建筑聲學復習要點

　　第3.1章 建筑聲學基本知識

　　一、聲音的基本性質

　　人耳可聽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區段，稱頻帶。

　　聲學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： 63、125、250、500、1000、2000、4000、8000Hz。

　　聲波在傳播過程中會發生反射、繞射、干涉現象。

　　二、聲音的計量

　　聲功率W：聲源在單位時間內向外輻射的聲能。

　　聲強I：單位時間，垂直于聲波傳播方向上單位面積通過的聲能。

　　聲壓p：介質有無聲波傳播時壓強的改變量。

　　級的概念，聲壓級Lp 20lgp/p0；聲強級LI 10lgI/I0；聲功率級 LW 10lgW/W0；幾個等聲壓級的疊加Lp 20lgp。兩個等聲壓級疊加時，總聲壓級比一個聲壓級增加 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大得越多，聲源的指向性越強。聲源因其尺寸與波長之比可分為點、線和面聲源。

　　四、人的主觀聽覺特性

　　時差效應，即哈斯效應，直達聲到達后50ms以內到達的反射聲會加強直達聲，直達聲到達后50ms后到達的“強”反射聲會產生“回聲”。

　　聽覺定位，即雙耳聽聞效應，人可以根據聲波到達雙耳時的時間差、強度差和相位差，

　　判斷聲源方位和遠近，進行聲像定位。

　　掩蔽效應，人耳對一個聲音的靈敏度因另一個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，則聽起來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叫“等響曲線”。1000Hz純音的聲壓級數值就是待測聲音的響度級。

　　對于復合音，響度級要通過計算或用聲級計測量得到。聲級計中設有A、B、C計權網

　　絡，其中A計權網絡參考40 phon等響曲線，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。要使人耳的主觀聽聞的響度增加一倍，聲壓級要增加10dB。

　　聲音的三要素：聲強、音調、音色。

　　五、自由聲場與室內聲場

　　自由場中點聲源聲壓級，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；線聲源情況下為3dB；交通聲源為4dB（點6線3交通4）。

　　六、混響時間及計算公式

　　混響是指室內的聲源停止發聲后，在聲場中還存在著來自各界面遲到的反射聲形成的“聲殘留”現象。當室內聲場達到穩態，聲源停止發聲后，聲壓級衰減60dB所經歷的時間就是混響時間。賽賓公式 T60 0.161V（ 0.2時）；依林公式 T 60 0.161V

　　七、室內穩態聲壓級

　　Q4Lp10(l ) ，且 R室內穩態聲壓級 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，出現共振頻率的重疊現象，稱為共振頻率的簡并。在簡并的共振頻率范圍內的聲音會被大大地加強，導致原有的聲音出現失真，產生“聲染色”。

　　房間的三個尺度不相等或不成整數倍，能減少房間的共振，音質好。

　　第3.2章 材料的聲學特性

　　一、吸聲系數

　　工程上通常用六個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。

　　多用混響室法來測量無規入射的吸聲系數。

　　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。入射聲波進入多孔材料的微孔，引起

　　微孔中空氣的振動，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，孔頸中的空氣柱由于共振而劇烈振動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使共振頻率向低頻段方向移動，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個倍頻帶的隔聲量表示某構件的隔聲性能，稱為構件的隔聲頻率特性曲線。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。

　　單層勻質墻的隔聲量R 20lgm 20lgf 48。單位面積的質量每增加一倍，隔聲量增加6dB，這一規律稱為“質量定律”。入射聲波的波長與墻體固有彎曲波的波長相吻合而產生共振，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避免吻合谷。當入射聲頻率f >f0時，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、彈性聯結、加填吸聲材料、增加結構阻尼。

　　提高門的隔聲能力措施：門的周邊密封處理、厚重或多層復合門扇、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、噪聲評價指標

　　聲級 LA 用于穩態噪聲的測量、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（背景噪聲L90，中值噪聲L50，峰值噪聲L10 ）、噪聲評價曲線 NR。

　　二、噪聲允許標準

　　工業企業衛生標準規定，企業按每天工作8小時，允許噪聲為90dB。

　　住宅建筑臥室、書房，學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。改進設備，聲源處吸聲、隔聲、減振等技術措施。

　�、� 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；進行交通道路控制，改善道路設施，限制車速和車輛。

　　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，對直達聲無效。減噪量 Lp 10lgA2/A1

　　五、隔聲構件降噪

　　隔聲屏障用來遮擋聲源和接受點之間的直達聲。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，可通過增加系統的質量來得到。

　　第3.4章 室內音質設計

　　音質設計所遵循的原則：低噪音、足夠響度、足夠近次反射聲、最佳混響、無聲缺陷。

　　音質設計任務歸結為：容積的確定、體形的設計、混響設計、電聲系統配置等。

　　一、音質評價標準

　　主觀評價標準：語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；音樂聲要求具有適當的響度、高的明晰度、足夠的豐滿度、良好的空間感、音色不失真。

　　客觀評價指標：聲壓級、混響時間RT及其頻率特性（要求平直或低頻略升）、語言的清晰度和音樂的明晰度（評價反射聲的時間分布特點）、早期側向能量因子（評價反射聲的空間分布特點）

　　二、廳堂容積的確定

　　根據大廳的規模和用途來確定廳堂的容積。應保證有足夠的響度與合適的混響時間。

　　各類廳堂推薦的每座容積：音樂廳8-10 m3/座、歌劇院 4.5-7 m3/座、戲曲與話劇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觀眾。控制大廳的縱向長度，觀眾席最好

　　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，控制挑臺的進深和高度比來防止聲影。⑤ 合理利用舞臺反射板。提高聽眾席內的聲能密度和加強演員間的相互聽聞。

　　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間及其頻率特性，取得豐滿度和清晰度的平衡。不同廳堂推薦的中頻滿場混響時間。

　　混響時間頻率特性：音樂用房低頻的低音比是1.2-1.3，中高頻平直；語言用房各頻率混響時間相同。

　　各類廳堂推薦的混響時間及頻率特性：音樂廳1.8-2.2s，1-1.35、歌劇院/話劇戲劇院

　　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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