоб протидіяти неприємним вібраціям низької частоти, які дерев'яні або бетонні конструкції природним чином гасять краще. Причина? Сталь проводить такий шум приблизно на 40% швидше через свою жорсткість. Це спричиняє значне підсилення ефекту луні вищих будівель, що пояснює, чому багато сучасних офісних хмарочосів стикаються зі скаргами на шум, незважаючи на всі зусилля з ізоляції.
Поширення звуку крізь сталь базується на принципі закону маси, згідно з яким більш товсті матеріали ефективніше блокують шуми високої частоти. Однак ось у чому річ: сталь має досить високу густину — приблизно 7850 кг на кубічний метр, проте все ще погано затримує низькочастотні звуки нижче 500 Гц, які легко проходять крізь стандартні методи ізоляції. Згідно з різними акустичними тестами, звук поширюється крізь сталеві балки приблизно в дванадцять разів швидше, ніж крізь дерев'яні конструкції, що створює так звані паразитні шляхи передачі звуку, через які шум може проникати на різні пов’язані поверхні. Аналізуючи останні дослідження щодо акустичних властивостей сталевих каркасів, дослідники виявили цікавий факт — приблизно дві третини всіх небажаних витоків шуму відбуваються саме в місцях з’єднання підлог і стін у будівельних конструкціях.
Критичні точки перевірки включають:
Після пандемії 81% орендарів офісів тепер надають пріоритет акустичній приватності в орендних угодах (JLL, 2023), тоді як забудовники житлових будинків повідомляють про націнку 35% на блоки зі сталевого каркаса, які позиціонуються як «оптимізовані за рівнем шуму». Ця зміна стимулює впровадження композитних стінових систем, що поєднують сталь із гіпсовими плитами, насиченими целюлозою, досягаючи показників STC 55+ — на 22% вище, ніж у стандартних гіпсокартонних конструкцій.
Мінеральна вата та скловолокно досі є найпоширенішими матеріалами для зменшення шуму в металевих будівлях завдяки своїй щільності та здатності затримувати звук. Принцип їхньої роботи досить простий — вони поглинають повітряні звуки та перетворюють їх на теплову енергію. Випробування показують, що в лабораторних умовах цей процес може зменшити близько 70% середніх і високих частот шуму. Ці матеріали вирізняються тим, наскільки добре вони поєднуються з металевим каркасом. Саме тому підрядники часто встановлюють їх всередині стін і стель, де проміжки між панелями сприяють поширенню звуку. Усі, хто займається будівництвом металевих конструкцій, знають, що контроль таких шумових шляхів має важливе значення для створення тихих приміщень.
Усе частіше в екологічно орієнтованих проектах використовують целюлозу з високою щільністю (85-90% вторинної сировини) та утеплювач із переробленого джинсового матеріалу, щоб поєднати акустичні характеристики зі стійкістю. Обидва матеріали досягають коефіцієнта поглинання шуму (NRC) від 0,8 до 1,0, конкуруючи з традиційним скловолокном. Їхні стиснуті волокна затримують низькочастотні вібрації, характерні для промислових приміщень зі сталевим каркасом, тоді як відсутність формальдегіду в складі сприяє дотриманню норм якості повітря в приміщеннях.
Масове завантажений вініл або MLV дуже добре працює для блокування шуму, що поширюється через конструкції в будівлях зі сталевого каркаса. Він додає близько одного-двох фунтів на квадратний фут ваги, не збільшуючи товщину стін. Поєднавши цей матеріал із демпфуючими сполуками, можна зменшити ударні шуми від сталевих палуб приблизно на 15–20 децибелів. Цей матеріал особливо добре себе показує в таких місцях, як машинні зали та висотні будівлі зі сталевим каркасом, де системи опалення, вентиляції та кондиціонування повітря часто створюють різноманітні низькочастотні гуркотіння, що дратують людей.
| Матеріал | Покращення STC | Найкраще застосування | Обмеження |
|---|---|---|---|
| Мінеральна вата | 8–12 балів | Порожнини стін, підвішених стель | Менш ефективний нижче 125 Гц |
| Перероблений джинсовий матеріал | 6–10 балів | Розділові стіни, офісні приміщення | Вимагає товщих шарів |
| Масове навантажене вініл | 10-15 балів | Напільні конструкції, обгортання каналів | Вища вартість матеріалу |
Ця матриця продуктивності допомагає архітекторам визначати пріоритети матеріалів на основі цільових частот і структурних обмежень, притаманних проектам сталевих будівель.
