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建筑聲學(xué)復習要點(diǎn)
第3.1章 建筑聲學(xué)基本知識
一、聲音的基本性質(zhì)
人耳可聽(tīng)到的聲波頻率范圍是20-20000Hz。
將聲音的頻率范圍劃分為若干個(gè)區段，稱(chēng)頻帶。
聲學(xué)設計和測量中常用倍頻帶和1/3倍頻帶。
倍頻帶的常用頻率有8個(gè)： 63、125、250、500、1000、2000、4000、8000Hz。
聲波在傳播過(guò)程中會(huì )發(fā)生反射、繞射、干涉現象。
二、聲音的計量
聲功率W：聲源在單位時(shí)間內向外輻射的聲能。
聲強I：?jiǎn)挝粫r(shí)間，垂直于聲波傳播方向上單位面積通過(guò)的聲能。
聲壓p：介質(zhì)有無(wú)聲波傳播時(shí)壓強的改變量。
級的概念，聲壓級Lp 20lgp/p0；聲強級LI 10lgI/I0；聲功率級 LW 10lgW/W0；幾個(gè)等聲壓級的疊加Lp 20lgp。兩個(gè)等聲壓級疊加時(shí)，總聲壓級比一個(gè)聲壓級增加 10lgnp03dB。
三、聲音的頻譜和聲源的指向性
聲音的頻譜表示聲音各組成頻率的聲壓級分布。聲音分純音、復音和復合音。
聲源的指向性指聲源輻射聲音強度的空間分布。頻率越高、聲源尺寸比輻射波長(cháng)大得越多，聲源的指向性越強。聲源因其尺寸與波長(cháng)之比可分為點(diǎn)、線(xiàn)和面聲源。
四、人的主觀(guān)聽(tīng)覺(jué)特性
時(shí)差效應，即哈斯效應，直達聲到達后50ms以?xún)鹊竭_的反射聲會(huì )加強直達聲，直達聲到達后50ms后到達的“強”反射聲會(huì )產(chǎn)生“回聲”。
聽(tīng)覺(jué)定位，即雙耳聽(tīng)聞效應，人可以根據聲波到達雙耳時(shí)的時(shí)間差、強度差和相位差，
判斷聲源方位和遠近，進(jìn)行聲像定位。
掩蔽效應，人耳對一個(gè)聲音的靈敏度因另一個(gè)聲音的存在而降低的現象。
響度級：以1000Hz純音的聲壓級作基準，則聽(tīng)起來(lái)和它同樣響的其他頻率的純音的各
自聲壓級構成一條曲線(xiàn)叫“等響曲線(xiàn)”。1000Hz純音的聲壓級數值就是待測聲音的響度級。
對于復合音，響度級要通過(guò)計算或用聲級計測量得到。聲級計中設有A、B、C計權網(wǎng)
絡(luò )，其中A計權網(wǎng)絡(luò )參考40 phon等響曲線(xiàn)，對500Hz以下的低頻聲衰減很大，以模擬人耳對低頻不敏感的特性。要使人耳的主觀(guān)聽(tīng)聞的響度增加一倍，聲壓級要增加10dB。
聲音的三要素：聲強、音調、音色。
五、自由聲場(chǎng)與室內聲場(chǎng)
自由場(chǎng)中點(diǎn)聲源聲壓級，Lp LW 10lg1，或r LW 20lgr 11Lp2 Lp1 20lg224 rr1。，與聲源的距離增加一倍，聲壓級降低6dB；線(xiàn)聲源情況下為3dB；交通聲源為4dB（點(diǎn)6線(xiàn)3交通4）。
六、混響時(shí)間及計算公式
混響是指室內的聲源停止發(fā)聲后，在聲場(chǎng)中還存在著(zhù)來(lái)自各界面遲到的反射聲形成的“聲殘留”現象。當室內聲場(chǎng)達到穩態(tài)，聲源停止發(fā)聲后，聲壓級衰減60dB所經(jīng)歷的時(shí)間就是混響時(shí)間。賽賓公式 T60 0.161V（ 0.2時(shí)）；依林公式 T 60 0.161V
七、室內穩態(tài)聲壓級
Q4Lp10(l ) ，且 R室內穩態(tài)聲壓級 LW g S R4 r1 八、房間的共振和共振頻率不同共振方式的共振頻率相同時(shí)，出現共振頻率的重疊現象，稱(chēng)為共振頻率的簡(jiǎn)并。在簡(jiǎn)并的共振頻率范圍內的聲音會(huì )被大大地加強，導致原有的聲音出現失真，產(chǎn)生“聲染色”。
