【目的】研究全频段范围内木结构墙体空气声隔声性能，明确限制常规构造木骨架墙体隔声性能的瓶颈，揭示设置隔声垫层、改变骨架类型、设置窗体等设计参数对墙体隔声性能的影响规律，提出高空气声隔声等级的木结构墙体体系， 为木结构墙体在装配式建筑中的高效应用提供技术支撑。【方法】通过小尺寸材料层面的阻抗管法试验，比较分析60～6 300 Hz频率范围内工业级弹性橡胶板（橡胶板）、聚氨酯橡胶隔音减震板（聚氨酯板）和聚苯乙烯挤塑板（XPS板）等隔声垫层的隔声性能；基于实验室法开展全尺寸墙体在100～5 000 Hz频率范围内的隔声试验，通过1/3倍频程频段18个中心频率对应的单值隔声量，得到墙体计权隔声量(R_w)、频谱修正量和隔声等级，并与装配式建筑中广泛应用的蒸压加气混凝土（ALC）墙体和正交胶合木（CLT）墙体进行比较。【结果】相较相同厚度的聚氨酯板和XPS板，全频段范围内橡胶板的隔声量较高，且其隔声性能随板厚增加而提高，试验范围内，10 mm厚橡胶板隔声效率最高。常规构造木骨架墙体的隔声量整体上随声波频率增加而提高，该墙体体系在125和3 150 Hz处分别出现明显的共振隔声低谷和吻合隔声低谷，其R_w为43 dB，用作隔墙或围护构件时的空气声隔声等级分别为4和3级；在墙骨架和定向刨花板（OSB）间设置10 mm厚橡胶板后，受制于木龙骨的声桥作用，墙体隔声性能提升有限，R_w增至45 dB，隔声等级未发生改变，常规构造和设置橡胶板的木骨架墙体体系均不满足现行国家标准对普通住宅墙体的隔声要求。当墙骨架采用轻钢骨架、且轻钢骨架两侧均覆面双层石膏板（GB）时，该墙体体系的R_w增至50 dB，用作隔墙或围护构件时的空气声隔声等级分别升至6和5级；在石膏板和轻钢骨架间设置10 mm压缩玻璃棉条后，R_w增至51 dB，隔声等级未发生改变，该轻钢骨架墙体体系满足现行国家标准对普通住宅墙体的隔声要求。与200 mm厚单层和复合ALC墙体相比，试验范围内轻钢骨架墙体的厚度和面密度分别降低35%和70%，但空气声隔声性能更高；针对道路交通、企业生产经营和日常生活等噪音对应的频率范围（160 ～630 Hz），该轻钢骨架墙体体系的隔声性能增加明显。在常规构造木骨架墙体基础上开洞安装R_w为33 dB的窗体，墙体在全频段范围内的隔声频谱特性曲线未发生明显变化，其R_w达44 dB，用作隔墙或围护构件时的空气声隔声等级分别为5和4级；在常规构造木骨架墙体一侧的GB由单层增至双层、木骨架和OSB间设置10 mm厚橡胶板、木骨架和GB间设置金属减震龙骨制成复合墙体，在复合墙体上安装窗体，该墙体的R_w增至48 dB，且在低频段下的共振隔声低谷和高频段下的吻合效应低谷消除或明显变浅，用作隔墙或围护构件时的空气声隔声等级分别升至6和5级，满足现行国家标准对普通住宅墙体的隔声要求。【结果】与木骨架墙体相比，CLT墙体的空气声隔声性能较低；共振隔声低谷、吻合隔声低谷和声桥效应是限制常规构造木骨架墙体隔声性能的瓶颈因素，导致该墙体体系不能满足现行国家标准对普通住宅墙体的隔声要求。将木骨架替换为轻钢骨架，并设置隔声垫层、增加墙面板数量，能够有效提高墙体的空气声隔声性能。

木结构墙体隔声是木结构居住建筑的一项重要性能.为了制造出高隔声性能的墙体,该文分析了木结构墙体建造细节对其隔声性能的影响.研究表明,影响木结构墙体隔声的因素有墙板的面密度、墙骨的规格和间距、玻璃纤维棉的容重和厚度.木结构墙体的第一共振频率一般都在100 Hz以上,建议选择600 mm作为木结构墙骨间距.最后得到了在测试频率范围内木结构墙体隔声的变化曲线.

