建筑声学讲义-第三章
建筑物理(声)课堂笔记.
建筑物理（声）课堂笔记第一章基础知识建筑声学的两大任务：噪声控制，音质设计。
课程内容：1、声音的基本性质：声音的产生和传播2、人对声音的感知和评价：心理和生理声学3、室内传声质量4、材料和构件的吸声和隔声性能5、建筑物内外噪声控制当前建筑设计中存在的若干声学问题：1、大量住宅建设中的隔声问题2、各类厅堂中的室内音质问题3、轻薄结构和预制构件带来的隔声新问题4、施工和建筑内的机械设备5、城市噪声环境6、重造型、轻功能声环境控制的意义：创造良好的满足要求的声环境1、保证良好的听闻条件2、保证安静的环境，防止噪声干扰3、保证工艺过程要求（录音棚、演播室等）声音的产生是物体振动的结果，这些物理波动现象引起听觉感觉。
建筑声学考虑的问题都与主观听觉有关，因此频率、强度有限听觉的频率范围：20—20000Hz,正常频率100—8000Hz小于20Hz是次声波，如潜艇；大于20000Hz是超声波，如海豚。
声学的频带：把声频范围划分成几个频段，叫做频带，度量单位为频程。
频带宽度：△f=f2-f1频带中心频率：f c=错误！未找到引用源。
倍频程：两个频率之比为2:1的频程声音的传播声速与媒质的弹性、密度和温度有关。
空气中的声速：理想气体中c=错误！未找到引用源。
声压是空气压强的变化量而不是空气压强本身。
声音传播过程是一个状态传播过程，而不是空气质点的输运过程。
本质是能量的传播。
声源的种类：1、点声源（如嘴巴），尺寸小于1/7波长，波阵面为球面；2、线声源（如西大直街），单一尺寸小于1/7波长，波阵面为柱面；3、面声源，波阵面为平面。
波阵面是波形中振动相同的点所组成的面。
反射定律：1、入射角=反射角；2、入射线与反射线在法线两侧；3、入射线、法线、反射线在同一平面内。
透射系数：τ=Eτ/E0 ；反射系数：γ=Eγ/E0 ；吸声系数：α=1-γ=1- Eγ/E0一般情况下，透射部分的能量要小于反射部分的能量。
τ小的材料成为“隔声材料”，γ小的材料称为“吸声材料”。
建筑声学讲义
预习报告书写要求：
1、预习课程的基本内容； 2、知识要点； 3、你认为的难点， 4、书本知识内容和实际声环境的联系。 4、标注日期和姓名， 5、参考书目。
第一章 声学基本知识
一、教学目的
了解室内声学现象，掌握混响、回声概念。 掌握混响时间的定义和计算方法。掌握驻波、房 间共振、共振频率的简并现象，掌握避免简并现 象的设计方法。
四、声学基本知识要点
1、室内声场的构成 2、吸声系数、吸声量、平均吸声量、房间常
数概念 3、室内混响过程（声音的衰减过程） 4、回声现象和形成回声的条件 5、混响时间的定义和计算，影响混响时间的
因素 6、室内声压级的计算 7、房间驻波、共振及共振频率的简并 8、避免共振频率简并的方法
第一节 室内声学
(单位均为m)： A 6 x 5 x 3．6 B 6 x 3．6 x 3．6 C 5 x 5 x 3．6 D 3．6 x 3．6 x 3．6 2、声压级相同的几个声音，哪个声音人耳的主观听闻
的响度最小?
A 100Hz B 500Hz C 1000Hz D 2000Hz 3、下面哪种声音绕射现象最严重?
