建筑声学参考指标.doc

建筑声学参考指标
一. 混响时间的定义和正确性评价
1.混响时间定义
(1).指当室内声场达到稳定,声源停止发声后,声音衰减60db所经历的时间.
1).它是影响室内设计的一个重要物理指标;与房间的容积成正比,与房间的内表面吸声量成反比.
2.混响时间计算的正确性评价
1).室内声源具有一定的指向性,而且常位于房间的一端发声,再加以房间形状特殊(如比例狭长,平顶较低或室内有大小二空间藕合等)将使得声场不均匀.
2).在观众厅中,观众席的吸收要比墙面/顶棚大得多,有时,为了消除回声,常在后墙作强吸收处理;因此使得室内吸收很不均匀,以上二点都会影响混响时间计算的正确性,其计算结果与实测值一般会有10%的误差.
二. 各种建筑空间对混响时间的要求
1.以语言为主的建筑空间
1).话剧院/报告厅/大教室等,其混响时间在1.2---1.4S(500Hz)
2.以电声为主的建筑空间
1).电影院/舞剧院等,其混响时间在0.8---1.0S(500Hz)
3.以音乐为主的建筑空间
1).音乐厅/歌剧院等,其混响时间在1.5---2.1S(500Hz)
三. 室内声压级
1.通过对室内声压级的计算,可以预计所设计的大厅内能否达到满意的声压级及声场是否均匀.如果采用电声系统,还可以预计扬声器的功率.
2.室内声压级的大小与声音的功率,接收点离声源的距离和室内表面吸声量有关.
四. 扩散反射和扩散体的尺寸
1.扩散反射:
房间内表面如做凹凸不平的处理,可将声波均匀的分布于室内,使声音比较均匀的增长和衰减,从而使音乐和语言的固有音品有所提高,混响时间计算更为准确.
2.扩散体的尺寸
应以入射声波的波长相当,频率越低要求扩散体尺寸越大.
五. 定向反射
1.利用具有一定重量/厚度/表面光滑的各种板制品,可将入射声波定向的反射到所要求的区域,使室内某点的声压级提高,同时提高语言的清晰度.
2.反射板的尺寸
1).要求反射板的尺寸大于入射声波的波长,板的质量要好,表面光滑.
六. 建筑中的吸声减噪
1.因混响声与直达声的共同作用,使得离开同一噪声源一定距离的接受点的声压级,在室内比室外要高出10---15db.如果在室内的顶棚和墙面上布置吸声材料,使反射声减弱,噪声降低,这种方法称楼板为〖吸声减噪〗
七. 撞击声的隔绝措施
1.弹性面层处理
1).在楼板表面铺设柔软材料(地毯/软木板/橡胶垫/塑料地面等)减弱撞击楼板的能量,从而减弱楼板本身的震动.这种处理面层的措施,一般对降低高频声的效果最显著.
2.弹性垫层处理
1).在楼板结构层与面层之间做弹性垫层,以降低结构层的震动,注意这种楼板在面层和墙的交接处,也要采用隔离措施,以免引起墙体的震动.
3.楼板做吊顶处理
1).吊顶的作用主要是解决空气声的隔离,如采用弹性连接,则隔声能力可以提高.
八. 单层均质密实墙的空气声隔绝
1.单层均质密实墙是没有孔隙传声的,它通过墙体本身的震动,将入射声能的一部分传播到墙体的另一侧去,其隔声量与墙体的密度和入射的频率有关.
2.墙的单位面积密度越大,隔声效果越好,这个定律称之为〖质量定律〗,单位面积质量或入射声频率每增加一倍,隔声量增加6db.
九. 建筑声学常用吸声材料.
1.多孔吸声材料:
1).多孔吸声材料的类型:
A.有机纤维材料/麻棉毛毡/无机纤维材料/玻璃棉/岩棉/矿棉.
2).构造特征:
材料内部有大量的微孔和间隙,而且这些微孔应尽可能细小并在材料内部是均匀分布的.材料内部的微孔应该是相互贯通的,而不是密闭的,单独的气泡和密闭间隙不起吸声作用.微孔向外撇开,使声波易于进入微孔内.
3).吸声特性:
A.主要是高频,影响吸声性能的因素主要是材料的流阻/孔隙/结构因素/厚度/密度/背条件的影响.
4).材料厚度的影响
任何一种多孔吸声材料的吸音系数,随着厚度的增加而提高其低频吸音的吸音效果,而对高频影响不大.但材料厚度增加到一定程度后,吸音效果的提高就不明显了,所以为提高材料的吸音性能而无限制增加厚度是不适应的.常用的多孔吸声材料厚度:
A.玻璃棉/矿棉的厚度:50----150mm
B.毛毡的厚度:4----5mm
C.泡沫塑料的厚度:25----50mm
5)材料容重的影响
A.改变材料的容重可以间接控制材料内部微孔尺寸.一般讲:多孔吸声材料容重的适当增加,意味着微孔的减少,能使低频吸音效果有所提高,但高频吸音性能可能降低.合理选择吸音材料的容重对求得最佳吸音效果是十分重要的,容重过大或过小都会对多孔吸声材料的吸音性能产生不利的影响.
6).背后空气层的影响
A.多孔吸声材料背后有无空气层,对于吸音特性有重要影响.大部分纤维板状多孔吸声材料都是周边固定在龙骨上,离墙50---150mm距离安装.材料空气层的作用相当于增加了材料的厚度,所以它的吸音特性随着空气层厚度的增加而提高,当材料离墙面的安装距离(即空气层的厚度)=1/4波长的奇数倍时,可获得最大的吸音系数;当空气层的厚度=1/2波长的偶数倍时,吸音系数最小.
