建筑声学全册配套最完整精品课件.ppt
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1、第十六章 建筑声学 李德富李德富 教授教授 第一节 建筑声学基本知识 一一. . 基本概念 声波是由振动产生的 人耳可听频率为2020,000 Hz。 介质中的声速 钢: 5000 m/s 松木:3320 m/s 水: 1450 m/s 软木: 500 m/s 空气中的声速为 340 m/s c=f =c/f 声波遇到比波长大得多的坚实障板时会发生反射 凹表面使声波聚集 凸表面使声波发散 倍频程 1/3 倍频程 2 24 250 1000 反射系数: 透射系数: 吸收系数: 0 E E r r 0 E E a=1-r 二、声能分析二、声能分析 点声源:声源无方向性 线声源:声柱 面声源:声能不
2、衰减 例:关于声源指向性,哪一项不正确? A. 点声源无方向性 B. 声源方向性是与声源大小有关 C. 频率越高,声源指向性越强 D. 声源尺寸比波长越大,指向性越强 声源指向性取决于声源尺寸和声波波长的相对大小,声 源尺寸比波长小得多,可看成无指向性点声源;反之声 源尺寸比波长大得多时,指向性就强。 答案:答案:B B 三三、声音的计量、声音的计量 声强: (W/m2) 2 4 r W I 声压级: (dB) 人耳能听到的最小声音的声压级人耳能听到的最小声音的声压级LpLp为为0 dB0 dB, 感觉疼痛的声音的声压级感觉疼痛的声音的声压级LpLp是是120 dB120 dB。 声压声压p
3、p每增加一倍,声压级就增加每增加一倍,声压级就增加6dB6dB, 声压声压p p增加增加1010倍,声压级增加倍,声压级增加20dB20dB。 0 lg20 P P Lp 声压级叠加:声压级叠加: 两个声压级相等的声音叠加时,总声压级比一个声压级 增加3 dB。 如果两个声音的声压级差超过10 dB,其总声压级等于最 大声音的声压级。 几个相同声音的叠加,叠加后的声压级为: L Lp p = L = Lp1 p1 + 10 lg n + 10 lg n(dB) 四、人耳的听觉特性 时差效应: 人耳的听觉暂留为人耳的听觉暂留为50ms50ms,即,即1/20s1/20s。 只有单一频率的声音叫纯
4、音, 有很多频率组合在一起的声音叫复合声。 四、人耳的听觉特性 响度级: 如果某一声音与已选的1,000 Hz的纯音听起来一样 响,这个1,000 Hz纯音的声压级就定义为待测声音的 响度级,单位是方(Phon)。 人耳对自然界20004000 Hz的声音最敏感,1000 Hz以 下,人耳的灵敏度随频率的降低而减少;4000 Hz以上, 随频率的增高也呈减小的趋势。 复合声用声级计的ABCD计权网络测量,记作dB(A), dB(B),dB(C),dB(D)。在音频范围内测量时, 多使用A计权网络。 五、声音三要素五、声音三要素 声音的强弱:声压级,声强级,响度级。 音调的高低:声音的频率。 音
5、色的好坏:复合声的频率成分及强度; 乐器发出的复合声的基音、泛音的频率和强度。 第二节 室内声学原理 mDRR17 21 会出现回声 一、几何声学 二、混响时间 (一)混响时间 (二)赛宾公式 s( 0.2) (三)伊林公式: s 4m-空气吸收系数,在2000Hz时(高频段)需考虑。 mVS V T 4)1ln( 161. 0 60 * 161. 0 60 S V T 三、室内声压级 直达声 反射声 dB 房间常数 1 ) 4 4 lg(10 2 S R Rr Q LL Wp 四、声音在户外的传播四、声音在户外的传播 点声源观测点与声源的距离增加一倍,声压级降低6dB。 无限长的线声源观测点
