建筑物理第4讲20120503-02厅堂音质设计
建筑物理《室内音质设计》
对于要求有良好听闻条件的房间，建筑 设计主要可以通过空间的体形、尺度、材 料和构造的设计与布置，来利用、限制或 消除上述若干声学现象，为获得优良的室 内音质创造条件。在综合考虑各种有利于 室内音质因素时，应力求取得与建筑造型 和艺术处理效果的统一。
有音质要求的厅堂，可以粗略地归纳 为3类：供语言通信用，供音乐演奏用以及 多用途厅堂。因为供语言通信用的厅堂与 供音乐演奏用的厅堂有不同的要求，所以 需要对他们分别地加以讨论。
建筑物理《室内音质设计》
（４）演奏台应有良好的声扩散，并为乐师们提供 相互听闻的条件。
体形： 对容量小于1000座的音乐厅，可以沿用传统 的“鞋盒”式形体，但应特别注意平行墙间引 起的颤动回声，也可采用扇形平面。 对大容量音乐厅，特别当容量超过1500座， 就必须建立新的、适合大容量音乐厅的形式。 有多边形（墨西哥大学音乐厅）、三角形（挪 威的奥斯陆音乐厅）、圆形（加拿大的汤姆森 音乐厅）、椭圆形（新西兰的克雷斯特彻奇音 乐厅）、六角形英国的加的夫音乐厅）。
建筑物理《室内音质设计》
无楼座听厅堂：在１２５——４０００ Ｈz覆盖频率范围内，
ΔＰ≤6dB 有楼座听厅堂：在１２５——４０００ Ｈz覆盖频率范围内，
ΔＰ≤８dB 5、频率响应：为在听众席上某一位置上接
收到的各频率声压级的均衡程度，关系到 听闻的纯真度。
建筑物理《室内音质设计》
一般厅堂建筑的频率范围为125— 4000Hz，音乐建筑的频率范围通常要扩 展两个倍频，即为63—8000Hz。频率响 应的指标F1为63—8000Hz的覆盖频率范 围内各频率的声压级差，要求F1≤10dB。 可通过实时分析仪测定图形直接求得。 6、早期反射声和声能比（明晰度）
建筑物理讲义-第四章
城市的噪声控制>>气流噪声控制
➢直管式消声器 消声量：
L ( ) Pl (dB)
s L :消声量
( ) :消声系数(dB);
根据查对应值, ,则( ) . P : 通道有效断面的周长(2a 2b或d )(m),
(P L即有效吸收面积) l :消声器长度.
s : 气流通道横断面面积m2.
24
7
2020/12/25
第四章 噪声控制
噪声控制标准
➢ 课程设计作业 结合课程设计 “影剧院综合设计”，完成声环境设计和分析。要 求完成以下内容：
1. 对建筑内外声环境进行分析，检验建筑是否有严重的噪声干扰以 及建筑对周围环境是否存在噪声影响？主要噪声源？具体的建筑 措施？
2. 根据该建筑主要用途，描述其声学要求。 3. 确定演出大厅适宜的混响时间(125~4000Hz)，并计算所需吸声
(
Q
4r
2
(
Q
4r
2
4) R1 4) R2
(dB)
近声源处：直达声占主要地位，即 Q 与 4 相比，
4r 2 R
可略去 4 的影响。 R
4 当远离声源时，即在混响声场中 起主要作用，减噪量应为：
R
Q
Lp
10
lg
4r
Q
2
10 lg1 0(dB)
4r 2
处理后可降低7~8dB。 17
2020/12/25
Architectural Acoustics
18
2020/12/25
第四章 噪声控制
城市的噪声控制>>吸声减噪
▪吸声减噪量
Lp max
10 lg
R2 R1
厅堂建筑声学设计要点和手段综述
厅堂建筑声学设计要点和手段综述摘要：一般来说,厅堂建筑它们的的建筑空间相对于其他建筑来说其空间都比较大,所以在设计的过程中对于建筑内部的声学设计必须要设计合理,以保证其听音质量,所以只有了解掌握厅堂建筑声学设计中的要点和手段,才能保证厅堂建筑在最终建成之后能够具有良好的听音质量。
