大型钢网架挑空建筑结构特点

1）建筑体形特点

通常大型展览馆、超大型钢结构公共建筑和体育馆的体型，多以一个超大型钢网架屋面内多个分隔空间相连接的结构设计形式，长、宽跨度较大，室内公共空间挑空也较高。因而，建筑容积十分庞大，一般都在数百万立方米，这是造成声音混响时间较长、语言不清晰的主要原因。同时近年来造型奇异的建筑增多，轻质屋盖大量使用，在别墅、讲堂、体育馆、演播厅、电影院、剧场剧院等建筑中采用彩钢夹心板、膜结构、金属屋面、阳光板等轻屋盖，尤其是采用大量金属板屋盖，会产生较为严重的雨噪声问题也越来越被广泛关注。

同时，建筑墙体和屋面造型多以异形、大曲面、外倾斜和多层面等结构设计，这给保温隔热节能设计也带来很大困难。

2）建筑结构材料种类特点

在超大型钢结构公共建筑的外围护结构设计中，为提高室内采光面积和建筑外观档次，建筑外立面均采用大面积的落地玻璃幕墙，而且建筑主体屋面也以单层压型彩钢板结构为主，室内墙壁、地板以及各独立空间装饰面，均易采用石材、铝合金装饰板等硬质材料，因而也加大了声音的强烈反射和混响时间的大幅度延长，造成语言声音十分杂乱，背景噪声急剧加大，播音语言可懂度较差。
另外，上述建筑围护结构选用材料，绝大部分的传热系数较大，保温隔热性能很低，尤其钢结构（网架）屋面的结构热桥繁多，加速了室外热量向室内的传热，加大了空调系统的负荷和运营成本，给建筑节能带来了巨大困难。

 

大型钢结构建筑的降噪和保温隔热节能设计要点

1）吸声与混响控制

依据建筑容积与内装饰材料普遍存在的声缺陷特点，除采光玻璃幕以外，对各个空间的顶棚（天花）和非采光墙体进行吸声结构设计，尤其对几乎占到建筑室内面积1/3的屋顶进行吸声设计，尽可能采用高性能的吸声材料和整体密闭覆盖方法，有效阻断声桥，并尽可能加大吸声面积，最大限度地衰减声音反射能量，以期达到缩短混响时间、提高语言清晰度的目的。

2）雨噪声的控制与解决

近年来在别墅、讲堂、体育馆、演播厅、电影院、剧场剧院等建筑中采用彩钢夹心板、膜结构、金属屋面、阳光板等轻屋盖，尤其是金属板屋盖的采用，在雨滴的冲击下，会出现击鼓效应，产生雨噪声。噪声将通过板间缝隙漏声、结构振动传递等途径传递到室内，这个现象称之为--雨噪声，严重影响了建筑物后期的使用，如何解决雨噪声问题是设计人员比较关注的问题。国内外的设计规范中对此也有相关要求

降雨按降雨强度（每分钟降雨形成的水层厚度）分为毛毛雨、小雨、中雨、大雨、暴雨。暴雨又分5年一遇、10年一遇、20年一遇等几个概率等级。

小雨时（雨强0.1mm/min）产生的噪声就会影响使用，以北京为例，建国以来的气象资料，6-9月雨季之间发生小到大雨的概率是20%，也就是说6-9月份120天中，约24天将下小雨、中雨或大雨。一年中夏季将有20多天可能会受到雨噪声影响。

解决雨噪声产生的噪音，需要根据轻型屋面的结构轻，有缝隙，声音在敲击声或雨的敲击下容易出现击鼓效应进行传递，新时基业纤维喷涂技术和产品采用喷涂式技术，使喷涂层与基底紧密结合形成一体， 附着在金属底层，就象将胶皮粘在鼓面上使鼓声变小变闷一样，同时喷涂材料具有良好阻尼特性，限制了金属板的振动。

奥运场馆“国家体育馆”采用了喷覆式的喷涂类产品和技术，有效解决了这一问题，后期在国家影视基地的拍摄基地也得到了很好的应用，实践证明喷涂新时基业矿物纤维产品可以有效降低雨噪音。

