力学超材料和周期结构的超宽频减振降噪建筑结构系统的制作方法

本技术属于建筑减振降噪，特别的，涉及一种基于力学超材料和周期结构的超宽频减振降噪建筑结构系统。

背景技术：

1、近年来，随着城市的建设和发展，城市用地日渐紧张，城市与工业、交通和建设工地等能够产生较大环境振动影响之间的距离日渐缩小，常见的振源，如轨道交通距离建筑物较近时会诱发的1-200hz低频振动，主要集中在30-80hz，而人脑的共振频率为20～40hz,胸壁和目镜的共振频率为50～100hz，精密仪器在1～80hz频段内存在允许振动量的限值要求，在不同的频率范围内,地铁交通引起环境振动会对不同类型的受振对象造成不良的影响，并且当环境振动传播到建筑内，会引发结构二次低频噪声，严重影响居民舒适度。现有的隔振方法主要集中在振源或传播途径中减振，而对于环境振动限值要求高的区域如科研机构和医院等，接受体处减振也尤为必要，因此，应采取有效措施对各种振源产生的环境振动进行减振降噪，减小对居民舒适度、精密仪器精确度等的负面影响。

2、在环境振动问题当中，结构的低频宽带振动控制是目前面临的主要问题，低频振动和噪声因其长波特性、穿透力强，使得该类问题难以解决，而动力吸振、阻尼减振等传统技术尚难以实现良好的低频宽带抑制效果。近年来，随着超材料的迅猛发展为突破传统减振技术瓶颈提供了新思路。力学超材料基于其负泊松比的特性，可实现高效抑制结构低频振动。

技术实现思路

1、为了克服已有技术的不足，本实用新型提供了一种力学超材料和周期结构的超宽频减振降噪建筑结构系统，采用本实用新型的建筑结构系统，在主墙及柱墙连接处设置，可对环境振动在建筑中的传播进行定向传导并进行减振降噪，利用超材料及晶格周期的特性，振动在减振墙体中滞回耗能，耗能机理明确，能够有效降低地铁、交通、工厂和施工等产生并传播到建筑内的环境振动，并进一步抑制环境振动诱发的结构二次低频噪声。

2、本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种力学超材料和周期结构的超宽频减振降噪建筑结构系统，该系统设置于建筑主墙及柱墙连接处，其特征在于，所述超宽频减振降噪建筑结构系统包括减振降噪墙体结构和柱墙连接振动传导结构；所述减振降噪墙体结构的两侧连接所述柱墙连接振动传导结构；

4、所述减振降噪墙体结构包括从墙体内壁至外壁依次设置的装饰面层、内层混凝土隔音墙、消音层、力学超材料减振层、隔热层、找平层和外层混凝土隔音，所述柱墙连接振动传导结构包括从柱子至墙体依次设置的左混凝土板，振动传导层和右混凝土板。

5、进一步，所述的消音层为吸音棉，该吸音棉设置于内层混凝土隔音墙和力学超材料减振层之间。该吸音棉是软质的，变形能力强，多孔，可吸收在振动经过减振层后在结构中残余的结构二次噪声。

6、再进一步，所述的力学超材料减振层从墙体内壁至外壁依次设置复合材料内板、周期结构元件和复合材料外板，所述复合材料内板和复合材料外板均为岩棉复合板。岩棉复合板具有质量轻、吸振等优点，用作该实用新型减振层的外夹层，其适宜的流阻对声音的中高频有较好的吸声能力针对建筑墙外的中高频空气噪声进行隔声吸声过滤，过滤后的噪声以低频噪声为主，经由消声层进一步减小。

7、优选的，所述的周期结构元件由为管状结构，外包复合材料管，内填充使用力学超材料，该元件与墙面法向平行并周期设置，所述外包复合材料管为内衬式聚丙烯管，所述的力学超材料为点阵桁架夹层力学超材料。该轻质夹层超材料结构自身具有较好的静力学性能，基于其区域共振子微结构周期单元，可对其低频振动有效抑制，可以有效增强结构与低频波传播的耦合作用，从而提高对波动能量的控制和耗散能力。