关键词：厅堂建筑；声学设计要点；手段分析；随着我国经济的快速发展，人们不再仅仅满足于物质需求，对精神文明的需求也日益提高，同时快速发展的经济又为精神文明发展提供了物质保障，近些年来我国各地纷纷兴建的音乐厅、剧院等就是较好的证明。
作为听音场所，厅堂建筑的听音质量是第一重要的，因此必须认真做好建筑声学设计，确保其音质。
只有明确建筑声学设计的要点和手段，才能保证厅堂建筑具有良好的音质。
一、厅堂室内的建筑声学设计的主要内容厅堂内的建筑声学设计主要有两大方面的内容，外界噪音的控制和音质的设计。
一方面，大型厅堂里面必须能够保持相对的安静，尽量减少外界环境噪音对室内声音的冲击，营造出一种安全静谧的氛围，才能使观众不受干扰、专心致志的欣赏演出；另一方面，要求室内的设计布局有良好的声学特性，音质良好，又要防止设计缺陷，如回声、声聚焦等，保证有足够的的响度却又不失自然，合适的混响时间、足够的空间感等。
二、建筑声学设计的要点一般而言，建筑声学设计的要点主要包括噪声控制和音质设计两大部分。
2.1噪声控制通常音乐厅、剧场等厅堂都要求很低的室内背景噪声，因此，这些厅堂的选址很重要，应尽可能远离户外的噪声与振动源。
另外，还要进行场地环境噪声与振动调查、测量与仿真预测，目的是为进行厅堂建筑围护结构的隔声设计提供依据。
保证厅堂建成后能达到预定的室内噪声标准。
此外，建筑声学设计的另一个重要任务就是进行室内音质设计。
2.2音质设计音质设计通常包括下述工作内容：(1)确定厅堂体型及体量。
(2)确定音质设计指标及其优选值。
根据厅堂的使用功能选择混响时间、明晰度、强度指数、侧向能量因子、双耳互相关系数等音质评价指标，并确定各指标的优选值，是音质设计的重要任务。
建筑物理 第3版 学习情境4 建筑声学的基本知识
p2 I
c 0
第 11 页 《建筑物理》第3版 学习情境4 建筑声学基本知识 任务2 声音计量与人耳的听觉特性
4.2.1 声功率、声强和声压
式中 p——有效声压，单位为Pa； ρ0——空气密度，单位为kg/m3,一般为1.225 kg/m3； c——空气中的声速，单位为m/s ρ0c——介质的特性阻抗，在20℃时其值为415N·s/m3 在自由声场中，如果测得声压p和测量点与声源的距离r，即可算出该点的声强I及声源的声功率 W。
第 5 页 《建筑物理》第3版 学习情境4 建筑声学基本知识
任务1 声音的产生与传播
4.1.3 声音的传播特性
1）声线的入射方向和反射方向与反射面的法线方向在同一个平面内； 2）声线的入射方向和反射方向分别在法线的两侧； 3）声线的入射角等于反射角。 如果障碍物或孔洞的几何尺寸比声波波长小，声波将绕过它们，而不出现声影，这种现象称为声 波的衍射。 （2）声音的折射和干涉 声波在遇到不同介质的分界面时，除了反射外，还会发生折射，从而改变声波的传播方向。 白天声音传播方向向上弯曲；夜晚声波的传播方向向下弯曲，这也是在夜晚声波传播得比较远的 原因。此外，空气中各处风速的不同也会改变声波的传播方向，声波顺风传播时向下弯曲；逆风传 播时向上弯曲，并产生声影区。
（1） 声功率
声功率指声源在单位时间内向外辐射的声音能量，记作W，单位为瓦（W）或微瓦（μW）。
声源种类 声功率
喷气飞机 10kW
表4-2 几种不同声源的声功率
气锤 1W
汽车 0.1W
钢琴 2mW
女高音 1000～7200μW
对话 20μW
（2）声强
在声波传播的过程中，单位面积波振面上通过的声功率称为声强，记为I，单位是W/m2。
建筑学建筑设计音乐厅音质设计实例
地面升起
为保证直达声不受掠射吸收的影响，达到整个观 众席，观众厅地面应升起，池座前区升起较低，池座 前三排每排升起10公分，中间8排每排升起20公分，后 部6排每排升起30公分，楼座6排每排升起45公分，达 到听闻要求。