7).材料表面装饰处理的影响
A.大多数吸音材料在使用时需要进行表面装饰处理,常见的方法有:表面钻孔开槽,涂饰油漆,面层装饰织物,穿孔板和塑料薄膜等.这些装饰方法都影响材料的吸声性能.
B.半穿孔的矿棉吸声板增加了材料暴露在声波中的面积,即增加了有效吸声面积,因此提高了材料吸声特性.
C.涂饰油漆等于在材料表面加了一层高流阻的材料,将影响材料的吸声特性,特别是在高频段影响更加显著.
D.用金属网,玻璃布和低流阻的材料或穿孔率≥20%的穿孔板做饰面层时,对材料的吸声性能影响不大.若穿孔率≤20%时,对高频段的吸声会有影响,低频影响不大.
2.穿孔板共振吸声结构
1).采用穿孔的石棉水泥板/石膏板/硬质纤维板/胶合板以及钢板/铝板都可以作为穿孔板共震吸声结构,在其结构共震频率附近,有较大的吸收.穿孔板的共震频率与穿孔率/孔径及厚度有关.
2).穿孔板共震吸声结构背后的空气层厚度/底层材料的种类和位置都会对该类吸声结构的吸声性能产生影响.
3.薄膜吸声结构
1).皮革/人造革/塑料薄膜等材料,具有不透气/柔软/受张拉时有弹性等特性,吸收共震频率附近的入射声能,共震频率常在200---1000Hz,其吸声系数约为0.2---0.5,可以作为中频吸声结构.
2).在薄膜的背后空腔内填充多孔吸声材料,这时的吸声特性取决于薄膜和多孔吸声材料的种类及薄膜的装置方法.
4.薄板吸声结构
1).把胶合板/硬质纤维板/石膏板/石棉水泥压力板等板材周边固定在框架上,连同板后的封闭空气层,构成振动系统,其共振频率在80----300Hz,最大吸声系数0.2----0.5,可以作为低频吸声结构.
2).决定薄板吸声结构的吸声性能的主要因素如下:
(1).薄板质量M的影响
A.增加板的单位面积质量,一般可以使共振频率向低频移动.而选择质量小的/不透气的材料,有利于共振频率向高频方向移动.
(2).背后空气层厚度的影响
A.改变空气层的厚度和改变板的质量一样,共振频率也会发生变化.
B.在空气层中填充
多孔吸声材料,可以使共振频率附近的吸声系数有所提高.
(3).板后龙骨构造及板的安装方式的影响
A.因薄板吸声结构有一定的低频吸声能力,而对中频吸声差,所以在中高频时就具有较强的反射能力.能增加室内声能的扩散.
B.通过改变龙骨构造和不同的安装方法,设计出各种形式的反射面,扩散面和吸声----扩散结构.
建筑声学常用材料的吸声性能
名 称
例 子
主要吸声特性
多孔材料
矿棉/玻璃棉/泡沫塑料/毛毡
中高频吸收,在背后有空气层时还能吸收低频
板状材料
胶合板/石棉水泥板/石膏板/硬质板
吸收低频有效(吸声系数0.2--0.5)
穿孔板
穿孔胶合板/穿孔石棉水泥板/穿孔石膏板/穿孔金属板
一般吸收中频,与多孔材料结合使用吸收中高频.背后留大空膛可吸收低频
成型顶棚吸声板
矿棉吸音板/玻璃棉吸音板/软质纤维板
视板质地而别,密实不透气板吸声特性同硬质板状材料,透气的同多孔材料.
膜状材料
塑料薄膜/帆布/人造革
视空气层的厚薄而吸收,适用中频
柔性材料
海绵/乳胶块
内部气泡不连通,与多孔材料不同,主要靠共震有选择的吸收中频
十. 特殊吸声结构
1.帘幕
1).帘幕是具有通气性能的纺织品,具有多孔吸声材料的吸声特性,由于较薄,本身作为吸声材料使用是得不到大的吸声效果的.
2).如果将它作为帘幕,离开墙面或窗洞一定距离安装,恰如多孔吸声材料的背后设置了空气层,因而对中高频就能够具有一定的吸声效果.
3).当它离墙面1/4波长的奇数倍距离悬挂时,就可对相应频率的高吸声量.
2.空间吸声体
1).将吸声材料做成空间的立方体,如平板形/球形/圆锥形或柱形,使其多面吸收声波,在投影面积相同的情况下,相当增加了有效的吸声面积和边缘效应,再加上声波的衍射作用,大大提高了实际的吸声效果,其高频吸声系数可达到1.4.
2).在实际使用时,根据不同的使用地点和要求,可设计各种形式的从吊顶挂下来的吸声体.
十一.如何正确布置吸声材料
1.装置吸声材料时:如穿孔板,应结合灯具及室内装修统一考虑,进行分块组合,尽可能使吸声材料均匀分布,有利于声场的均匀.
2.要使吸声材料充分发挥作用:应将吸声材料布置在最容易接触声波和反射声波次数最多的表面上,如顶棚/顶棚与墙,墙与墙交接处1/4波长以内的空间处.
3.观众厅的后墙/挑台栏杆处,反射回来的声音可能产生回声干扰,常需在后墙的墙裙以上部位的墙面和挑台栏杆处,布置高吸声系数的材料.
4.吸声材料分散布置,比集中式布置有利于声场扩散和改善音质条件.
5.一般房间两相对墙面的总吸声量应尽量接近,有利于声场扩散.
6.一般在顶棚较低的房间,狭长的走道,采用吸声处理方法:选用吸声系数大的材料或悬挂空间吸声体.对降低噪声的干扰效果好.