8、所述的振动传导构件为水泥砂浆保护层的钢筋，该钢筋竖直方向上周期排布，其设置方向平行于墙面，贯穿复合材料内板和复合材料外板并刚性连接。竖直方向上的振动主要传播载体为承重柱，振动经过土-结构耦合后，通过承重柱向上传播竖直振动，当振动传播到柱墙连接振动传导结构时，竖直振动对钢筋产生的弯矩使其横向传播竖向振动，横向传播到复合材料内板和复合材料外板时，经由岩棉复合板的第一次的高频振动耗能，再传递到超材料层中经由第二次的低频振动耗能。

9、本实用新型的有益效果主要表现在：在道路、轨道交通、施工现场和工厂等环境振动作用下，采用本实用新型的结构系统，通过在主墙和柱墙之间分别设置减振降噪墙体结构和柱墙连接振动传导结构，实现对振动的定向传导和耗能减振，并对残余振动所产生的结构二次噪声进行再消声，可以应用于医院、科研机构等精密仪器较多的振动敏感场所。

技术特征：

1.一种力学超材料和周期结构的超宽频减振降噪建筑结构系统，该系统设置于建筑主墙及柱墙连接处，其特征在于，所述超宽频减振降噪建筑结构系统包括减振降噪墙体结构和柱墙连接振动传导结构；所述减振降噪墙体结构的两侧连接所述柱墙连接振动传导结构；

2.如权利要求1所述的力学超材料和周期结构的超宽频减振降噪建筑结构系统，其特征在于，所述的消音层为吸音棉，该吸音棉设置于内层混凝土隔音墙和力学超材料减振层之间。

3.如权利要求1或2所述的力学超材料和周期结构的超宽频减振降噪建筑结构系统，其特征在于，所述的力学超材料减振层从墙体内壁至外壁依次设置复合材料内板、周期结构元件和复合材料外板，所述复合材料内板和复合材料外板均为岩棉复合板。

4.如权利要求3所述的力学超材料和周期结构的超宽频减振降噪建筑结构系统，其特征在于，所述的周期结构元件由为管状结构，外包复合材料管，内填充使用力学超材料，该元件与墙面法向平行并周期设置，所述外包复合材料管为内衬式聚丙烯管，所述的力学超材料为点阵桁架夹层力学超材料。

5.如权利要求1或2所述的力学超材料和周期结构的超宽频减振降噪建筑结构系统，其特征在于，所述的振动传导构件为水泥砂浆保护层的钢筋，该钢筋竖直方向上周期排布，其设置方向平行于墙面，贯穿复合材料内板和复合材料外板并刚性连接。

技术总结
一种力学超材料和周期结构的超宽频减振降噪建筑结构系统，该系统设置于建筑主墙及柱墙连接处，所述超宽频减振降噪建筑结构系统包括减振降噪墙体结构和柱墙连接振动传导结构；所述减振降噪墙体结构的两侧连接所述柱墙连接振动传导结构；所述减振降噪墙体结构包括从墙体内壁至外壁依次设置的装饰面层、内层混凝土隔音墙、消音层、力学超材料减振层、隔热层、找平层和外层混凝土隔音，所述柱墙连接振动传导结构包括从柱子至墙体依次设置的左混凝土板，振动传导层和右混凝土板。本技术能够有效降低地铁、交通、工厂和施工等产生并传播到建筑内的环境振动，并进一步抑制环境振动诱发的结构二次低频噪声。

技术研发人员：李旭东,唐新华,庄磊,章雪峰,傅林峰,李武,邵耀峰,谢忠,石希,陈韵
受保护的技术使用者：杭州市地铁集团有限责任公司
技术研发日：20230106
技术公布日：2024/1/14