楼座的设计
音乐厅内设置了楼座及包厢，可利用楼座侧面和下 表面向池座观众席提供早期侧向反射声。为了使挑台 下面观众得到良好的听觉条件，对挑台开口与楼座深 度的比例控制在D/H=1，符合<=2的要求，张开角度大 于450。
体型设计（天花）
一般认为，提供早期反射最有效的表面是顶棚，顶棚 的形状和不规则面层，起到反射声与扩散双重作用，令声 音柔美动听。如果演奏台突出，顶棚很高，常需要在演奏 台上悬吊一些反射板，其反射面积与地面面积之比一般较 小，反射板的平均高度，如果距演奏台不超过6~8m，将是 有效果的。根据调查表明，小尺寸的构件比大尺寸的构件 更可取，它可以扩散更大频率范围的声波。
建筑声学设Leabharlann 实例——中央音乐学院附中音乐厅
建筑概况
• 该音乐厅属中小型音乐厅，769座，以演奏交响乐为主， 兼顾室内乐、民族乐。 • 观众厅吊顶最高处为13.26米，大厅平均高度为10.5米， 宽为20米，后部布置有一层眺台，两侧设置逐次跌落 的浅眺台。 • 演奏台面积170.82m2，平面开口16.97米，深11.82米， 演奏台高为7.72~11.05米。 • 观众厅总容积7137.12立方米，每座容积为9.28m3。
观众厅侧墙——15mm厚石膏板外贴榉木板，2m以下 为花岗岩护墙上设浅浮雕，以减少低频吸收，并有利 于声扩散。 w 演奏台侧墙——5cm厚木板。 w 观众厅地面——实贴木地面。 w演奏台地面——双层木地面下设空腔，演奏台地面 常常使用厚木板下设空腔，这样可以扩大固定于地板 上的低音提琴和大提琴的声音辐射，并可适当减弱打 击乐过响的声音。 w座椅——半硬质木边椅，椅背为成型木板，实木扶 手，半硬椅垫及靠背。减少声吸收，尤其是低频音。 为了保证达到声学要求，所选座椅必须经过严格检测。 w演奏台后墙——3.5m以下是QRD木制扩散体，3.5m以 上是5cm厚木板。 w 观 众 厅 后 墙 —— 池 座 为 QRD 木 制 扩 散 体 ， 楼 座 为 1.5cm厚石膏板外贴榉木。
室内音质设计PPT课件
=（5300～ 6600）m3
第21页/共77页
小结：室内音质设计（1） 重点：主观评价量和客观评价量； 难点：厅堂音质设计中厅堂体积确定；每座容积
建议值。
第22页/共77页
第五章 室内音质设计
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
指人们对声音发出后“余音”的感觉。室外，声音感 觉“干瘪”，不丰满。——与丰满度相对应的物理指标是混 响时间。 3、色度感——音色
声源音色保持和美化。——保持音色不失真。——美 化声源，如“温暖”、“明亮”。——相对应的物理指标主 要是混响时间频率特性及早期衰减的频率特性 。
第5页/共77页
4、空间感 指室内环境给人的空间感觉，包括方向感、距离感（亲
声源所发的高频声指向性很强，为了保证清晰度和音
色的完美，厅堂的平面形状应当适应声源的指向性。使听
众席不超出声源的前方140°夹角的范围。——长的平面比
扁宽的平面有利。
平面形状
第33页/共77页
观众席设楼座和地面起坡
第34页/共77页
（二）争取与控制好近次反射声，以保证近次反射声的分 布。
近次反射声又称前次反射声或早期反射声，指直达 声后50ms内到达的反射声。——对于增加直达声的响度和 提高清晰度都有重要作用。
用途
教
室
最大容积（m3) 500
讲演 2000~3000
话剧 6000
独唱、独奏 大型交响乐
12000
25000
第16页/共77页
（二）合适的混响时间 混响时间计算公式
——引入每座容积