6、与声源的距离增加一倍,声压级 降低3dB。 交通噪声观测点与声源的距离增加一倍,声压级降低4dB。 面声源观测点与声源的距离增加,声压级不衰减。 例:在一自由声场中,距离面声源2m远的直达声的声压 级为65dB,则距声源4m处的声压级为: A. 65dB B. 63dB C. 61dB D.59dB 五、房间共振五、房间共振 驻波 声染色 房间的长宽高尺寸不相等或不成整数倍能减少房间共振 第三节 吸声材料与吸声结构 一、多孔吸声材料一、多孔吸声材料 吸收频率:中频,高频中频,高频,背后有空气层能吸收低频。 厚度增加,中、低频范围吸声系数增加。 后边留有空气层与填充同样材料效果近似。 罩面材料:
7、 金属网,窗纱,纺织品, 厚度0.05mm的塑料薄膜, 穿孔率20的穿孔板。 例:用多厚的塑料薄膜包装多孔吸声材料可不影响它的 吸声特性? A. 0.2mm B. 0.15mm C. 0.1mm D. 0.05mm 二、穿孔板二、穿孔板 穿孔板共振频率: (Hz) 吸收频率:中频,板后放多孔吸声材料能吸收中高频, 其共振频率向低频转移。 )8 . 0(2 0 dtL Pc f 例:在穿孔板吸声结构内填充多孔材料会使共振频率向 下列哪种频段方向移动? A. 低频 B. 中 频 C. 高频 D. 中高 频 微孔板: 穿孔率13%,孔径小于1铝合金板。 微孔板对低中高频有较高吸声系数。 耐高温、耐潮
8、湿,用于游泳馆,矿井和高温环境。 三、三、薄膜和薄板吸声结构薄膜和薄板吸声结构 薄膜吸收频率:200I000Hz,中频。 薄板吸收频率:薄板吸收频率:8080300Hz300Hz,低频。,低频。 四、其他吸声结构四、其他吸声结构 空间吸声体空间吸声体 吸声尖劈 用于无回声室(消声室),0.990.99 。 1020% 洞口 朝向自由声场的洞口朝向自由声场的洞口 1 1。 不朝向自由声场,如朝向舞台,过道,房间的洞口 0.30.5。 第四节 室内音质设计 一、音质的评价标准一、音质的评价标准 主观评价标准: 响度, 清晰度, 丰满度: (1)余音悠扬(活跃):每座容积大,硬表面多,混响时间长。
9、(2)坚实饱满(亲切):直达声与前次反射声不大于35ms。 (3)音色浑厚(温暖):小于250Hz的低频音混响时间长。 客观评价标准: 声压级dB(A),混响时间,反射声的时间与空间分布。 声学实验常用声音信号 白噪声 从20Hz20,000Hz各个频率声能为常数的声音,作混响 时间、墙体隔声、材料吸声系数测量的声音信号。 脉冲声 用发令枪、爆竹、气球(压爆发声)、电火花发生器等发 出的短促的声音信号,常用作混响时间测量的声源。 啭音 调频的正弦信号,调制频率约为10Hz,常用作厅堂音质 测量的信号源。 二、房间容积的确定二、房间容积的确定 每座容积 音乐厅810m3/座; 剧场、电影院和多用
10、途厅堂建筑声学设计规范(GB/T 50356-2005) 歌舞剧院4.57.5 m3/座; 戏曲、话剧4.06.0 m3/座; 多用途厅堂3.55.0 m3/座; 电影院6.08.0 m3/座。 三、房间体形设计三、房间体形设计 保证每位观众都能得到直达声 减少直达声传播距离,观众席最好在声源的140范围内。 避免直达声波遮挡和掠射吸收,每排升起8 cm, 一般前后座位对齐时后排比前排升高9 cm, 前后座位错开时升高6 cm。 保证前次反射声的良好分布 厅堂平剖面形状,侧墙和观众厅中轴线间的夹角不大于 810 增加扩散反射 扩散体的尺寸应与其扩散反射声波的波长相接近。 例:为了使声音充分扩散
11、,扩散体的尺寸应该: A. 与入射声波波长无关 B. 大于入射声波波长 C. 小于入射声波波长 D. 与入射声波波长相当 建筑物理第四版P416 四、房间混响设计四、房间混响设计 混响时间 建 筑 类 别混响时间 (s) 音乐厅1.72.1 歌剧、舞剧剧场1.11.6 话剧、戏曲剧场0.91.3 会堂、报告厅、多用途礼堂0.81.4 普通电影院0.71. 0 立体声电影院0.50.8 建 筑 类 别125Hz250Hz2000Hz4000Hz 歌剧1.01.31.01.15 话剧、戏曲1.01.21.01.1 会堂、报告厅、0.91.0 0.81.0 多用途礼堂1.01.31.01.15 普通