A 125Hz B 1500Hz C 1000Hz
D 2000Hz 7、 形成回声的必要条件是什么？由这些条件你可
以想到哪些避免回声的设计方法？
八、如果设计一个厅堂，想使该厅堂的混响时间 控制的比较短，可以采取哪些设计措施？
九、如果一机器在房间发出很大噪音，其工作人 员就在机器旁工作，那么在房间的周墙和屋 顶布置吸声材料，对于减小机器噪音对工作 人员的危害作用大吗？为什么？
４、房间的共振和共振频率
房间共振——房间的声波干涉而产生驻波的现 象。
（１）、轴向共振 f = nｃ／２Ｌ
建筑物理 第3章 材料和结构的声学特性
空腔共振吸声结构：结构中封闭有一定体积的 空腔，并通过一定深度的小孔与声场空间连接。 其吸声原理可以用亥姆霍兹共振器来说明。
• 亥姆霍兹共振器的固有频率
f0
c
2
s
V t
c——声速，34000cm/s； s——颈口面积，cm2； V——空腔体积，cm3； t——孔颈深度，cm； δ——开口末端修正量，cm，对于圆孔，δ=0.8d
第三讲 材料和结构的声学特性
建筑声环境的形成及其特性，一方 面取决于声源的情况，另一方面取决于 建筑空间以及形成建筑空间的物质。
无论是创造良好的音质还是控制噪 声，都需要了解和把握材料和结构的声 学特性，以便正确合理地、有效灵活地 加以使用。
在研究建筑空间 围护结构的声学特性时， 对室内声波而言，通常 考虑的是反射和吸收 （这里的吸收含透射， 即吸收是指声波入射到 围护结构后不再返回该 空间的声能损失）；对 室外声波而言，通常考 虑的是透射。
• 吸声量
• 对于建筑围蔽结构
A S
n
A 1S12S 2 nS n iS i i 1
• 对于在声场中的人、物或空间吸声体，由于 表面积很难确定，常直接用吸声量。
开窗
50厚玻璃棉 240砖墙
吸声系数 α 材料面积S (m2) 吸声量A =αS
1.0 100 m2 100 m2
0.8 100 m2
注意3
材料或结构的声学特性和入射声波 的频率和入射角度有关。
即某一材料或结构对不同频率的声 波会产生不同的反射、吸收和透射；相 同频率的声波以不同角度入射时，也有 不同的反射、吸收和透射。所以说到材 料或结构的声学特性时，总是与一定的 频率和入射角对应。
• 吸声材料和吸声结构 • 隔声和构件的隔声特性 • 反射和反射体
《建筑声学》课件
04
建筑声学的挑战与解决方案
噪声污染问题
总结词
噪声污染是建筑声学面临的主要挑战之一，它会对人们的日常生活和工作产生负面影响。
详细描述
随着城市化进程的加速，噪声污染问题愈发严重。交通噪声、工业噪声和娱乐噪声等不同来源的噪声对人们的生 活和健康造成了严重影响。为了解决这一问题，需要采取有效的隔音和降噪措施，如使用隔音材料、设计合理的 建筑布局等。
建筑声学的重要性
提高居住和工作环境的舒适度
01
良好的建筑声学环境可以提高人们的生活和工作质量，减少噪
音干扰。
保证建筑的正常使用
02
建筑声学设计可以保证建筑的正常使用，如音乐厅、剧院等需
要良好的声学效果。
保护人们的健康
03
不良的建筑声学环境可能对人们的听力造成损害，建筑声学设
计可以保护人们的健康。
建筑声学的历史与发展
回声问题
总结词
回声问题通常是由于建筑内部空间过于空旷或反射面过多所导致。
详细描述
回声问题不仅会影响人们的正常交流，还会对一些需要清晰语音的应用场景产生干扰。 为了解决这一问题，可以采用吸音材料、调整反射面的角度和形状等方法，以减少回声
的产生。
隔音问题
总结词
隔音问题是指建筑物的隔音性能不足， 导致室内外的声音相互干扰。
声屏障
利用屏障物来阻挡声波传 播，如高速公路两侧的隔 音墙。
03
建筑声学的应用
室内声环境设计
总结词
室内声环境设计主要关注室内空间中声音的传播、扩散和吸收，以提高室内环境 的听觉舒适度和语音清晰度。
详细描述
室内声环境设计通过合理布置室内家具、地面材料、墙面材料等，以及利用声学 原理进行隔音、吸音和反射处理，以达到良好的听觉效果。
建筑物理复习资料声学部分框架整理