在不改变板材厚度和面密度的前提下,通过优化木质阻尼多层复合材料的橡胶层数、结构的对称性、阻尼结构参数,提高木质阻尼多层复合材料的隔声性能。利用小混响室-消声箱法和DMA测试结构的隔声性能以及损耗因子。结果表明:在低频和高频范围内,非对称结构的隔声性能优于对称结构。非对称结构在共振频率的隔声量比对称结构的高4 d B,损耗因子几乎不变。随着橡胶层数增加复合材料的隔声性能增加,计权隔声量增加61%。橡胶层数的增加,抑制了复合材料共振现象,提高了共振频率处的隔声量。损耗因子从0.05增加到0.61,有效地抑制复

【目的】外墙是轻型木结构建筑的主要围护结构，其热湿性能对建筑耐久性、安全性、舒适性和能源消耗等均有较大影响。为探究室外环境、墙体朝向、楼层高度等因素对寒冷地区多层轻型木结构墙体热湿性能的影响，本研究对天津市某多层混合结构建筑中轻型木结构墙体的热湿性能进行了试验研究。【方法】2020年1月1日-2020年12月31日，对试验墙体内部环境温湿度、木骨柱含水率等热湿参数进行持续一年的监测，分析室外温湿度、墙体朝向和楼层高度等因素对墙体热湿性能的影响，评估墙体内部的冷凝风险和霉菌生长风险。【结果】墙体空腔内温湿度变化与室外温湿度变化趋势基本一致，木骨柱含水率变化与环境温湿度作用下的平衡含水率变化趋势基本一致，但墙体空腔内温湿度及木骨柱含水率的波幅小于室外环境。短期强降水引起墙体空腔内相对湿度和木骨柱含水率的增长，但增长过程具有一定滞后性。不同朝向墙体的太阳辐射强度不同，使其墙体空腔内温度分布规律为南向>西向>东向>北向，相对湿度分布规律则为北向>东向>西向>南向，木骨柱含水率分布规律为西向>北向>东向>南向，除西向外与相对湿度分布规律基本一致。各楼层的温湿度分布规律明显，1层墙体内温度较低，相对湿度和木骨柱含水率整体偏高，且波幅较大；5-8月，墙体空腔内温度分布规律为4层> 3层> 2层，墙体空腔内相对湿度和木骨柱含水率分布规律为2层> 3层> 4层。【结论】墙体空腔内部温湿度及木骨柱含水率受室外环境条件的直接影响，但在室外环境大幅波动变化条件下，墙体内部处于相对稳定的热湿环境。寒冷气候区内，该多层轻型木结构墙体构造能有效阻隔室外水蒸气进入墙体内部，当年气候条件下墙体空腔内部不存在冷凝和霉菌生长风险。

【目的】基于木材内部导管和纹孔等天然多孔构造,设计仿生木材复孔吸声结构,分析影响其吸声性能的结构因素,为开发仿生木材吸声材料奠定理论基础。【方法】应用Rhinoceros三维软件建模,利用3D打印技术制备仿生木材吸声结构,采用阻抗管传递函数法研究穿孔率、主孔直径和侧孔深度对仿生木材吸声机构共振频率和吸声系数的影响。【结果】1)在中低频,随着穿孔率增大,3D打印仿生木材吸声结构的共振频率向高频方向移动,吸声系数峰值降低;在高频,随着穿孔率增大,共振频率向低频方向移动,吸声系数峰值升高;2)在中低频,随着主孔直径增大,3D打印仿生木材吸声结构的共振频率基本不变,吸声系数峰值降低;在高频,随着主孔直径增大,共振频率略向高频方向移动,吸声系数基本不变;3)随着侧孔深度增加,3D打印仿生木材吸声结构的共振频率先增大后减小,吸声系数变化不明显;4)3D打印仿生木材吸声结构具有2个显著的共振频率,分别为300和3 500 Hz。【结论】穿孔率、主孔直径和侧孔深度对3D打印仿生木材吸声结构的吸声性能均有较大影响。3D打印仿生木材吸声结构在低频300 Hz和高频3 500 Hz具有良好的吸声性能,吸声频带宽度增加,与传统木质吸声材料既有相似之处也有明显差异。

