Các tòa nhà bằng thép phải đối mặt với hai vấn đề chính về tiếng ồn. Thứ nhất là tiếng ồn truyền trong không khí từ giọng nói và giao thông đi qua không trung. Thứ hai là tiếng ồn truyền qua kết cấu, do bước chân và rung động lan truyền qua khung nhà. Theo nghiên cứu được Hội đồng Đổi mới Xây dựng công bố năm ngoái, gần ba phần tư các kiến trúc sư cho biết họ cần lắp đặt thêm các biện pháp xử lý những rung động tần số thấp khó chịu mà các kết cấu bằng gỗ hoặc bê tông có khả năng giảm chấn tốt hơn một cách tự nhiên. Lý do? Thép dẫn truyền các loại tiếng ồn này nhanh hơn khoảng 40% do độ cứng cao của nó. Điều này khiến các tác động âm thanh vang dội lớn hơn trong các tòa nhà cao tầng, giải thích vì sao nhiều tòa văn phòng hiện đại vẫn gặp phải khiếu nại về tiếng ồn dù đã nỗ lực cách âm tối đa.
Cách âm thanh truyền qua thép về cơ bản tuân theo nguyên lý được gọi là định luật khối lượng, trong đó các vật liệu dày hơn thường ngăn chặn hiệu quả hơn những âm tần số cao. Nhưng vấn đề nằm ở chỗ: thép có mật độ khá cao vào khoảng 7850 kg mỗi mét khối, thế nhưng vẫn gặp khó khăn trong việc ngăn chặn những âm tần số thấp dưới 500 Hz đi xuyên qua các phương pháp cách âm thông thường. Theo nhiều bài kiểm tra âm học, âm thanh thực tế truyền qua các dầm thép nhanh hơn khoảng mười hai lần so với kết cấu gỗ, điều này tạo ra các đường dẫn vòng làm tiếng ồn dễ dàng len lỏi qua các bề mặt liên kết khác nhau. Nhìn vào các nghiên cứu gần đây về khả năng cách âm của khung thép, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một điều thú vị – khoảng hai phần ba lượng rò rỉ tiếng ồn không mong muốn xảy ra chính tại các điểm tiếp giáp giữa sàn và tường trong xây dựng công trình.
Các điểm kiểm tra quan trọng bao gồm:
Sau đại dịch, 81% khách thuê văn phòng hiện nay ưu tiên quyền riêng tư về âm thanh trong các thỏa thuận thuê (JLL, 2023), trong khi các nhà phát triển bất động sản dân cư báo cáo mức giá cao hơn 35% cho các căn hộ khung thép được quảng bá là "tối ưu âm thanh". Sự thay đổi này thúc đẩy việc áp dụng các hệ thống tường composite kết hợp thép với tấm thạch cao nhồi sợi cellulose, đạt được chỉ số STC trên 55 – cao hơn 22% so với các hệ thống trần thạch cao tiêu chuẩn.
Bông khoáng và sợi thủy tinh vẫn là những lựa chọn phổ biến khi cần giảm tiếng ồn trong các công trình bằng thép nhờ độ dày đặc của chúng và khả năng giữ âm thanh. Cơ chế hoạt động của những vật liệu này khá đơn giản: chúng hấp thụ âm thanh truyền trong không khí và chuyển đổi thành năng lượng nhiệt. Các thử nghiệm cho thấy trong điều kiện phòng thí nghiệm, quá trình này có thể loại bỏ khoảng 70% tiếng ồn ở dải tần số trung bình đến cao. Điều làm nên sự nổi bật của những vật liệu này là khả năng kết hợp tốt với khung thép. Đó là lý do tại sao các nhà thầu thường lắp đặt chúng bên trong tường và trần nhà, nơi các khe hở giữa các tấm panel thường tạo điều kiện cho âm thanh dễ dàng truyền qua. Bất kỳ ai làm việc trong các dự án xây dựng bằng thép đều biết rằng kiểm soát các đường truyền âm này là yếu tố then chốt để tạo ra không gian yên tĩnh.