第三部分 声学■有关的声学基本知识（1）声音的产生、传播与基本物理性能； （2）声音的计量； （3）人耳的听觉特性； （4）室内声学原理 ■材料与结构的声学特性 (1)吸声材料与吸声结构；(2)建筑隔声； (3)声扩散处理。
■声环境设计中的噪声控制 ■音质设计（观演建筑）第一章 声音的物理特性和人对声音的感受 ■有关的声学基本知识● 声音的产生、传播与基本物理性能▲声速：340m/s p304频率、波长和声速之间的关系：ג=c/f 波长=声速/频率 ▲人耳听觉范围：20Hz~20kHz ▲倍频带▲声波传播过程中的特点反射 、衍射（绕射） 、散射、干涉、声吸收、声透射 ● 声音的计量▲常用术语声功率（W ，单位w ）：声源在单位时间内向外辐射的声音能量。
声强(I ，单位w/m2 ，10-12～1)：单位面积波阵面上通过的声功率。
声压(p ，单位N/m2，2×10-5～20)：声能密度 cp I 02ρ=▲ 声压级、声强级、声功率级——级、分贝 ①声压变化范围大，实际计量不方便②声压的变化与人耳的听觉特性不一致★级——取一个物理量的两个数值之比的对数 ★人耳对声音变化的反应——对数关系 ▲声级的叠加叠加计算表达式 简便估算法 ▲声音在户外的传播■点声源与平方反比率在距离为r1处的声压级为Lp1，在距离r2=nr1处的声压级为Lp2，则有 Lp2=Lp1-20lg （ r2/r1 ）=Lp1-20lgn 与声源的距离增加1倍，声压级降低6dB■线声源与反比率——距离较近，与声源的距离增加1倍，声压级降低3dB ；距离较远，与声源的距离增加1倍，声压级降低6dB ■面声源●人耳的听觉特性▲听觉范围■最高和最低的可听频率极限:20~20000Hz■最小和最大的可听声压级极限■最小声压级可辨阈：一般1.0dB，实验室环境0.3dB；噪声控制＞10dB有意义。
▲听觉特性■人耳的频率响应与等响曲线几个概念▲响度、响度级：响度：人耳对声音强弱的主观感受，除与声压大小有关外，还与声音频率有关，响度单位为宋（sone）响度级：响度的强弱采用10为底的对数计量时，称为响度级，单位为方（phone）。
建筑声学培训课件
05
建筑声学测量与评估方法
测量仪器与设备介绍
声级计
用于测量声音的声压级、声强级和声功率级等参数。
频谱分析仪
用于分析声音的频谱成分，包括各个频率的声压级和声强级。
实时分析仪
用于实时监测声音的变化情况，包括声音的波形、频谱和时间历程 等。
测量方法与步骤介绍
测量前的准备工作
确定测量目的、选择合适的测量仪器和设备、确定测量位 置和时间等。
测量步骤
将测量仪器放置在测量位置，调整好参数，开始测量并记 录数据。
测量后的数据处理
对测量数据进行处理和分析，包括数据的整理、统计和绘 图等。
评估方法与标准介绍
评估方法
根据测量数据和相关标 准，对建筑声学环境进 行评估。
评估标准
根据不同的应用场景和 需求，选择合适的评估 标准，如国际标准化组 织（ISO）制定的相关 标准和规范等。
控制外部噪声
进行专业声学测试
对于外部噪声的控制，可以采用隔音材料 和结构，减少声音的传播和干扰。
在设计和装修过程中，可以进行专业声学 测试，对室内声学环境进行评估和调整， 确保达到最佳音质效果。
THANKS
谢谢您的观看
噪声控制设计要素
噪声源识别
识别建筑内的噪声源，如设备噪声、交通噪声等 。
噪声控制措施
采取有效的噪声控制措施，如隔声、消声、吸声 等。
噪声标准
根据建筑功能和规范要求，确定合理的噪声标准 。
室内环境声学设计要素
室内环境要求
根据建筑功能和使用要求，确定室内环境的声学要求。
室内声学处理
采用室内声学处理技术，如吸声、反射、扩散等，以改善室内声学 环境。
料来减少回声和混响时间。
非常全面的建筑声学总述
声学材料有限公司专业知识培训目录第一章建筑声学的基础知识第一节声音的性质和基本物理量第二节声音的计量第三节声音的频谱与声源的指向性第四节声音与人的听觉第二章室内声场及音质评价第一节自由声场与室内声场第二节混响时间及其计算第三节室内音质评价第三章吸声材料和吸声结构第一节材料和吸声结构分类第二节多孔吸声材料第三节穿孔板吸声结构第四节薄膜和薄板吸声结构第五节其他吸声结构第六节吸声材料的选用第四章常见厅堂的音质设计第一节音质设计的目标和内容第二节常见厅堂的音质设计要点第五章建筑声环境噪声控制第一节噪声的产生及危害第二节噪声的评价方法和允许标准第三节噪声控制的一般方法第六章业务洽谈的相关事宜第一章建筑声学基础知识第一节声音的性质和基本物理量一、声音的产生声音是由振动产生的。