【目的】将单层木质材料与高分子阻尼材料多层复合,通过优化材料参数,获得一种质轻、厚度薄、隔声性能较佳的新型隔声复合材料,为木质阻尼复合材料声学性能研究提供新思路。【方法】将中密度纤维板(MDF)与橡胶材料(R)在热压温度100℃、热压压力3 MPa、热压时间10 min、涂胶量64 g·m-2的工艺条件下复合,制备的复合材料的弹性模量(MOE)为3 490 MPa,弯曲强度(MOR)为30.9 MPa,内结合强度为1.24 MPa,在减少涂胶量和提高生产效率的基础上,满足复合材料使用的力学性能。采用全因子试验,利用阻抗管测试复合材料的隔声性能,探讨MDF和R厚度及密度对其隔声性能的影响规律。借助SPSS软件分析材料参数对其隔声性能影响的显著性和相关性,确定每个参数对隔声性能的影响规律。【结果】MDF厚度对复合材料的隔声性能具有显著影响,MDF厚度从3 mm增加到5 mm,其计权隔声量增加5 d B。在低频段,复合材料受自身劲度控制,其隔声性能受面密度和阻尼性能的影响非常小。MDF厚度增加,刚度增加,板材抵抗弯曲变形的能力增强。随着MDF厚度增加,面密度增加,受相同频率入射声波激发引起的振动速度越小,隔声量越大。阻尼比从0.176增加到0.258,增加了31.8%,复合材料阻尼性能增加,使得吻合谷变浅隔声量增加。R厚度对复合材料隔声性能的影响呈较强的正相关,相关系数为0.979,随着R厚度从0.8 mm增加到2 mm,其计权隔声量增加了7 d B。在低频段为劲度控制区,隔声性能主要受刚度控制,刚度越大,复合材料的隔声曲线斜率较大,增加幅度越大。随着入射声频提高,越过劲度控制区,共振影响逐渐消失,进入质量控制区。随着面密度增加,复合材料的隔声性能增加。到达高频时,隔声性能主要受阻尼性能控制。复合材料的阻尼比从0.065增加到0.201,阻尼比越大,复合材料的阻尼性能越好。随着复合材料的阻尼性能提高,抑制了板材共振,提高了共振频率处的隔声量;使得临界频率向高频移动,抑制了吻合效应。R密度增加,复合材料的计权隔声量从36 d B提高到37 d B,隔声性能增加不明显,R密度增加对材料的隔声性能影响不显著。【结论】中密度纤维板(MDF)与橡胶材料(R)的厚度对复合材料的隔声性能影响较大,R密度对复合材料的隔声性能几乎无影响。MDF和R厚度及密度过大或过小,都不利于复合材料隔声性能的提高。通过分析材料参数对其隔声性能的影响规律,最终确定MDF厚度2 mm,R厚度2 mm,R密度2.3 g·cm-3,在此条件下木质阻尼复合材料的隔声性能较优。

基于生命周期评价法,根据工厂搜集的基础数据清单,采用Ga Bi6.0软件分析了1 m3井干式木结构墙体产品物化过程(从原材料开采到产品出厂的生命周期)的原材料消耗、能源消耗和环境负荷,并利用软件提供的CML2001评价方法和数据库评价了墙体产品生命周期范围内造成的环境影响。结果表明:1)生产1 m3墙体产品,全球变暖潜值、人体毒性、环境酸化、富营养化、光化学臭氧生成潜力和非生物资源耗竭的加权后结果(绝对值)依次为3.50×10(-9)、2.11×10(-9)、1.38×10(-10)、1.38×10(-1

【目的】基于木材内部天然多孔构造设计仿生木材的复孔吸声结构,研究穿孔倾斜角度对3D打印仿生木材吸声结构的吸声性能影响,为开发仿生木材吸声材料奠定理论基础。【方法】利用Rhinoceros三维建模软件进行结构设计,采用3D打印技术制备出仿生木材吸声结构。对比3D打印穿孔板,基于阻抗管传递函数法探究穿孔不同倾斜角度(0°、15°、30°、45°、60°)对3D打印仿生木材吸声结构的共振频率和吸声系数的影响。【结果】1) 3D打印穿孔板有2个共振频率,分别位于中低频和中高频处;而3D打印仿生木材吸声结构有3个共振频率,分别位于中低频、中高频和高频处,木质穿孔板仅在中低频具有共振频率,二者差异显著。2)穿孔倾斜角度对3D打印穿孔板的吸声性能有一定影响,在中低频处,随穿孔倾斜角度增大,3D打印穿孔板的共振频率向低频方向移动,吸声系数峰值总体呈上升趋势,峰值均在0. 8以上,吸声性能较好;在中高频处,随穿孔倾斜角度变化,3D打印穿孔板的共振频率和吸声系数峰值均有所改变,但无明确规律,此段吸声系数峰值在0. 3左右,吸声性能较差。3)穿孔倾斜角度对3D打印仿生木材吸声结构的吸声性能有较大影响,中低频处与中高频处的吸声规律与3D打印穿孔板基本一致;在高频处,随穿孔倾斜角度增大,3D打印仿生木材吸声结构的共振频率向低频方向移动,吸声系数峰值均在0. 8以上,具有较好的吸声性能。【结论】穿孔倾斜角度的3D打印仿生木材吸声结构在中低频、中高频和高频处都有较好的吸声性能,在高频处,不同倾斜角度3D打印仿生木材吸声结构的共振频率跨度较大,可为以后全频率吸声结构的设计研究奠定理论基础。本研究结果为实现可设计吸声频率的新型复合材料提供一个新的研究方向,在一些特殊吸声环境领域具有较好的发展前景。