Các dự án thân thiện với môi trường ngày càng sử dụng cellulose mật độ cao (85-90% thành phần tái chế) và lớp cách âm từ vải denim tái chế để cân bằng hiệu suất âm học với tính bền vững. Cả hai loại này đều đạt hệ số giảm ồn (NRC) trong khoảng 0,8-1,0, sánh ngang với sợi thủy tinh truyền thống. Các sợi nén chặt của chúng có khả năng giữ lại các rung động tần số thấp thường gặp trong các không gian công nghiệp khung thép, đồng thời thành phần không chứa formaldehyde hỗ trợ đạt tiêu chuẩn chất lượng không khí trong nhà.
Tấm vinyl có trọng lượng lớn hoặc MLV hoạt động rất hiệu quả trong việc ngăn chặn tiếng ồn truyền qua các cấu trúc trong các tòa nhà bằng thép. Vật liệu này thêm khoảng từ một đến hai pound mỗi foot vuông trọng lượng mà không làm tăng độ dày của tường. Kết hợp vật liệu này với các hợp chất giảm chấn, nó có thể giảm tiếng ồn do va chạm phát ra từ sàn thép khoảng từ 15 đến thậm chí 20 decibel. Vật liệu này đặc biệt hiệu quả ở những nơi như phòng kỹ thuật và các tòa nhà cao tầng bằng thép, nơi hệ thống HVAC thường tạo ra nhiều loại âm thanh rền thấp tần số khiến mọi người khó chịu.
| Vật liệu | Cải thiện chỉ số STC | Ứng dụng tốt nhất | Hạn chế |
|---|---|---|---|
| Mineral Wool | 8-12 điểm | Khoang tường, khoang trần | Hiệu quả thấp hơn ở tần số dưới 125Hz |
| Vải denim tái chế | 6-10 điểm | Tường ngăn, không gian văn phòng | Yêu cầu các lớp dày hơn |
| Vinyl có khối lượng lớn | 10-15 điểm | Các bộ phận sàn, bọc ống dẫn | Chi phí vật liệu cao hơn |
Ma trận hiệu suất này giúp các kiến trúc sư ưu tiên lựa chọn vật liệu dựa trên các mục tiêu tần số và các ràng buộc kết cấu vốn có trong các dự án xây dựng bằng thép.
Khi nói về việc tách rời trong các hệ thống khung thép, điều chúng ta thực sự quan tâm là cách nó ngăn chặn âm thanh lan truyền qua các cấu trúc. Kỹ thuật này hiệu quả đối với cả những tiếng ồn truyền trong không khí gây khó chịu và các rung động truyền qua vật liệu rắn. Về cơ bản, nó tạo ra những điểm ngắt trong các đường dẫn thông thường của âm thanh giữa các bộ phận khác nhau của tòa nhà. Lấy ví dụ về việc lắp đặt tấm thạch cao: khi các thợ xây để lại những khe hở nhỏ giữa các tấm thạch cao và khung thép thay vì gắn trực tiếp chúng vào nhau, khoảng hở đơn giản này có thể giảm việc truyền rung động từ 40 đến 60 phần trăm so với phương pháp gắn cứng truyền thống, theo nghiên cứu được Hội Âm học Hoa Kỳ công bố năm 2023.
Việc sử dụng các thanh giảm chấn thực tế là một trong những cách hiệu quả về chi phí để tách rung cho tường. Khi các thanh này được đặt giữa khung thép và tấm thạch cao, chúng có thể nâng chỉ số STC của cấu tạo tường lên từ 12 đến 15 decibel. Để đạt kết quả tốt hơn nữa, các kẹp cách âm mang lại lợi ích đặc biệt hơn. Những kẹp này cho phép người thi công điều chỉnh độ sâu của các khoang rỗng để xử lý chính xác các tần số thường gây ra vấn đề. Tin vui là cả hai phương pháp đều không ảnh hưởng đến tiêu chuẩn an toàn. Cả hai cách này vẫn đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về khả năng chịu lửa cần thiết đối với các tòa nhà thương mại xây dựng bằng khung thép. Điều đó khiến chúng trở thành lựa chọn thông minh cho các dự án mà kiểm soát tiếng ồn và tuân thủ quy định xây dựng đều quan trọng như nhau.
Các vật liệu giảm rung như chất đàn hồi có mật độ cao cách ly thiết bị cơ khí khỏi khung thép. Các giá đỡ đàn hồi dưới các thiết bị HVAC làm giảm tiếng ồn truyền qua kết cấu tới 18 dB(A), trong khi các bộ cách ly kết cấu đạt tiêu chuẩn chống động đất đồng thời đáp ứng cả yêu cầu về âm học và an toàn trong các tòa nhà nhiều tầng.