二、声源和声波1、声源：声音来源于振动的物体，这个振动着的发声体就称之为声源。
2、声波：由于声音来源于振动着的物体，所以要把这种振动传播出去也需要媒介物（这种媒介物称之为介质，它可以是气体、液体或者固体）。
声源振动（发声）时，它周围的介质分子（看作质点）随之发生振动，发生振动的介质分子又由于碰撞带动它们周围的介质分子振动，这种大量的介质分子由于振动形成的具有一定规律的波动就是声波。
三、频率、波长和声速1、频率：当声波传播时，介质质点在其平衡位置附近作来回振动，质点完成一次振动又回到原来的位置（叫一次全振动）所经历的时间叫做一个周期（用T 表示）。
声波的频率就是介质质点在1秒（用s表示）内完成多少次全振动，也就是多少个周期加起来是1s，声音的频率就是多少赫兹（频率用f表示，单位是Hz，读赫兹），比如低频125Hz，就是在1s内介质质点要完成125次全振动。
2、声速: 声波在介质中传播的速度叫声音的速度，即声速，记为c，单位是米/秒（m/s），声速与介质的状态、密度和温度有关。
通常室温条件下，空气中的声速为340m/s。
如果介质是固体和液体，声速一般要比空气中大得多。
建筑声学课件
声压：空气质点由于声波作用而产生振动时所引起的大气压力
起伏称为声压，记作p，单位是牛顿每平方米（N/m2）。
3.1.2 声音的物 理性质与计量
山东建筑大学 建筑城规学院
频率和频谱 声音的计量
2010 07 19
1）声功率 声强 声压
声压和声强有密切的关系，在不受边界影响的情况下（即远 离反射或吸收的界面或称自由声场），某点的声强与该点声压 的平方成正比，即：
山东建筑大学 建筑城规学院
声音
2、声源
2010 07 19
声源
声源通常是受到外力作用而产生振动的物体。
空气中的声波 例如拨动琴弦或运转的机械设备引起与其连接建筑部件的振动；
声波也可能因为空气剧烈膨胀等导致的空气扰动所产生。
3.1.1声音 声源 例如汽笛或喷气引擎的尾波。
空气中的声波
山东建筑大学 建筑城规学院
p2 I
0c
3.1.2 声音的物 理性质与计量
山东建筑大学 建筑城规学院
频率和频谱 声音的计量
1）声功率 声强 声压 2）级和分贝
2010 07 19
人耳对声音变化的反应而是接近于对数关系，所以对声音 的计量用对数标度比较方便。
声强级
I LI 10 lg I0
声压级
3.1.2 声音的物 理性质与计量
3.2 建筑吸声 扩散
反射 建筑隔声
建
筑
3.3 声环境规划与
声
噪声控制
学
3.4 室内音质设计
2010 07 19
3.1.1 声音 声源 空气中的声波 3.1.2 声音的物理性质与计量 3.1.3 声音在户外的传播 3.1.4 声波的反射 折射 衍射 扩散 吸收和透射 3.1.5 声音在围蔽空间内的传播 3.1.6 人对声音的感受 3.1.7 噪声对人的影响
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第三章 室内音质设计
房间体形设计
Architectural Acoustics 5
2013年9月28日星期六
第三章 室内音质设计
房间体形设计
体形设计的重点
后墙的处理
防止回声 吸声或扩散处理
舞台空间处理
舞台反射板 舞台空间的混响 舞台的侧墙与后墙
声源的方向性
o
o o o
SA≤ 15m，听闻不费力； SA= 15~20m，良好的可懂度； SA= 20~25m，听闻满意； SA= 30m，自然声听闻极限距离。
Architectural Acoustics 2
2013年9月28日星期六
第三章 室内音质设计
房间体形设计
体形设计的基本原则
保证前次反射声的良好分布
早期反射声——反射声的时间序列
D
50 ms
0
p(t ) dt
2
2
0
p(t ) dt
C 10 lg
80ms
0
p(t ) dt
2
2
(dB)
0
p(t ) dt