房間的三個(gè)尺度不相等或不成整數倍，能減少房間的共振，音質(zhì)好。
第3.2章 材料的聲學(xué)特性
一、吸聲系數
工程上通常用六個(gè)倍頻帶中心頻率下的吸聲系數表示某種材料或結構的吸聲頻率特性。
多用混響室法來(lái)測量無(wú)規入射的吸聲系數。
二、多孔吸聲材料和吸聲構造
多孔材料中有大量的內外相連的微小間隙和通道。入射聲波進(jìn)入多孔材料的微孔，引起
微孔中空氣的振動(dòng)，由于材料的摩擦阻力和空氣的粘滯阻力，使一部分聲能耗散為熱能。中、高頻聲波的吸聲效果良好。
增加多孔吸聲材料的厚度、容重、背后空氣層，均有利于中、低頻聲的吸收。
三、薄膜、薄板共振吸聲結構
薄膜吸聲構造作為中、低頻范圍的吸聲材料，薄板構造作為低頻吸聲結構。
四、空腔共振吸聲構造
亥姆霍茲共振器、穿孔板等。入射波的頻率與共振器的固有頻率一致時(shí)，孔頸中的空氣柱由于共振而劇烈振動(dòng)并與孔壁摩擦而消耗聲能。
穿孔板的吸聲特性取決于板厚、孔徑，孔距、空氣層厚度以及底層材料。穿孔板吸聲頻率在中頻段，板后填充多孔吸聲材料會(huì )使共振頻率向低頻段方向移動(dòng)，并提高高頻吸聲效果。
五、其他吸聲構造
空間吸聲體、吸聲尖劈（吸聲系數0.99以上）、幕簾、洞口、人和家具等。
六、空氣聲隔絕 隔聲量
表示構件對空氣聲的隔絕能力。R 10lg1（ 10 R/10），計算組合墻的隔聲量。
常用6個(gè)倍頻帶的隔聲量表示某構件的隔聲性能，稱(chēng)為構件的隔聲頻率特性曲線(xiàn)。隔聲性能的單一指標有計權隔聲量。住宅、教室間隔墻和樓板的隔聲量不小于40dB。
單層勻質(zhì)墻的隔聲量R 20lgm 20lgf 48。單位面積的質(zhì)量每增加一倍，隔聲量增加6dB，這一規律稱(chēng)為“質(zhì)量定律”。入射聲波的波長(cháng)與墻體固有彎曲波的波長(cháng)相吻合而產(chǎn)生共振，致使構件對該頻率的聲波的隔聲能力大大降低的現象，稱(chēng)為“吻合效應”。采用硬而厚或軟而薄的板使吻合效應的頻率控制在100 ~ 2500Hz以外。
雙層墻的隔聲量等于兩側單層墻的隔聲量加上空氣層的附加隔聲量�？諝忾g層的厚度一般為8-12cm。雙層墻之間的應采用彈性連接，且兩層墻應具有不同的面密度或厚度來(lái)避免吻合谷。當入射聲頻率f >f0時(shí)，雙層墻的隔聲量才有明顯地提高。
提高輕型墻體隔聲量的措施有：多層復合、雙墻分立、薄板疊合、彈性聯(lián)結、加填吸聲材料、增加結構阻尼。
提高門(mén)的隔聲能力措施：門(mén)的周邊密封處理、厚重或多層復合門(mén)扇、設置聲閘。
提高窗的隔聲能力措施：多層玻璃窗、雙層玻璃不平行設置、窗框周邊吸聲和密封處理。
房間的吸聲降噪量 Lp Lp1 Lp2 R 10lgAS
七、撞擊聲的隔絕
住宅樓板的計權標準化撞擊聲壓級不應大于75dB。
撞擊聲隔絕的措施：樓板表面鋪設彈性面層、樓板面層和結構層間鋪設彈性墊層、樓板下做彈性吊頂。
第3.3章 噪聲控制
一、噪聲評價(jià)指標
聲級 LA 用于穩態(tài)噪聲的測量、等效連續聲級 Leq 用以測量起伏噪聲、累計分布聲級 LN。
用于對交通噪聲的評價(jià)（背景噪聲L90，中值噪聲L50，峰值噪聲L10 ）、噪聲評價(jià)曲線(xiàn) NR。
二、噪聲允許標準
工業(yè)企業(yè)衛生標準規定，企業(yè)按每天工作8小時(shí)，允許噪聲為90dB。
住宅建筑臥室、書(shū)房，學(xué)校建筑中的一般教室允許噪聲級不高于45dB。
三、噪聲控制措施
噪聲控制原則：① 降低聲源的噪聲。改進(jìn)設備，聲源處吸聲、隔聲、減振等技術(shù)措施。
�、� 在噪聲傳播途徑中控制。噪聲源遠離、城市防噪規劃與建筑平剖面設計、吸聲減噪、隔聲屏障、管道消聲。③ 對聲源接受者采取保護措施。佩帶耳塞、減小暴露時(shí)間。
城市噪聲的控制：噪聲管理和控制法規；從城市規劃和總體布局方面控制人口和建立合
理的城市功能分區；進(jìn)行交通道路控制，改善道路設施，限制車(chē)速和車(chē)輛。
四、室內吸聲減噪