Коли ми говоримо про декомунікацію в стальних каркасних системах, насправді ми маємо на увазі, як це перешкоджає поширенню звуку через конструкції. Цей метод діє як проти неприємних повітряних шумів, так і проти вібрацій, що поширюються через тверді матеріали. По суті, він створює розриви в звичайних шляхах поширення звуку між різними частинами будівлі. Візьмемо, наприклад, монтаж гіпсокартону. Коли будівельники залишають невеликі проміжки між панелями гіпсокартону та стальними стояками замість того, щоб прикріплювати їх безпосередньо, такий простий зазор зменшує передачу вібрацій приблизно на 40–60 відсотків у порівнянні з традиційними жорсткими кріпленнями, згідно з дослідженням, опублікованим Американським акустичним товариством у 2023 році.
Використання пружних каналів є одним із кращих способів досягти ефективного з погляду вартості розв'язування для стін. Коли ці канали встановлюються між сталевими стояками та гіпсокартоном, вони можуть підвищити клас STC стінових конструкцій на 12–15 децибелів. Для ще кращих результатів звукоізоляційні затискачі пропонують щось особливе. Вони дозволяють будівельникам точно налаштовувати глибину порожнин, щоб конкретно усунути певні частоти, які часто створюють проблеми. Гарна новина полягає в тому, що жоден із цих варіантів не порушує вимог безпеки. Обидва методи все ще відповідають усім необхідним вимогам щодо вогнетривкості для комерційних будівель, збудованих зі сталевого каркаса. Це робить їх розумним вибором для проектів, де однаково важливе як контролювання шуму, так і дотримання будівельних норм.
Матеріали для демпфування вібрацій, такі як еластомери з високою густиною, ізолюють механічне обладнання від сталевих конструкцій. Пружні кріплення під установками опалення, вентиляції та кондиціонування повітря зменшують структурний шум на 18 дБ(А), тоді як сейсмостійкі конструкційні ізолювальні елементи одночасно задовольняють акустичні та безпечні вимоги в багатоповерхових будівлях.
Згідно з недавнім галузевим опитуванням 2023 року, близько 62 відсотків підрядників все ще віддають перевагу безпосередньому кріпленню при будівництві несучих сталевих стін, хоча це знижує клас передачі звуку (STC) приблизно на 8–10 децибелів. Деякі фахівці в галузі побоюються, що використання гнучких каналів фактично послаблює конструкцію, зазначаючи, що несуча здатність стін при цьому зменшується приблизно на 14%. Проте зараз спостерігається цікава тенденція до гібридних підходів, які поєднують ізоляційні затискачі з міцнішими кріпленнями. Такі комбінації демонструють досить високу стійкість, забезпечуючи близько 95% міцності, яку дають жорсткі з'єднання, і водночас покращуючи рівень шуму приблизно на 9 дБ за результатами польових випробувань.
Ефективний контроль шуму в стальних конструкціях вимагає системного підходу, який враховує як повітряний, так і ударний шум. У сучасній акустичній інженерії переважають три перевірені методики, що ґрунтуються на досягненнях матеріалознавства та принципах конструктивного проектування.
Коли будівельники встановлюють два шари гіпсокартону з спеціальним демпферним матеріалом, розташованим між ними, показники класу передачі звуку (STC) зазвичай зростають на 12–15 пунктів порівняно зі стандартними однорядними конструкціями. Додаткова вага допомагає блокувати шум, а демпфуючий склад руйнує ті неприємні резонансні частоти, які турбують багато конструкцій. Це особливо важливо для будівель зі сталевим каркасом, оскільки їхні металеві рами діють як великі гучномовці, через що звуки поширюються набагато далі, ніж передбачено. Деякі лабораторні випробування показали, що коли аркуші гіпсокартону розташовані зі зсувом із проміжком 50 мм між ними, показники STC досягають приблизно 48. Але якщо підрядники докладуть додаткових зусиль, використовуючи декупльовані системи та пружні канали, вони можуть підвищити ці показники понад 52, що створює помітну різницю у контролі звуку для більшості мешканців.