Architectural Acoustics 12
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第三章 室内音质设计
室内音质的评价>>客观评价标准
多用途厅堂的混响设计
Architectural Acoustics 7
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第三章 室内音质设计
混响设计与计算
Architectural Acoustics 8
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第三章 室内音质设计
电声系统的基本知识
电声系统的作用与组成
电声系统的主要分类和作用 广播通信系统 扩声系统 重放系统 扩声与重放系统的组成 扩声系统：话筒、调音台、音源设备、效果设备、功放、扬声 器等； 重放系统：解码器、效果设备、功放、扬声器等 主要布置方式 集中式 分散式 分区式 Architectural Acoustics
2013年9月28日星期六
•一、选择题
•1．能引起人听觉的频率叫音频率叫音频，音频范围为 B Hz。 •10～10000；B、20～20000；C、63～8000；D、125～8000。 •2．我们所听声音的音调，主要是由声音的 B 所决定的。 •A、波长；B、频率；C、声压；D、声速。 •3．一个容积为80m3的矩形语音录音室，从声学角度看 C 体型最差？ •a. 3×6×4.5 m b. 3.9×7.8×2.6 m c. 4.3×4.3×4.3 m •d. 4.5×5.4×3.3 m •4．设计一座可容纳1200观众的多用途观众厅，应选择合适的容积为 C M •a. 20000 ； b. 11000 ； c. 6000 ； d. 4200 。 •5．下列墙面作法中。 D 最适合作观众厅后墙的吸声处理？ •a. 三夹板后空腔50 ； b. 穿孔板ρ ＝10%，后空100； •c. 砖墙抹灰小拉毛； d. 穿孔板ρ ＝10%，后空50填岩棉。 •6．当到达人耳的两个相同声音的时间间隔为30毫秒时，则第二个声音对第一 个声音起 C 作用。 •a. 干扰 b. 增加丰满度 c. 加强 d.影响方位感 •7．在剧场及多功能大厅的设计中，挑台的深度不能超过开口高度的 C 倍 。a. 0.5 ； b. 1 ； c. 2 ； d. 3。 •8.为了增加观众席的前次反射声，台口上部顶棚应设计成 B 。 •a. 吸声体 ； b. 反射面 ； c. 扩散体 ； d. 半吸声半反射面。
Architectural Acoustics 1
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第三章 室内音质设计
房间体形设计
体形设计的基本原则
保证每位观众能得到直达声
防止前面观众对后面观众的遮挡 抬高舞台（声源） 座位升起，一般较视线要求的升起高
尽量缩短后排观众与声源的距离
混响半径
rc 0.14 Q R
第三章 室内音质设计
本章主要内容
室内音质的评价标准 室内音质的设计准则和方法 按音质要求的厅堂分类 语言声为主厅堂的音质要求及设计 音乐声为主厅堂的音质要求及设计 多用途厅堂的音质要求及设计 混响设计 电声系统概论 一些基本概念
主观评价量、客观评价量、清晰度（明晰度）、回声、声聚焦、声影区 早期反射、侧向反射、每座容积
客观评价标准
混响声与回声Biblioteka 回声的产生取决于反射声的强度和 延迟时间； 混响时间长对回声有一定的掩蔽作 用
早期侧向反射声——反射声 的空间分布
来自侧向的早期反射声对音乐的空 间感觉非常重要； 早期侧向反射声越强，空间感也越 强 侧向反射声主要取决于房间的宽度 以及墙面的角度
噪声控制
背景噪声级LA和噪声评价数NR
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第三章 室内音质设计
室内音质的设计原则和方法
一般的设计原则
保证足够低的背景噪声 保证适宜的响度 适宜的混响时间 安排足够的早期反射声和侧向反射声 防止出现回声、声聚焦、声影等声学缺陷