——人吸声量占房间吸声量很大一部分。 如剧院观众厅，观众吸声量占总吸声量的1/2～1/3。故 建筑方案设计中，通过控制容积V与观众数n比值，一定 程度上能控制混响时间。
建筑厅堂平面形状及声学设计
建筑厅堂平面形状及声学设计建筑厅堂平面形状是什么样的？建筑厅堂的声学设计又是怎样的？厅堂的平面形状也应该分为两个方面。
一为厅堂的纵向平面的形状，例如：某一厅堂扇形平面，半圆形平面、正扇形和倒扇形平面等，当一个厅堂的平面形状确定后，那么这个厅堂的整体形状出就有了一个大体的描述，通常我们说这个厅堂是一个扇形厅堂，正方形厅堂或圆形厅堂。
二则分为厅堂平面的截面形状，例如：某一个厅堂平面截面为梯田式设计、倾斜式设计等。
1、厅堂纵向平面的情况厅堂纵向平面的形状有规则形和不规则形两类，规则形的平面一般有矩形平面、半圆形平面，半圆形平面也叫扇形或倒扇形，也有纯粹的圆形平面，根据声波扩散理论，圆形平面具有两个突出的缺点：（1）声爬行现象：当声源发出声束后，声波便会沿圆形平面的墙体逐渐反射爬行，最后又到达声源起点，这种情况产生后，舞台上换能器极易产生回馈，同时，墙体附近的观众也会感到声源难以捉摸。
（2）声聚集现象：当声源发出声波后，也会有部份声波通过墙面反射，聚集于厅内基本一区域，无论你怎样摆放声源都会有部分声波汇集，从而使声均分布极不均匀。
因此，圆形厅堂在设计中一般会做正棱形的改变。
并且墙面应用高吸声系数的装饰材料来改变声学缺陷。
建筑厅堂平面形状及声学设计？扇形平面一般容易满足观众视角和视距的要求。
但扇形平面极易受到面积的限制：如果扇角过大，超过了声源的有效扩声弧度，两侧墙的观众会感到声压极小，同时，中部观众也没有较强的早期反射声，假如运用立体声扩声系统，还会出现前中部声压也极小的情况。
矩形平面结构简便，如果厅堂宽度不大，侧墙反射也容易到达中部区域，在设计中认真确定声源位置，也容易带来好的效果。
倒扇形平面最具有良好的声学特性，侧墙反射对于声均的平均覆盖最为有利。
但由于厅宽由前向后不断收缩，将会影响到厅堂的客座数量。
上述的几种情况对声波的均匀覆盖和视角、视距的整体设计还是相当良好的，在实际设计中也可以做到有章可循。
建筑物理 声学 室内音质设计
源
性 质 分
音乐用厅堂
多功能厅堂
电影院、歌剧院、礼堂、舞厅等 特点：特点间于语言用厅堂与音 乐厅之间；有调节功能最好。
6.2 室内音质设计要求 （1）合适的响度
响度：指人们听到的声音的大小。足够的响度 是室内具有良好音质的基本条件，它与声 压级和频率有关。 合适：对于语言用厅堂，不低于60～65dB； 对于音乐厅， 40～80dB；干扰噪声的水 平应低于所听音10dB。 影响因素：声源功率；厅堂体积；房间的体形 和吸声状况；允许噪声级；扩声系统。
避免吸声材料集中布置：与反射面、扩 散体错开、均匀布置。 混响时间较短的厅堂，演播室和录音室 需要布置较多吸声材料的。 G.计算满场与空场时混响时间与最佳值比较
(5)声学缺陷处理 A.回声与颤动回声处理
回声最易出现的地方是中 前坐区,顶棚、后墙、眺 台、侧墙反射。
颤 动 回 声
B.声聚焦处理： 多出现于具有凹形的平割面大厅中。 改变弧面曲率，吸声或扩散处理。
（3）进行声音扩散设计 扩散声：能使声场分布均匀，使清晰度提高、 声音柔和、创造亲切感。 声音遇到与声波相当的物体时，会产生 扩散，一些欧洲古典音乐厅音质所以良好， 除了房间形状比例有关外，还与室内许多装 饰处理有关，如壁柱、雕刻、藻井式天花， 大的吊顶等，可结合室内设计进行，如锯齿 形，波浪形天花和墙面，内表面贴浮雕式的 几何体，悬吊几何体，采用不规则的平面布 局。
立体感（空间感）： 是指人们对声音的感受具有身临其境 的效果，听视方向一致，真实。 包括方向感、距离感（亲切感）、围绕感 等。 空间感与反射声的强度、时间分布、空 间分布有密切关系。
