建筑聲學(xué)第三章-吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)-PPT課件

1、 吸聲材料與吸聲結(jié)構(gòu)第三章7/21/20221概述吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)的作用：廣泛地應(yīng)用于控制混響時(shí)間、音質(zhì)設(shè)計(jì)、隔聲和降低噪聲、減振的控制中。吸聲材料：材料本身具有吸聲特性。如玻璃棉、巖棉等纖維或多孔材料。吸聲結(jié)構(gòu)：材料本身可以不具有吸聲特性，但材料制成某種結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生吸聲。如穿孔石膏板吊頂。在建筑聲環(huán)境的設(shè)計(jì)中，需要綜合考慮材料的使用，包括吸聲性能以及裝飾性、強(qiáng)度、防火、吸濕、加工等多方面。7/21/20222 吸聲系數(shù)與吸聲量吸聲系數(shù)定義：=(E總-E反）/ E總，即聲波接觸吸聲介面后失去能量占總能量的比例。單一材料的吸聲系數(shù)永遠(yuǎn)小于1。同一吸聲材料，聲音頻率不同時(shí)，吸聲系數(shù)不同。一般常用1

2、00Hz-5000Hz的18個(gè)1/3倍頻帶的吸聲系數(shù)表示。有時(shí)使用平均吸聲系數(shù)粗略衡量材料的吸聲能力。平均吸聲系數(shù)：100Hz-5000Hz的1/3倍頻帶吸聲系數(shù)的平均值吸聲量：對(duì)于平面物體A= S, 單位是平米（或塞賓） 對(duì)于單個(gè)物體，表面積難于確定，直接用吸聲量概述7/21/20223吸聲量或吸聲系數(shù)的測(cè)量：1、混響室法 T=0.161V(1/T2-1/T1)/S A= 0.161V(1/T2-1/T1)/n 其中：V 混響室體積 S 材料表面積 n 吸聲體個(gè)數(shù) T1 空室混響室混響時(shí)間 T2放入材料后混響時(shí)間2、駐波管法：利用在管中平面波入射波和反射波形成極大聲壓Pmax和極小聲壓Pmi

3、n推導(dǎo)出0=Pmin/Pmax3、 T 和 0 的值有一定差別， T是無(wú)規(guī)入射時(shí)的吸聲系數(shù)， 0是正入射時(shí)的吸聲系數(shù)。 工程上主要使用T 概述7/21/20224材料吸聲系數(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。標(biāo)準(zhǔn):GBJ75-84 報(bào)告中必須指明材料規(guī)格型號(hào)及安裝方法。報(bào)告中可以讀出平均吸聲系數(shù)和降噪系數(shù)。 如果吸聲系數(shù)大于等于1，則主要由于實(shí)驗(yàn)室或安裝時(shí)邊緣效應(yīng)造成的概述7/21/20225第一節(jié) 吸聲材料（結(jié)構(gòu)）的分類及吸聲特性吸聲材料多孔吸聲材料共振吸聲結(jié)構(gòu)特殊吸聲結(jié)構(gòu)礦棉、玻璃棉、泡沫塑料、毛氈穿孔板、薄膜、薄板空間吸聲體、可變吸聲體、強(qiáng)吸聲體、家具、空氣、洞口等7/21/20226一 、多孔吸聲材料的吸聲原

4、理多孔吸聲材料類型：玻璃棉、巖棉、泡沫塑料、毛氈等具有良好的吸聲性能，不是因?yàn)楸砻娲植冢且驗(yàn)槎嗫撞牧暇哂写罅康膬?nèi)外連通的微小孔隙和孔洞。吸聲原理：當(dāng)聲波入射到多孔材料上，聲波能順著孔隙進(jìn)入材料內(nèi)部，引起空隙中空氣分子的振動(dòng)。由于空氣的粘滯阻力、空氣分子與孔隙壁的摩擦，使聲能轉(zhuǎn)化為摩擦熱能而吸聲。多孔材料吸聲的必要條件 ：材料表面及內(nèi)部有大量空隙，空隙之間互相連通，孔隙深入材料內(nèi)部。第一節(jié) 吸聲材料（結(jié)構(gòu)）的分類及吸聲特性7/21/20227錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)一：表面粗糙的材料，如拉毛水泥等，具有良好的吸聲性能。錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)二：內(nèi)部存在大量孔洞的材料，如聚苯、聚乙烯、閉孔聚氨脂等，具有良好的吸聲性能。第一