3）保温隔热与节能控制

根据超大型钢结构公共建筑主体的特点，除采光玻璃幕单独处理外，对建筑主体外围护结构的保温隔热（保温隔热）设计，应重点放在每层与室外空气接触的屋面和非采光墙体上，且重点是对金属屋面和室外阶梯式楼顶板，以及较复杂的钢结构节点和金属网架、檩条等热桥部位的密闭保温隔热控制。

4）保温隔热与吸声综合控制

由于超大型钢结构公共建筑中，室内众多独立空间往往共存在于同一个超大型空间内，尤其是大型展览馆内的各个展区，上部为开放型空间，相互贯通成为一个整体空间，共用一个与室外空气接触的屋顶，所以，首先加强屋面吸声和保温隔热双重控制设计是关键的，其重点就在于选材和安装方式两方面：第一，应尽可能优先选用既具有吸声性能，又同时具有较高的保温隔热功效的双优材料；第二，为较好地阻断声桥和热桥，不应采用有安装接缝、非密闭形式的吸声和保温隔热板材或卷材，应采用整体密闭喷涂方式进行安装。这正是岑铭矿物纤维吸声/保温隔热喷涂技术和产品的特性（其25mm降噪系数NRC≥0.75，导热系数为0.035-0.038W/m.k），具有优异的吸声保温性能。

矿物纤维喷涂优势

岑铭矿物纤维产品具有优异的防火、保温隔热、吸声降噪性能，防火达到A1级，导热系数λ＝0.035-0.038W/m·K）25mm降噪系数NRC可达0.85，50mm降噪系数NRC=1.00。
岑铭矿物纤维喷涂产品优异的喷涂施工工艺和保温隔热和吸声降噪性能，解决了建筑物跨度大，曲面，异型等建筑结构，保温和声学型材安装难度大，接缝多，产生热桥和漏声等问题，采用新时基业矿物纤维喷涂技术和产品喷涂于钢结构等建筑基底，和基底紧密粘接形成一体，没有接缝，形成的喷涂层，使敲击声或雨噪声在喷涂层中不断衰减，产生了阻尼作用，因而有效降低了雨噪声，同时新时基业矿物纤维喷涂于场馆屋面内，减少声音的反射，有效缩短了混响时间，提高了场馆内的语言清晰度，同时提高了保温隔热节能效果。是钢结构等馆类建筑保温隔热，吸声降噪的设计材料。

 

TC纤维喷涂在国家体育馆中的应用



国家体育馆概况：
位于奥林匹克公园核心区，平面呈矩形，屋顶为单向波浪弧形，比赛大厅与观众席连为一体，有效容积51万m3，容纳1.8万名观众，面积约为24000m2。采用金属屋面系统，设计复杂，科技含量高，自下而上由空间吸声体、主檩、TC喷涂吸声层等十一层结构组成，是集防水、保温、隔声、吸声、阻尼、防火于一体的先进金属屋面系统。

国家体育馆声学设计选材：
a、体育馆声学特点：
国家体育馆屋顶形式为单向波浪弧型，屋面底层钢板会产生声音反射，造成声音聚焦和回声；体育馆比赛大厅和休息大厅连为一体，增大了比赛大厅的体积和每座容积，使混响时间增长，金属屋面及结构缝隙会产生漏声和雨噪声缺陷。
b、招标选材确定：在金属屋面底层压型钢板下密闭喷覆TC产品，有效克服漏声缺陷，并降低屋顶雨噪声。
c、屋面喷涂25mmTC产品后，经清华大学检测中心检测：
（1）达到了整体屋面空气声隔声量≥45dB的声学设计要求
（2）在2mm/min（暴雨）雨量下，未喷涂前室内声功率级为42.9dB（NR39）, 喷涂后室内声功率级为37.8dB（NR34），雨噪声改善量为5NR。达到了国家体育馆非常严格的声学要求。
（3）底层钢板喷涂25mm厚TC纤维层后，吸收了80%入射声能，有效解决了底层钢板引起的反射和声聚焦，缩短了混响时间，使体育馆的背景噪声达到了高标准的使用要求。
d、采用喷覆式TC产品，尤其适合国家体育馆波浪弧型结构和凸凹型金属屋面结构，与基底无 接缝粘接形成了一个密闭整体，有效阻断了热桥，起到了辅助保温的作用。
e、采用TC纤维喷涂产品，完全符合《建筑内部装修设计防火规范》GB50222-95关于体育馆屋顶材料要求A级防火的国家标准。