在室內界面上布置吸聲材料或懸掛空間吸聲體，使反射聲減弱，從而降低接受處的噪音級，這種利用吸聲原理降低噪聲的方法就是吸聲減噪。吸聲減噪只能降低混響聲能，對直達聲無(wú)效。減噪量 Lp 10lgA2/A1
五、隔聲構件降噪
隔聲屏障用來(lái)遮擋聲源和接受點(diǎn)之間的直達聲。在屏障后形成“聲影區”，對刺耳的高頻最為有效，低頻聲不明顯。朝向聲源的一側鋪設吸聲材料或靠近聲源安裝隔聲屏提高減噪效果。
六、管道消聲
消聲器的種類(lèi)有阻性、抗性、阻抗復合性。
七、設備隔振
在振源和圍護結構間應設置減振裝置加以隔絕。提高減振效率就要降低減振系統的共振頻率，可通過(guò)增加系統的質(zhì)量來(lái)得到。
第3.4章 室內音質(zhì)設計
音質(zhì)設計所遵循的原則：低噪音、足夠響度、足夠近次反射聲、最佳混響、無(wú)聲缺陷。
音質(zhì)設計任務(wù)歸結為：容積的確定、體形的設計、混響設計、電聲系統配置等。
一、音質(zhì)評價(jià)標準
主觀(guān)評價(jià)標準：語(yǔ)言聲要求具有合適的響度、高的清晰度和可懂度、頻率不失真；音樂(lè )聲要求具有適當的響度、高的明晰度、足夠的豐滿(mǎn)度、良好的空間感、音色不失真。
客觀(guān)評價(jià)指標：聲壓級、混響時(shí)間RT及其頻率特性（要求平直或低頻略升）、語(yǔ)言的清晰度和音樂(lè )的明晰度（評價(jià)反射聲的時(shí)間分布特點(diǎn)）、早期側向能量因子（評價(jià)反射聲的空間分布特點(diǎn)）
二、廳堂容積的確定
根據大廳的規模和用途來(lái)確定廳堂的容積。應保證有足夠的響度與合適的混響時(shí)間。
各類(lèi)廳堂推薦的每座容積：音樂(lè )廳8-10 m3/座、歌劇院 4.5-7 m3/座、戲曲與話(huà)劇3.5-5.5m3/座、多功能廳堂3.5-5.5 m3/座、講演廳及大教室3-5 m3/座、電影院3.5-5.5 m3/座。
三、廳堂體形設計
體型設計的五項原則：①保證直達聲到達每個(gè)觀(guān)眾�？刂拼髲d的縱向長(cháng)度，觀(guān)眾席最好
在聲源的140°范圍內，地面陡坡設計。②保證近次反射聲的良好分布。平剖面形狀，尤其是利用舞臺附近各界面和頂棚提供盡可能多的近次反射聲。③爭取充分的擴散反射。在界面上交錯布置吸聲材料或布置擴散構件可使聲能擴散。④防止產(chǎn)生回聲和其它聲缺陷。采取合適的房間比例，或不規則體型以及吸聲擴散處理來(lái)克服聲共振現象，對引起聲聚焦的凹曲面頂棚或墻面做吸聲或擴散處理，對產(chǎn)生回聲的后墻、后部天花、挑臺攔板布置吸聲材料、擴散處理或改變傾角以避免回聲，控制挑臺的進(jìn)深和高度比來(lái)防止聲影。⑤ 合理利用舞臺反射板。提高聽(tīng)眾席內的聲能密度和加強演員間的相互聽(tīng)聞。
四、混響設計
混響設計是使室內具有和使用要求相適用的混響時(shí)間及其頻率特性，取得豐滿(mǎn)度和清晰度的平衡。不同廳堂推薦的中頻滿(mǎn)場(chǎng)混響時(shí)間。
混響時(shí)間頻率特性：音樂(lè )用房低頻的低音比是1.2-1.3，中高頻平直；語(yǔ)言用房各頻率混響時(shí)間相同。
各類(lèi)廳堂推薦的混響時(shí)間及頻率特性：音樂(lè )廳1.8-2.2s，1-1.35、歌劇院/話(huà)劇戲劇院
1.3-1.6s/1.1-1.4s，1-1.2，、多功能廳1.1-1.4s，1-1.2（可調吸聲結構）、電影院0.9-1.1s/0.6-1.0s，1-1.3、體育館1.2-1.9s（吸聲頂棚或空間吸聲體）， 1-1.3、教室0.8-1.0s，1。
五、電聲設計
基本擴聲系統的組成：傳聲器、功率放大器和揚聲器。
擴聲系統的要求：足夠寬的頻響；足夠的頻率輸出；大廳聲壓分布均勻；良好的聲源方位感并使聲像協(xié)調；控制聲反饋和避免回聲、顫聲的干擾。 揚聲器的布置方式：集中式、分散式和混合式。
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