12、电影院、 立体声电影院1.01.21.01.1 五、室内电声系统五、室内电声系统 布置电声系统时要使各座位的声压级差 68dB。 如把声柱布置在舞台的上前方,声柱中心线指向观众席 纵向长度的2/33/4处。 六、各类建筑的声学设计六、各类建筑的声学设计 音乐厅 1. 每座容积810m3/座,RT1.72.1s; 2. 为避免声影,楼座下眺台的出挑深度D宜小于或等于 楼座下开口净高度H 。 剧院 每座容积: 歌舞剧院4.57.5 m3/座; 戏曲、话剧4.06.0 m3/座; 混响时间: 歌剧、舞剧剧场1.11.6 s 话剧、戏曲剧场0.91.3 s 楼座下眺台的出挑深度D宜小于或等于楼座下开口
13、净高度 H的1.2倍,扩声时1.5倍。 例:剧院内的允许噪声级一般采用哪类噪声评价值数(N)? A. N = 1520B. N = 2025 C. N = 2530D. N = 3035 刘加平主编的建筑物理第四版P437:剧院的允许噪声级 可采用N=2025。 A为音乐厅,为电影院,为会堂、报告厅、多用途厅堂 电影院 1. 每座容积6.08.0m3/座; 2. 混响时间:普通电影院0.71. 0s,立体声电影院 0.50.8s; 3. 观众厅的长度不宜大于30m,新建电影院的观众厅不 宜设置楼座; 4. 银幕背后空间的所有界面,必须作强吸声处理或加以 分隔以避免长延时反射; 5. 观众厅的后
14、墙应采取防止回声的全频带强吸声结构; 6.放映室要做吸声、防火处理,放映孔、观察窗做 双层厚度不同的玻璃,窗框要很好密封。 电影院建筑设计规范(JGJ58-2008)规定, 观众厅隔声门的隔声量不应小于35dB, 观众厅与放映机房之间隔墙隔声量不宜小于45dB, 相邻观众厅之间隔声量为低频不应小于50dB,中 高频不应小于60dB。 演播室 房间尺寸 演播室规模高宽长 小演播室1 11.251.251.601.60 中型演播室11.502.50 混响时间:语言语言0.30.30.4s0.4s,独唱、独奏0.6s,通用房间 0.9s。 扩散处理:采用扩散表面,均匀分布扩散表面和材料, 墙面不平行
15、等。 体育馆 1. 每座容积6.09.0m3/座; 2. 混响时间:2. 0s; 3.体形用壳体时,把弧面的曲率半径加大或在顶棚布置 吸声材料,空间吸声体,空间扩散体以消除声聚焦; 4. 电声:用强指向性声柱,声面分区布置。 第五节 噪声控制 一一. . 噪声的危害噪声的危害 (一) 噪声对人的正常生活有影响: 噪声 45dB(A)影响人睡眠, 55dB(A)引起人烦恼, 75dB(A)时使人讨厌; (二)噪声降低劳动生产率; (三)噪声能引起心血管系统等多种疾病; (四)噪声对听觉器官的损害; (五)噪音对视觉有损害:声压级为90dB时人眼对亮度的 灵敏度降低,95dB时50%的人瞳孔放大,
16、115 dB时对光亮 度适应降低2050%,大于150 dB对运动物体的感觉暂时 失灵; (六)噪声还能损坏建筑物。 二、 噪声的评价噪声的评价 (一)(一)A A声级声级L LA A(L LPA PA ) ) 由声级计上的A网络读出,单位是dB(A)。 适宜测量稳态噪声。 (二)等效连续(二)等效连续A A声级声级L Leq eq ( (L Laeq aeq) ) 等效连续A声级是用单值表示一个连续起伏的噪声。它 是按在一段时间内能量平均的方法计算的,用积分声级计 可以直接测量。 Leq适于测量声级随时间变化的噪声,它被广泛地应用于各 种噪声环境的评价。 单位是dB(A) 。 (三)昼夜等效
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