Theo một cuộc khảo sát ngành gần đây từ năm 2023, khoảng 62 phần trăm các nhà thầu vẫn chọn phương pháp gắn trực tiếp khi xây dựng tường thép chịu lực, mặc dù điều này làm giảm chỉ số truyền âm (STC) từ khoảng 8 đến có thể là 10 decibel. Một số người trong ngành lo ngại rằng việc sử dụng thanh treo đàn hồi thực tế làm giảm độ vững chắc của kết cấu, cho rằng khả năng chịu lực cắt giảm khoảng 14%, hơn kém chút ít. Nhưng hiện nay đang xuất hiện xu hướng thú vị với các phương pháp lai ghép, kết hợp các kẹp cách ly cùng với các bulông chắc chắn hơn. Những tổ hợp này dường như duy trì khá tốt, đạt được gần 95% độ bền so với các kết nối cứng, đồng thời cải thiện mức độ ồn khoảng 9 dB theo các thử nghiệm thực tế.
Kiểm soát tiếng ồn hiệu quả trong các kết cấu thép đòi hỏi các phương pháp hệ thống nhằm xử lý cả âm thanh truyền qua không khí và âm thanh do va chạm. Ba phương pháp đã được chứng minh chiếm ưu thế trong thực tiễn kỹ thuật âm học hiện đại, tận dụng khoa học vật liệu và các nguyên tắc thiết kế kết cấu.
Khi các thợ xây lắp đặt hai lớp trần thạch cao với vật liệu giảm chấn đặc biệt được kẹp ở giữa, họ thường thấy chỉ số truyền âm (STC) tăng khoảng 12 đến 15 điểm so với các cấu tạo một lớp tiêu chuẩn. Trọng lượng bổ sung giúp ngăn tiếng ồn, và hợp chất giảm chấn làm phá vỡ những tần số cộng hưởng gây khó chịu vốn phổ biến trong nhiều công trình. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các tòa nhà bằng thép, vì khung kim loại của chúng hoạt động như những chiếc loa khổng lồ, khiến âm thanh lan truyền xa hơn mức mong muốn. Một số thử nghiệm trong phòng thí nghiệm đã phát hiện rằng khi các tấm thạch cao được xếp lệch với khoảng cách 50mm giữa chúng, chỉ số STC đạt khoảng 48. Tuy nhiên, nếu các nhà thầu nỗ lực hơn bằng cách sử dụng hệ thống tách biệt và các thanh treo đàn hồi, họ có thể nâng chỉ số này lên trên 52, điều này tạo ra sự khác biệt rõ rệt trong kiểm soát âm thanh đối với hầu hết người sử dụng.
Việc bố trí khoang khí chiến lược giữa các lớp cấu trúc tạo ra các khoảng cách âm học, làm suy giảm sóng âm thông qua sự chênh lệch trở kháng. Các nghiên cứu gần đây cho thấy:
| Cấu hình khoang rỗng | Giảm tiếng ồn (dB) |
|---|---|
| Không có khe hở không khí | 22 |
| khe hở 40mm không độn vật liệu | 34 |
| khe hở 75mm có bông khoáng | 41 |
Phương pháp "căn phòng trong căn phòng" khuếch đại hiệu ứng này bằng cách tạo ra các cấu trúc phụ biệt lập, ngăn ngừa sự liên kết cơ học trực tiếp – đặc biệt hiệu quả trong các phòng thu âm và hội trường được xây dựng bằng khung thép.
Một phân tích ngành công nghiệp năm 2023 tiết lộ rằng 38% tình trạng hiệu suất âm học kém bắt nguồn từ các điểm xuyên thủng chưa được bịt kín trong vỏ bọc nhà thép. Các giải pháp hiệu suất cao bao gồm:
Việc thực hiện đúng các kỹ thuật bịt kín này có thể chặn được 15-20 dB truyền âm ở tần số trung bình theo các phương pháp tốt nhất trong kỹ thuật âm học. Các phép đo tại thực địa cho thấy việc bịt kín không khí toàn diện cải thiện chỉ số STC của hệ thống tường từ 5 đến 8 điểm trong các tòa nhà khung thép.
