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建筑聲學(xué)復(fù)習(xí)要點
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(qū)段，稱頻帶。
聲學(xué)設(shè)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(fā)生反射、繞射、干涉現(xiàn)象。
二、聲音的計量
聲功率W：聲源在單位時間內(nèi)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(zhì)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(fù)音和復(fù)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(yīng)，即哈斯效應(yīng)，直達(dá)聲到達(dá)后50ms以內(nèi)到達(dá)的反射聲會加強直達(dá)聲，直達(dá)聲到達(dá)后50ms后到達(dá)的“強”反射聲會產(chǎn)生“回聲”。
聽覺定位，即雙耳聽聞效應(yīng)，人可以根據(jù)聲波到達(dá)雙耳時的時間差、強度差和相位差，
判斷聲源方位和遠(yuǎn)近，進(jìn)行聲像定位。
掩蔽效應(yīng)，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(xiàn)象。
響度級：以1000Hz純音的聲壓級作基準(zhǔn)，則聽起來和它同樣響的其他頻率的純音的各
自聲壓級構(gòu)成一條曲線叫“等響曲線”。1000Hz純音的聲壓級數(shù)值就是待測聲音的響度級。
對于復(fù)合音，響度級要通過計算或用聲級計測量得到。聲級計中設(shè)有A、B、C計權(quán)網(wǎng)
絡(luò)，其中A計權(quán)網(wǎng)絡(luò)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(diào)、音色。
五、自由聲場與室內(nèi)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(nèi)的聲源停止發(fā)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(xiàn)象。當(dāng)室內(nèi)聲場達(dá)到穩(wěn)態(tài)，聲源停止發(fā)聲后，聲壓級衰減60dB所經(jīng)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(nèi)穩(wěn)態(tài)聲壓級
Q4Lp10(l ) ，且 R室內(nèi)穩(wěn)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，出現(xiàn)共振頻率的重疊現(xiàn)象，稱為共振頻率的簡并。在簡并的共振頻率范圍內(nèi)的聲音會被大大地加強，導(dǎo)致原有的聲音出現(xiàn)失真，產(chǎn)生“聲染色”。
房間的三個尺度不相等或不成整數(shù)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(shù)
工程上通常用六個倍頻帶中心頻率下的吸聲系數(shù)表示某種材料或結(jié)構(gòu)的吸聲頻率特性。
多用混響室法來測量無規(guī)入射的吸聲系數(shù)。
二、多孔吸聲材料和吸聲構(gòu)造
多孔材料中有大量的內(nèi)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，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(jié)構(gòu)
薄膜吸聲構(gòu)造作為中、低頻范圍的吸聲材料，薄板構(gòu)造作為低頻吸聲結(jié)構(gòu)。
四、空腔共振吸聲構(gòu)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(gòu)造
空間吸聲體、吸聲尖劈（吸聲系數(shù)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(gòu)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(gòu)件的隔聲性能，稱為構(gòu)件的隔聲頻率特性曲線。隔聲性能的單一指標(biāo)有計權(quán)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(guī)律稱為“質(zhì)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(chǎn)生共振，致使構(gòu)件對該頻率的聲波的隔聲能力大大降低的現(xiàn)象，稱為“吻合效應(yīng)”。采用硬而厚或軟而薄的板使吻合效應(yīng)的頻率控制在100 ~ 2500Hz以外。
雙層墻的隔聲量等于兩側(cè)單層墻的隔聲量加上空氣層的附加隔聲量。空氣間層的厚度一般為8-12cm。雙層墻之間的應(yīng)采用彈性連接，且兩層墻應(yīng)具有不同的面密度或厚度來避免吻合谷。當(dāng)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(fù)合、雙墻分立、薄板疊合、彈性聯(lián)結(jié)、加填吸聲材料、增加結(jié)構(gòu)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(fù)合門扇、設(shè)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(shè)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(quán)標(biāo)準(zhǔn)化撞擊聲壓級不應(yīng)大于75dB。
撞擊聲隔絕的措施：樓板表面鋪設(shè)彈性面層、樓板面層和結(jié)構(gòu)層間鋪設(shè)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(biāo)
聲級 LA 用于穩(wěn)態(tài)噪聲的測量、等效連續(xù)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(biāo)準(zhǔn)
工業(yè)企業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，企業(yè)按每天工作8小時，允許噪聲為90dB。
住宅建筑臥室、書房，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(shè)備，聲源處吸聲、隔聲、減振等技術(shù)措施。
② 在噪聲傳播途徑中控制。噪聲源遠(yuǎn)離、城市防噪規(guī)劃與建筑平剖面設(shè)計、吸聲減噪、隔聲屏障、管道消聲。③ 對聲源接受者采取保護(hù)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(guī)；從城市規(guī)劃和總體布局方面控制人口和建立合
理的城市功能分區(qū)；進(jìn)行交通道路控制，改善道路設(shè)施，限制車速和車輛。
四、室內(nèi)吸聲減噪
在室內(nèi)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(dá)聲無效。減噪量 Lp 10lgA2/A1
五、隔聲構(gòu)件降噪
隔聲屏障用來遮擋聲源和接受點之間的直達(dá)聲。在屏障后形成“聲影區(qū)”，對刺耳的高頻最為有效，低頻聲不明顯。朝向聲源的一側(cè)鋪設(shè)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(fù)合性。
七、設(shè)備隔振
在振源和圍護(hù)結(jié)構(gòu)間應(yīng)設(shè)置減振裝置加以隔絕。提高減振效率就要降低減振系統(tǒng)的共振頻率，可通過增加系統(tǒng)的質(zhì)量來得到。
第3.4章 室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計
音質(zhì)設(shè)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(zhì)設(shè)計任務(wù)歸結(jié)為：容積的確定、體形的設(shè)計、混響設(shè)計、電聲系統(tǒng)配置等。
一、音質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)
主觀評價標(biāo)準(zhǔn)：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(dāng)?shù)捻懚取⒏叩拿魑取⒆銐虻呢S滿度、良好的空間感、音色不失真。
客觀評價指標(biāo)：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(cè)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(jù)大廳的規(guī)模和用途來確定廳堂的容積。應(yīng)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(shè)計
體型設(shè)計的五項原則：①保證直達(dá)聲到達(dá)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(nèi)，地面陡坡設(shè)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(gòu)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(guī)則體型以及吸聲擴散處理來克服聲共振現(xiàn)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)深和高度比來防止聲影。⑤ 合理利用舞臺反射板。提高聽眾席內(nèi)的聲能密度和加強演員間的相互聽聞。
四、混響設(shè)計
混響設(shè)計是使室內(nèi)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(diào)吸聲結(jié)構(gòu)）、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(shè)計
基本擴聲系統(tǒng)的組成：傳聲器、功率放大器和揚聲器。
擴聲系統(tǒng)的要求：足夠?qū)挼念l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(diào)；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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