（4）合适的混响时间
语言厅: 0.8～1.1 秒； 音乐厅: 稍长些，
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
用人工混响补充 大厅混响时间不足。 供安装助听器和 同声传译之用。
扩声系统基本要求：适当频响范围，适当功率输出，不失真。 布置方式：集中系统、分散系统和立体声系统（多路系统）。
6、 避免出现声影区和回声
图（b）与（a）座位相同，但无声影区。
改善声影区条件：舞台口上方设置较低且有倾角的反射板（虚线）。
3、 考虑听众对直达声的吸收
声波因通过前排听众头部而被吸收，由声源与挑台坡度相互关 系决定。 综合安全要求，挑台地面升起高度尽可能大，出挑深度应限制。
4、 设置有效的反射面（板）-要点
反射板装于天棚下，避免被
听众吸收。
反射板尽可能安装得低一些。
根据需要加强大厅后部听 众区域听音要求，确定反射板 位置和倾斜角度。 反射板应该有足够宽度。 不小于3m，边缘衍射降低反 射效果。 反射板应当为平面或接近 于平面，对于所有频率，吸声 系数均很小。
听众对直达声的吸收；
反射面对声音的加强（反射声）； 扩声系统对声音的加强及声影区影响。 影响听闻清晰程度因素： 延迟反射声、声源移位（扬声器）、环境噪声及侵扰噪声。
1、 考虑听者与声源的距离（设计原则-最佳方案）
选取较经济的席位宽度和席位排距； 符合安全要求，设置经济的厅堂走道； 选择听众席区域最佳分布形状； 设置合理的挑台。
2、 考虑声源的方向性
距离：15m，听闻不费力；15~20m，良好可懂度；20~25m， 听闻满意；30m，无扩声听闻极限。 考虑视线要求，在背后及过偏地带，不应布置听众席位； 最佳方案：听众席位于3条等值线共同包围区域内，兼顾视线； 椭圆形平面大厅不很合理，原因：语言听闻条件差。
图-13中，通过设计（后部）来控制可闻回声，表面作吸声处理。 设计方法： 平面：50%吸声，或50%作成凸面体；
凹曲面：90%吸声，或70%作成凸面体； 凸曲面：50其反射到后部区域。
7、 选择适当的混响时间
混响延时（衰减到听不见） 声源的声功率，界面或 物体对声音吸收。 房间容积，传播路程。 避免平行反射界面设计，防止产生共 振。 房间共振。
④ 设置与大厅在声学上耦合的混响室；
⑤ 利用电声设备的各种音质控制系统进行调节。
实例：上海大剧院音质设计
大剧场功能：歌剧、芭蕾、交响乐
谢谢！
考虑声源活动区域，来设置合理的反射板。
顶棚下悬挂不同高度、不同倾斜角度的反射板。
来自凸面反射声，比平面和凹面 反射声都弱。
选择凹面反射板时，应注意引起 声学缺陷。
侧墙反射板对声波反射效果
5、 扩声系统的选用
厅堂很大，听众 太多。提高直达声， 减少内外背景噪声 干扰。
电影院放声系统。
人耳对不同频率灵敏度 的差异。
4.3 供音乐欣赏用的厅堂音质设计
① 音乐厅的规模、形状和容积；
② 早期反射设计； ③ 挑台设计； ④ 为演奏者的设计：演奏者面积 ⑤ 音质设计建筑措施：表3
4.4 多用途厅堂音质设计 ① 可变的大厅容积：可移动墙板，可开闭的墙 面、调节高度的顶棚；
② 可改变的声吸收：可伸缩帘幕； ③ 可改变的反射、扩散及吸声体；
第四章 厅堂音质设计
4.1 厅堂内声学现象
三类：供语言通信用、供音乐演奏用和多用途厅堂。
在确定音质标准时，应权衡音乐和语言使用要求的主次。
4.2 供语言通信用的厅堂音质设计
声源的性质和位置：3m远，A声级一般为30（耳语）~60dB。 口语声可懂度很低：可懂度=语言声功率+清晰程度。 影响语言声功率因素： 听众与演讲者的距离； 听众与演讲者的方向性关系；