一种吸声玻璃幕墙结构及制备方法

本发明属于吸声玻璃幕墙，具体而言，涉及一种吸声玻璃幕墙结构及制备方法。

背景技术：

1、高铁站候车大厅和航站楼大厅通常都设计有大面积的幕墙和天窗，这样可以让自然光线充分进入室内，给人以明亮、开放的感觉。然而，这种设计在隔音方面可能存在一些问题。幕墙通常由玻璃等材料构成，其主要功能是提供视觉效果和保温隔热作用。虽然幕墙可以有效隔离外界噪音，但对于室内声音的吸收能力相对较弱。这意味着，当人们在高铁站候车大厅或航站楼大厅内交谈或者其他活动时，声音容易在幕墙间反射、折射，导致声音聚集和回响，从而加剧了室内的噪音。天窗的设置也可能对声音传播产生一定影响。虽然天窗可以增加室内的采光和通风效果，但同时也会让声音更容易穿过，因为玻璃等透明材料对声波的阻隔作用较弱。如果周围环境噪音较大，天窗可能成为声音传播的“通道”，导致室内噪音增加。为了解决这个问题，设计师可以采取一些措施来改善隔音效果。例如，在幕墙内部可以加装隔音材料，如吸音板、吸声棉等，以增加其吸音性能。此外，通过合理的布置和设计，可以减少声音的反射和回响，避免噪音积聚。对于天窗，可以选择使用具有良好隔音性能的材料，或者采取技术手段，如使用双层玻璃、空气隔断层等来减少声音传播。

2、现有的玻璃幕墙内部空间较为有限，加装吸音材料增加了施工的复杂性和成本，且幕墙内部加装的吸音材料会受到室内湿度、温度等环境因素的影响，导致其寿命缩短或吸音性能下降。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种吸声玻璃幕墙结构及制备方法，能够解决现有的玻璃幕墙内部空间较为有限，加装吸音材料增加了施工的复杂性和成本，且幕墙内部加装的吸音材料会受到室内湿度、温度等环境因素的影响，导致其寿命缩短或吸音性能下降的问题。

2、本发明是这样实现的：

3、本发明第一方面提供一种吸声玻璃幕墙结构，其中，包括连接框、第一玻璃层、第二玻璃层以及第三玻璃层，所述第一玻璃层、所述第二玻璃层以及所述第三玻璃层固定在所述连接框的内部，所述第一玻璃层与所述第二玻璃层以及所述第二玻璃层与所述第三玻璃层之间形成空腔结构；所述第三玻璃层为穿孔的有机玻璃，所述有机玻璃的厚度为2cm；所述第一玻璃层以及所述第二玻璃层为普通玻璃；所述第三玻璃层上设置有多个通孔，多个所述通孔在所述第三玻璃层上均匀排布；所述第一玻璃层、所述第二玻璃层以及所述第三玻璃层平行设置，所述连接框与所述第一玻璃层、所述第二玻璃层、所述第三玻璃层的连接位置垂直设置。

4、在上述技术方案的基础上，本发明的一种吸声玻璃幕墙结构还可以做如下改进:

5、其中，所述第三玻璃层上通孔的孔径设置为0.5cm，相邻通孔中心之间的间距为2.0cm；所述第三玻璃层内部的穿孔率0.78％，共振频率437hz，计算的中频1000hz吸声系数为0.94，nrc为0.65。

6、进一步的，所述第一玻璃层的厚度为6cm，所述第二玻璃层的厚度为8cm；所述第一玻璃层与所述第二玻璃层以及所述第二玻璃层与所述第三玻璃层之间的厚度均为12cm。

7、进一步的，所述第二玻璃层与所述第三玻璃层之间设置有透明的连接框。

8、本发明第二方面提供一种吸声玻璃幕墙结构制备方法，其中，包括以下具体步骤：

9、s10：施工人员根据玻璃幕墙的安装位置的设计图纸构建玻璃幕墙的三维模型，依次确定整个玻璃幕墙的形状和曲线结构，所述玻璃幕墙为所述吸声玻璃幕墙结构；

10、s20：施工人员将所述玻璃幕墙的三维模型导入cad软件中，创建玻璃幕墙的曲线，使用cad软件中的曲线工具，在所述玻璃幕墙的曲线上进行划分，确定烧制的每部分玻璃幕墙的结构；