Chỉ số Lớp Truyền Âm hoặc STC về cơ bản cho chúng ta biết một hệ thống tường cách âm tốt đến mức nào. Các văn phòng thường cần những bức tường có chỉ số STC khoảng 50 hoặc cao hơn để kiểm soát âm thanh một cách hiệu quả. Các tiêu chuẩn ngành cho thấy rằng chỉ số STC không chỉ phụ thuộc vào một thành phần duy nhất, mà còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ dày của thép sử dụng, loại vật liệu cách nhiệt bên trong, và cả khoảng cách giữa các vít bắt. Ví dụ, thép nặng hơn chắc chắn giúp tăng độ bền cấu trúc cho tường, nhưng nếu không áp dụng các biện pháp đặc biệt như thêm các thanh giảm chấn giữa các lớp, nó thực tế lại làm giảm chỉ số STC từ khoảng 4 đến 6 điểm. Vì lý do này, hầu hết các chuyên gia về âm học quan tâm nhiều hơn đến cách bố trí tổng thể các vật liệu thay vì chỉ tập trung vào việc mua loại vật liệu đơn lẻ tốt nhất hiện có. Các nghiên cứu gần đây cho thấy khoảng hai phần ba kỹ sư âm học chú trọng vào các chi tiết cấu hình này thay vì chỉ dựa vào thông số kỹ thuật của vật liệu khi thiết kế các không gian cách âm.
Việc cải tạo năm 2022 đối với một tòa nhà cao tầng ở Chicago đã giảm truyền âm thanh 32% (từ STC 42 lên 56) bằng cách sử dụng lớp cách nhiệt bằng bông khoáng và các kẹp cách ly giữa các trụ thép. Dự án này nhấn mạnh hai bước quan trọng:
Các dự án xây dựng hiện đại ngày nay đang bắt đầu tích hợp các vật liệu giảm ồn ngay vào hệ thống sàn thép của chúng. Theo một báo cáo ngành công nghiệp gần đây năm 2024, gần 57 phần trăm kiến trúc sư đang yêu cầu sử dụng các tấm cellulose hoặc vải denim tái chế khi họ lần đầu tiên lên bản vẽ thiết kế cho các tòa nhà, con số này tăng đáng kể so với mức 29 phần trăm vào năm 2020. Việc tích hợp các giải pháp âm học này ngay từ ngày đầu tiên thực sự giúp tiết kiệm chi phí về lâu dài vì không cần phải cải tạo tốn kém sau này. Ngoài ra, nó còn giúp các tòa nhà đạt được các mục tiêu xanh LEED do những vật liệu này có nguồn gốc bền vững. Đối với những không gian cần yên tĩnh cao như phòng mổ bệnh viện hay phòng thu âm chuyên nghiệp, một số nhà thầu đang kết hợp khung thép truyền thống với các loại keo chà ron âm học đặc biệt có khả năng cách âm rất hiệu quả. Những hệ thống lai ghép này có thể đạt chỉ số STC trên 60, đáp ứng được các yêu cầu khắt khe từ cơ sở y tế và các chuyên gia âm thanh.
Kết cấu thép chủ yếu đối mặt với hai loại tiếng ồn: tiếng ồn truyền trong không khí, như tiếng nói chuyện và giao thông, và tiếng ồn truyền qua kết cấu do rung động và va chạm, ví dụ như tiếng bước chân.
Âm thanh di chuyển nhanh hơn trong kết cấu thép vì thép có độ đặc chắc và cứng cao, cho phép âm thanh lan truyền qua nó với tốc độ lớn hơn—khoảng 12 lần nhanh hơn so với gỗ.
Bông khoáng, sợi thủy tinh, xenluloza mật độ cao, vải bò tái chế và vinyl chịu khối lượng lớn là những vật liệu hiệu quả để cách âm trong kết cấu thép.
Việc truyền âm có thể được cải thiện bằng cách xác định các đường dẫn chính của âm thanh, sử dụng các vật liệu có chỉ số STC cao và áp dụng các kỹ thuật giảm chấn và cách ly.
Các khe hở không khí chiến lược có thể giảm đáng kể sự truyền âm thanh bằng cách tạo ra các điểm ngắt âm học thông qua sự chênh lệch trở kháng, đặc biệt khi được lấp đầy bằng các vật liệu như bông khoáng.
Bản quyền © 2025 thuộc về Công ty TNHH XNK Bao-Wu (Thiên Tân). - Chính sách bảo mật
EN