木质穿孔板作为共振吸声材料多用于室内空间声学设计。普通穿孔板声阻抗小,吸声性能差。为了提高木质穿孔板的吸声性能,可以减小孔径,同时为了避免板厚造成的声阻过大,本文以木质小孔径变截面穿孔板为研究对象,其小孔孔径范围在12mm之间。本论文从直通孔结构穿孔板入手,利用微穿孔板模型模拟木质小孔径穿孔板的吸声性能。制备不同穿孔参数的穿孔板,从理论及实验的角度验证了吸声规律及理论模型的适用性。考虑到木材特性对吸声性能的影响,分别研究了板振动及木材多孔性结构的影响。试验研究了不同参数及结构的变截面穿孔板以及与不同吸声材

【目的】分析腐朽木材吸声性能与腐朽程度之间的关系,为腐朽木材的利用提供新思路。【方法】采用阻抗管法比较不同腐朽程度杨木(横切面)与正常材的法向吸声系数大小,并借助扫描电镜和压汞仪分析不同腐朽程度杨木木材孔隙的变化情况,解释其吸声性能提高的机制。【结果】3种不同腐朽程度杨木木材的平均吸声系数分别为0.35,0.27和0.24,随着腐朽程度增加,其平均吸声系数提高。不同腐朽程度杨木木材的最大吸声系数分别为0.58(1 600 Hz),0.45(3 150 Hz)和0.43(4 000 Hz),随着腐朽程度增加,吸收峰值增大并向低频方向移动。腐朽杨木木材的微观结构表明:腐朽木材细胞壁上纹孔膜被分解,...

为提高日光温室冬季保温蓄热的能力,同时推动日光温室的快速建造,设计3种新型墙体结构的日光温室:相变固化土主动蓄热温室(G2)、模块化素土主动蓄热温室(G3)、现浇混凝土被动蓄热日光温室(G4)。测定3种温室室内环境,以传统主动蓄热温室(G1)为对照温室进行对比分析。结果表明:4种温室在典型晴天条件下夜间的平均温度分别为15.7、16.4、17.8、16.6℃;在典型阴天情况下夜间的平均温度分别为12.4、13.8、13.8、13.1℃;在连续雪天情况下最低平均温度分别为7.3、8.3、8.8、7.8℃。G3即模块化素土主动蓄热温室在夜间和连续低温条件下都表现出了较好的保温性能,能够在室外温度较低时给室内作物提供更好的生长环境,且建造方便,在适宜日光温室发展的地区具有一定的推广价值。

为解决禁止使用实心粘土砖作建筑材料对日光温室建造带来的难题,基于日光温室对其围护结构材料在结构和保温蓄热性能上的要求,选定加气混凝土砌块作为实心粘土砖的替代材料来建造日光温室。通过理论分析和试验验证,加气混凝土砌块确实是一种适宜于日光温室建造的新型建材,同时它所具备节能环保效益也使其具有广阔的推广应用前景。

应用时域有限差分法计算阶梯状声扩散体的反射声场,通过理论计算结果和全消声室测量结果对比证明了计算方法的有效性。在近似远场条件下,传声器、声源与扩散体之间的距离对扩散系数计算结果没有影响。将声场时域有限差分法与免疫遗传算法相结合对单周期六阶阶梯状扩散体的形体进行优化。优化后的单周期扩散体的扩散性能优于原扩散体,但经周期排布后,两者的扩散性能均降低。依二进制序列排布正反相扩散体,通过寻优计算得到扩散体排布,其整体扩散性能优于传统的周期重复排布方式,但没能获得平直的扩散系数频率特性曲线。将优化后的阶梯状扩散体与原扩散体按照二进制序列混合排布,通过寻优计算得到扩散体排布进一步提高了整体扩散性能。

分别采用形态学和模拟领地入侵的方法研究了褐菖鲉发声系统和发声特征。结果表明,褐菖鲉发声系统由鱼鳔肌和鱼鳔组成。鱼鳔肌前方附着于颅骨的翼耳骨,后经第1~7肋骨,与鱼鳔背后侧部相连。在领地入侵模拟实验中,褐菖鲉发出了连续脉冲的"咕噜噜"声音,其平均脉冲周期为(32.6±2.6)ms,平均脉冲间隔为(51.8±81.4)ms,主频为68~175 Hz。对单个声音脉冲中包涵的正弦波型的能量周期分析发现:其声音主频与最大能量周期的倒数一致,表明褐菖鲉是采用鱼鳔肌收缩的发声机制。