11、s30：施工人员根据玻璃材料的特性和烧制过程的要求，优化划分的方式，确定最终的玻璃幕墙的分割位置；

12、s40：根据划分后的玻璃幕墙的结构，制备所述第一玻璃层以及所述第二玻璃层并根据玻璃幕墙的结构进行弯曲；

13、s50：根据上述划分的玻璃幕墙的结构烧制穿孔的所述第二玻璃层，并验证其吸声性能；

14、s60：根据烧制的所述第一玻璃层、所述第二玻璃层以及所述第三玻璃层的结构，制备所述连接框，使得所述连接框与所述相邻的所述第一玻璃层、所述第二玻璃层以及所述第三玻璃层连接位置的曲线相适配；

15、s70：将所述第一玻璃层、所述第二玻璃层以及所述第三玻璃层依次与对应的所述连接框固定连接；

16、s80：将玻璃幕墙依次固定在其安装位置，在连接处进行密封后，对其表面进行处理；

17、划分后的相邻的所述玻璃幕墙结构的连接处的切线之间的夹角在90°到180°之间，划分线的两侧的玻璃幕墙结构的边缘向内延伸3m处的曲率变化小于30°。

18、本发明提供的一种吸声玻璃幕墙结构制备方法的技术效果如下：构建玻璃幕墙的三维模型：

19、效果：使施工人员能够可视化整个玻璃幕墙的设计，并确定其形状和曲线结构，为后续制备提供基础。

20、导入cad软件并创建玻璃幕墙的曲线：

21、效果：通过cad软件的功能，对玻璃幕墙进行曲线划分，为后续工艺和制备提供准确的设计和数据基础。

22、优化划分方式并确定分割位置：

23、效果：确保分割位置的合理性和准确性，为后续工艺提供合适的划分依据，有利于玻璃幕墙的制备和性能优化。

24、制备玻璃层并进行弯曲：

25、效果：制备出符合设计要求的玻璃层，确保其能够与幕墙结构完美契合，提高幕墙的整体性能。

26、烧制穿孔的第二玻璃层并验证吸声性能：

27、效果：提高玻璃幕墙的吸声性能，使其能够有效减少外部噪音的传递，提升室内舒适度。

28、制备连接框：

29、效果：提供良好的连接支撑，增强玻璃幕墙的稳固性和整体性。

30、固定连接：

31、效果：保证各部分玻璃幕墙之间的连接牢固，提高整体结构的稳定性和安全性。

32、固定安装、密封和表面处理：

33、效果：确保玻璃幕墙安装牢固、无漏水，表面光滑整洁，提升外观质量和使用寿命。

34、在上述技术方案的基础上，本发明的一种吸声玻璃幕墙结构制备方法还可以做如下改进:

35、进一步的，所述施工人员根据玻璃材料的特性和烧制过程的要求，优化划分的方式，确定最终的玻璃幕墙的分割位置的具体步骤包括：

36、第一步，施工人员分析普通玻璃以及穿孔有机玻璃的特性，包括强度、透光性、耐候性；

37、第二步，施工人员确定不同曲率下的普通玻璃以及穿孔有机玻璃在规定厚度下的强度，根据强度变化以及曲率变化确定多个分割点的位置；

38、第三步，施工人员依次在玻璃幕墙的三维模型中的分割点位置进行划分，模拟划分后的效果，并进行烧制检测其弯曲稳定性；

39、第四步，经过评估和验证后，确定最终的分割位置并记录在玻璃幕墙的三维模型中，确定最终的玻璃幕墙的分割位置；

40、所述施工人员确定不同曲率下的普通玻璃以及穿孔有机玻璃在规定厚度下的强度，根据强度变化以及曲率变化确定多个分割点的位置的具体步骤包括：

41、第一步，施工人员需要对普通玻璃和穿孔有机玻璃在规定厚度下进行强度测试，包括拉伸测试、弯曲测试以获取材料在不同曲率下的强度数据；

42、第二步，施工人员将实验数据转化为强度曲线，即不同曲率下的强度变化，通过数学建模确定材料的强度达到要求的曲率大小；

43、第三步，施工人员根据强度曲线分析的结果，在强度变化明显的区域设定分割点，以确保在曲率变化大的位置有足够的支撑；

44、第四步，在确定分割点的位置时，将其与所述连接框相匹配，以确保分割后的玻璃能够得到适当的支撑和固定；

45、所述施工人员依次在玻璃幕墙的三维模型中的分割点位置进行划分，模拟划分后的效果，并进行烧制检测其弯曲稳定性的具体步骤包括：

46、第一步，施工人员在玻璃幕墙的三维模型中添加分割面进行划分；

47、第二步，划分完成后，模拟不同曲率下的弯曲情况、受力分布以及整体结构的稳定性方面的变化；

48、第三步，在模拟过程中，使用有限元分析工具，评估分割后的玻璃片在实际使用条件下的承载能力和稳定性，以确保其不会发生过度弯曲和失稳现象；

49、第四步，在实验室条件下制备分割后的玻璃样品，并进行烧制测试，通过将玻璃样品置于热源下，模拟真实使用条件下的温度变化，观察其弯曲情况和稳定性；

50、第五步，在进行烧制检测过程中，记录玻璃样品的弯曲情况、变形程度以及破裂情况数据，对实验结果进行分析，与模拟结果进行比较，以验证模拟的准确性，并进一步优化设计方案；

51、第六步，根据模拟和实验结果，对玻璃幕墙的设计进行调整和优化，重新调整分割点的位置、增加支撑结构，以确保分割后的玻璃片在不同条件下都能够保持足够的稳定性和安全性；