语言声为主厅堂
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二、简答题： 1.剧院里全部覆盖吸声材料好不好？为什么？ 2.室内音质的好坏应从哪几方面来评定？混响时间达 到最佳值房间的音质是否就一定很好？ 3.什么是混响时间？简述音乐厅混响设计步骤。
Architectural Acoustics 18
不良声学现象
回声、声聚焦、声影、颤动回声等
噪声
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Architectural Acoustics
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第三章 室内音质设计
室内音质的评价>>客观评价标准
客观评价标准
房间声压级或A声级 混响时间
混响时间对清晰度和丰满度有很大影响； 混响时间长，清晰度较低而丰满度较高； 混响时间短，清晰度较高而丰满度较低； 一般要求混响时间的频率特性曲线尽量平直，以免失真； 低频混响时间的适当提升，有助于增加音质的浑厚感(温暖感) 早期反射声：声延迟在50ms(语言)或 80ms(音乐)以内的反射声 可加强直达声、提高响度、增加清晰度； 不影响声源的方向感判别; 清晰度(Definition)和明晰度(Clarity)
主观评价标准
合适的响度：语言声 60~70方；音乐声 50~80方 清晰度和明晰度
语言清晰度：音节清晰度、语言可懂度 音乐明晰度：音符、音部、节奏等的清晰要求 针对音乐声 余音悠扬、音色浑厚、坚实饱满等；
丰满度
空间感（或围绕感）
声源的方向判断（方向感） 声源的远近判断（距离感、亲切感）
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9．1000座的电影院，合适的混响时间为 C s。 a. 2.0 ； b. 1.7 ； c. 1.0 ； d. 0.5。 10．下列纯音中，在人耳中感觉最响是 C 。 a. 125Hz，65dB； b. 1000Hz,65dB ； c. 2000Hz,65dB； d. 2000Hz,60dB。 11.适用于居住区的城市区域环境噪声为1类标准，夜间标准值为 A dB。 a. 40； b. 45； c. 50； d. 55。 12.混响时间是影响音质的重要因素，在下列叙述中， C 是不 正确的。 a.混响时间加长，语言清晰度降低；b.低频混响时间不足,声音感觉 不温暖； c.混响时间加长，声像定位变差 ； d.混响时间缩短，可以消除 回声。 13、厚度相同的下列材料中， D 的（空气声）隔声性能最好。 A、 木板；B、石膏板；C、玻璃板；D、钢板。
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扬声器的布置和建筑处理
9
第三章 室内音质设计
电声系统的基本知识
扬声器的布置和建筑处理
集中式布置方式 分散式布置方式 分区式布置方式
声音控制
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第三章 室内音质设计
室内音质的评价>>主观评价标准
前次反射声对声音的响度和清晰度至关重要 语言要求，延时小于50ms，最好30ms 音乐要求，延时小于80ms 基本处理方法： 缩小宽度； 降低顶棚高度； 设置有效的反射板 重点处理部位 顶棚前部 侧墙前部
争取充分的扩散 2 a b 0.15a 防止回声、声聚焦、声影区等声学缺陷
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第三章 室内音质设计
混响设计与计算
混响设计的基本内容及步骤
确定适合于使用功能要求的混响 时间及其频率特性 不同用途厅堂的适宜混响时间 混响时间的频率特性 根据混响时间要求，计算所需的吸声量 选择与布置室内装修材料 根据主要用途确定适宜混响时间 设置可调吸声构造 通过电声手段调节混响时间
不同用途厅堂的音质设计要求