Стратегічне розміщення повітряних порожнин між структурними шарами створює акустичні розриви, які послаблюють звукові хвилі за рахунок неузгодженості імпедансу. Останні дослідження демонструють:
| Конфігурація порожнини | Зменшення шуму (дБ) |
|---|---|
| Без повітряного зазору | 22 |
| 40 мм незаповнений зазор | 34 |
| 75 мм зазор із мінеральною ватою | 41 |
Підхід «кімната в кімнаті» посилює цей ефект, створюючи ізольовані підконструкції, що запобігають прямому механічному зв'язку — особливо ефективний у музичних студіях та актових залах, побудованих зі сталевого каркаса.
Аналіз галузі 2023 року показав, що 38% випадків недостатньої акустичної ефективності спричинено негерметизованими проникненнями в сталевих будівельних оболонках. До високоефективних рішень належать:
Правильне застосування цих методів ущільнення може заблокувати передачу шуму середніх частот на рівні 15-20 дБ, згідно з найкращими практиками акустичного проектування. Польові вимірювання показують, що комплексне повітряне ущільнення підвищує показники STC стінових систем на 5-8 одиниць у будівлях зі сталевим каркасом.
Клас передачі звуку або рейтинг STC по суті показує, наскільки добре стіна блокує шум. Як правило, офісам потрібні стіни з показником STC близько 50 або вище, щоб правильно утримувати звук. Згідно з галузевими стандартами, показники STC залежать не лише від одного компонента, а від усього: від товщини сталі, яка використовується, до типу утеплювача всередині, а також навіть від відстані між шурупами. Візьмемо, наприклад, важчу сталь. Так, вона робить стіну міцнішою за конструкцією, але без спеціальних прийомів, таких як додавання пружних каналів між шарами, фактично знижує рейтинг STC приблизно на 4–6 пунктів. Саме тому більшість фахівців із акустики більше звертають увагу на те, як матеріали поєднані між собою, ніж просто на придбання найкращого окремого матеріалу. Останні дослідження показали, що близько двох третин інженерів-акустиків зосереджуються на цих деталях конфігурації, а не лише на технічних характеристиках матеріалів під час проектування звуконепроникних приміщень.
У 2022 році дообладнання багатоповерхової будівлі в Чикаго зменшило передачу шуму на 32% (з STC 42 до 56) завдяки використанню мінеральної вати та ізоляційних кріплень між сталевими стояками. У проекті виділено два ключових етапи:
Сучасні будівельні проекти починають інтегрувати матеріали, що зменшують шум, безпосередньо в системи стелажів зі сталі. Згідно з останнім галузевим звітом 2024 року, майже 57 відсотків архітекторів замовляють панелі з целюлози або переробленого джинсу на етапі первинного проектування будівель, що значно більше, ніж 29 відсотків у 2020 році. Впровадження таких акустичних рішень з самого початку фактично економить кошти в майбутньому, оскільки усуває необхідність дорогого дообладнання. Крім того, це допомагає будівлям відповідати вимогам зеленого будівництва LEED, адже ці матеріали отримані зі сталих джерел. Для особливо тихих приміщень, таких як операційні кімнати в лікарнях чи професійні музичні студії, деякі забудовники поєднують традиційні сталеві каркаси зі спеціальними акустичними герметиками, які надзвичайно добре блокують звук. Такі гібридні конструкції можуть досягати показника STC понад 60, що відповідає суворим вимогам медичних закладів і фахівців у сфері аудіо.
Сталеві конструкції зазнають переважно двох типів шуму: повітряного шуму, наприклад, голосів і транспорту, та структурного шуму, що виникає від вібрацій і ударів, таких як кроки.
Звук поширюється швидше у сталевих конструкціях, оскільки сталь є щільною та жорсткою, що дозволяє звуку рухатися крізь неї значно швидше — приблизно в 12 разів швидше, ніж через дерево.
Мінеральна вата, скловолокно, целюлоза підвищеної щільності, перероблений джинсовий матеріал і вініл із підвищеною масою ефективні для звукоізоляції сталевих конструкцій.
Передачу звуку можна покращити шляхом визначення основних шляхів поширення звуку, використання матеріалів із високим показником STC, а також застосуванням демпфування та методів ізоляції.
Стратегічні повітряні зазори можуть значно зменшити передачу звуку, створюючи акустичні розриви завдяки невідповідності імпедансу, особливо якщо вони заповнені матеріалами, такими як мінеральна вата.
Авторське право © 2025 Bao-Wu(Tianjin) Import & Export Co., Ltd. - Політика конфіденційності
EN