52、第七步，反复进行模拟、实验和调整，用于确保分割后的玻璃幕墙能够在各种使用条件下都能够达到设计要求和标准。

53、进一步的，所述根据划分后的玻璃幕墙的结构，制备所述第一玻璃层以及所述第二玻璃层并根据玻璃幕墙的结构进行弯曲的具体步骤包括：

54、第一步，根据吸声玻璃幕墙的安装位置选择不同强度和硬度的钢化玻璃；

55、第二步，将钢化玻璃放入弯曲炉中，根据所需的弯曲半径和角度进行加热处理；

56、第三步，在玻璃变软时，使用模具将其塑形成所需的曲线形状；

57、第四步，冷却玻璃使其固定在所需的形状上；

58、第五步，对烧制后的所述第一玻璃层以及所述第二玻璃层进行曲率测试，确保其弯曲的准确性。

59、采用上述改进方案的有益效果为：根据安装位置选择不同强度和硬度的钢化玻璃：

60、作用：根据穿孔吸声玻璃幕墙的具体安装位置和要求，选择合适强度和硬度的钢化玻璃，以确保玻璃能够承受相应的负荷和环境压力。

61、效果：确保玻璃具有足够的强度和耐久性，以满足安装位置的要求，同时保证穿孔吸声功能的有效性。

62、将钢化玻璃放入弯曲炉中进行加热处理：

63、作用：加热钢化玻璃可以使其软化，从而便于进行弯曲处理，形成所需的曲线形状。

64、效果：使玻璃达到可塑性状态，为后续的塑形工序做准备。

65、使用模具将玻璃塑形成所需的曲线形状：

66、作用：利用模具将加热软化的钢化玻璃塑形成所需的曲线形状，以满足设计要求。

67、效果：确保玻璃能够在弯曲过程中达到预期的形状和尺寸，保证穿孔吸声玻璃幕墙的外观和功能。

68、冷却玻璃使其固定在所需的形状上：

69、作用：冷却玻璃可以使其恢复硬度并固定在所需的形状上，以保持玻璃的稳定性和强度。

70、效果：确保玻璃在完成弯曲后保持所需的形状和结构，以满足设计和安装要求。

71、对烧制后的第一玻璃层以及第二玻璃层进行曲率测试：

72、作用：对烧制后的玻璃进行曲率测试可以检验其弯曲的准确性，确保玻璃的形状和尺寸符合设计要求。

73、效果：确保穿孔吸声玻璃幕墙的每一块玻璃都具有一致的弯曲度，保证幕墙的外观和功能的一致性和完整性。

74、进一步的，所述根据上述划分的玻璃幕墙的结构烧制穿孔的所述第二玻璃层，并验证其吸声性能的具体步骤包括：

75、第一步，获取透明的有机玻璃板材料，确保其厚度和尺寸；

76、第二步，对其进行烧制弯曲满足曲率要求后进行穿孔；

77、第三步，根据所述第二玻璃层上的通孔的尺寸与排布方式利用激光切割机对有机玻璃板进行穿孔加工；

78、第四步，对穿孔后的有机玻璃板进行表面处理；

79、第五步，使用声学吸收系数测试仪器对穿孔的有机玻璃板进行吸声性能测试，分析测试结果，评估穿孔的有机玻璃板的吸声性能。

80、采用上述改进方案的有益效果为：获取透明的有机玻璃板材料：

81、作用：这一步骤确保了材料的基本要求，即材料应该是透明的有机玻璃，具有一定的厚度和尺寸。

82、效果：选择合适的材料可以确保后续加工和测试的顺利进行，保证最终产品的质量和性能。

83、对其进行烧制弯曲满足曲率要求后进行穿孔：

84、作用：这一步骤主要是将有机玻璃板进行加工，使其达到所需的曲率，以适应玻璃幕墙的结构和设计要求。

85、效果：通过烧制和弯曲，有机玻璃板可以符合特定的曲率要求，从而在幕墙安装过程中更容易地适配到设计中。

86、根据通孔的尺寸与排布方式利用激光切割机对有机玻璃板进行穿孔加工：

87、作用：通过激光切割机对有机玻璃板进行穿孔加工，实现设计要求的通孔形状、尺寸和排布方式。

88、效果：穿孔加工能够为声波提供传导通道，增加声波与材料的相互作用，提高吸声效果。

89、对穿孔后的有机玻璃板进行表面处理：

90、作用：表面处理可以去除加工过程中产生的毛刺和污垢，保证表面光滑、清洁，提高美观度。

91、效果：平滑的表面可以减少声波的反射，有利于声波的吸收和消散，进一步提高吸声性能。

92、使用声学吸收系数测试仪器对穿孔的有机玻璃板进行吸声性能测试，分析测试结果，评估穿孔的有机玻璃板的吸声性能：

93、作用：通过吸声性能测试，可以评估穿孔的有机玻璃板在吸声方面的性能表现，验证其是否符合设计要求和项目需求。

94、效果：测试结果可以为后续的改进和优化提供依据，确保最终产品在实际应用中具有良好的吸声效果，提高幕墙系统的整体性能。

95、进一步的，所述根据烧制的所述第一玻璃层、所述第二玻璃层以及所述第三玻璃层的结构，制备所述连接框，使得所述连接框与所述相邻的所述第一玻璃层、所述第二玻璃层以及所述第三玻璃层连接位置的曲线相适配的具体步骤包括：

96、第一步，确定所述连接框的形状，其与相邻的所述第一玻璃层、所述第二玻璃层以及所述第三玻璃层的形状相同，且与其垂直；

97、第二步，加工铝合金，制备所述连接框；

98、所述将所述第一玻璃层、所述第二玻璃层以及所述第三玻璃层依次与对应的所述连接框固定连接的具体步骤包括：

99、第一步，将所述第一玻璃层、所述第二玻璃层以及所述第三玻璃层清理干净后通过固定件与所述连接框固定连接；

100、第二步，在所述第一玻璃层与所述第二玻璃层以及所述第二玻璃层与所述第三玻璃层之间充入惰性气体，并将所述连接框与所述第一玻璃层、所述第二玻璃层以及所述第三玻璃层的连接处进行密封。

101、进一步的，所述将玻璃幕墙依次固定在其安装位置，在连接处进行密封后，对其表面进行处理的具体步骤包括：

102、第一步，将玻璃幕墙中的所述第二玻璃层的一面朝向室内；

103、第二步，通过螺栓将玻璃幕墙依次固定在其安装位置；

104、第三步，通过密封条将玻璃幕墙的连接位置处进行密封，通过注入密封胶进行进一步加强；

105、第四步，对玻璃幕墙表面进行清洁和抛光后在内部和外部涂覆纳米涂层，用于提供防水、防尘、抗污染和自洁的效果并保证所述玻璃幕墙的透明度。

106、采用上述改进方案的有益效果为：将穿孔吸声有机玻璃层朝向室内：

107、作用：穿孔吸声有机玻璃层的穿孔结构可以有效吸收声波，降低室内的噪音水平。将其朝向室内可以使吸声效果最大化。

108、效果：减少室内的噪音，提高室内环境的舒适性和安静度。

109、通过螺栓固定玻璃幕墙：

110、作用：使用螺栓固定玻璃幕墙可以确保其稳固地安装在指定位置，防止其在风力或其他外力作用下移动或倾斜。

111、效果：提供结构稳定性，确保玻璃幕墙的安全性和持久性。

112、通过密封条和密封胶进行连接处密封：

113、作用：密封条和密封胶能够填充连接处的空隙，防止水分、空气和污染物进入玻璃幕墙内部，从而防止漏水和保护内部结构。

114、效果：提供密封效果，增强玻璃幕墙的耐久性和防水性能。

115、对玻璃幕墙表面进行清洁、抛光和涂覆纳米涂层：

116、作用：

117、清洁和抛光：去除表面的污垢和瑕疵，使玻璃表面光洁无瑕。

118、涂覆纳米涂层：纳米涂层可以提供多重保护，如防水、防尘、抗污染和自洁效果，并且不会影响玻璃的透明度。

119、效果：

120、保持玻璃幕墙的清洁度和美观度。

121、提供额外的保护层，延长玻璃幕墙的使用寿命并减少维护需求。

122、提高玻璃幕墙的功能性，如防水、防尘、抗污染和自洁能力。

123、与现有技术相比较，本发明提供的一种吸声玻璃幕墙结构及制备方法的有益效果是：

124、连接框：

125、结构作用：连接框是各玻璃层之间的支撑和连接元件，用于固定和支持玻璃板，同时确保各部分之间的正确对齐。

126、效果：连接框的垂直设置有助于保持幕墙结构的稳定性和整体平衡，确保各个玻璃层之间的间距和位置符合设计要求，从而提高了幕墙的整体性能和外观美观度。

127、第一玻璃层、第二玻璃层和第三玻璃层：

128、结构作用：这些玻璃层构成了幕墙结构的主体部分，承担着隔热、隔音和抗风压等功能。

129、效果：第一、第二、第三玻璃层平行设置，并通过连接框固定，形成了空腔结构。这个空腔结构可以在一定程度上隔绝外界声音和热量传导，从而起到隔音和隔热的效果。此外，第三玻璃层为穿孔的有机玻璃，其穿孔率、孔径和间距都经过精确设计，使得其具有良好的吸声性能，有效降低了外界噪音的传递，提高了建筑内部的舒适性。

130、调整第三玻璃层上通孔的孔径和间距，以及穿孔率，是为了优化其吸声性能，提高幕墙整体的隔音效果和吸声系数，使得建筑内部的环境更加舒适。

131、进一步增加第一玻璃层和第二玻璃层的厚度，以及第一、第二、第三玻璃层之间的空隙厚度，可以增强幕墙的隔音和隔热效果，提高建筑整体的节能性能和保温性能。

132、在第二玻璃层与第三玻璃层之间设置透明的连接框，有助于保持玻璃层之间的间距和位置稳定，同时不影响通透性和美观度。