5、節(jié) 吸聲材料（結(jié)構(gòu)）的分類及吸聲特性7/21/20228二 影響多孔吸聲材料吸聲系數(shù)的因素吸聲頻率特性：多孔吸聲材料對(duì)聲音中高頻有較好的吸聲性能。影響多孔吸聲材料吸聲特性主要是材料的厚度、密度、孔隙率、結(jié)構(gòu)因子和空氣流阻等。密度：每立方米材料的重量?？紫堵剩翰牧现锌紫扼w積和材料總體積之比。結(jié)構(gòu)因子：反映多孔材料內(nèi)部纖維或顆粒排列的情況，是衡量材料微孔或狹縫分布情況的物理量?？諝饬髯瑁?jiǎn)挝缓穸葧r(shí)，材料兩邊空氣氣壓和空氣流速之比。第一節(jié) 吸聲材料（結(jié)構(gòu)）的分類及吸聲特性7/21/20229A 、空氣流阻：影響多孔吸聲材料最重要的因素。流阻太小，說(shuō)明材料稀疏，空氣振動(dòng)容易穿過(guò)，吸聲性能下降；流阻太大

6、，說(shuō)明材料密實(shí)，空氣振動(dòng)難于傳入，吸聲性能亦下降。因此，多孔材料存在最佳流阻。 在實(shí)際工程中，測(cè)定空氣流阻比較困難，但可以通過(guò)厚度和容重粗略估計(jì)和控制（對(duì)于玻璃棉，較理想的吸聲容重是12-48Kg/m3,特殊情況使用100Kg/m3或更高）。B、厚度：厚度增加，中低頻吸聲系數(shù)顯著地增加，高頻變化不大（多孔吸聲材料對(duì)高頻總有較大的吸收）-經(jīng)濟(jì)厚度。C、容重：厚度不變，容重增加，中低頻吸聲系數(shù)亦增加；但當(dāng)容重增加到一定程度時(shí)，材料變得密實(shí)，流阻大于最佳流阻，吸聲系數(shù)反而下降。第一節(jié) 吸聲材料（結(jié)構(gòu)）的分類及吸聲特性7/21/202210D、背后空腔：多孔吸聲材料的吸聲性能還與安裝條件有著密切的關(guān)系

7、。當(dāng)多孔吸聲材料背后有空腔時(shí)，與該空氣層用同樣的材料填滿的效果類似。尤其是中低頻吸聲性能比材料實(shí)貼在硬底面上會(huì)有較大提高，吸聲系數(shù)將隨空氣層的厚度增加而增加，增加到一定值后效果就不明顯了。第一節(jié) 吸聲材料（結(jié)構(gòu)）的分類及吸聲特性7/21/202211E、多層復(fù)合：使用不同容重的玻璃棉疊和在一起，形成容重逐漸增大的形式，可以獲得更大的吸聲效果。F、飾面的影響：多孔吸聲材料表面附加有一定透聲作用的飾面，如小于0.5mm的塑料薄膜、金屬網(wǎng)、窗紗、防火布、玻璃絲布等，基本可以保持原來(lái)材料的吸聲特性。使用穿孔面材時(shí)，穿孔率須大于20%，若材料的透氣性差時(shí)，如塑料薄膜，高頻吸聲特性可能下降。G：含濕量的影

8、響：含濕量增加，吸聲性能下降，多孔吸聲材料不適合用在高濕場(chǎng)所，如：游泳館等第一節(jié) 吸聲材料（結(jié)構(gòu)）的分類及吸聲特性7/21/202212玻璃棉吸聲系數(shù)的比較第一節(jié) 吸聲材料（結(jié)構(gòu)）的分類及吸聲特性7/21/202213三 共振吸聲結(jié)構(gòu)1、空腔共振吸收，如穿孔石膏板、狹縫吸音磚等。2、薄膜、薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)，如玻璃、薄金屬板、架空木地板、空木墻裙等。第一節(jié) 吸聲材料（結(jié)構(gòu)）的分類及吸聲特性7/21/2022141、共振吸聲原理和吸聲特性條件：a、孔頸尺寸比波長(zhǎng)小得多，其中的空氣彈性變形小看成質(zhì)量塊；b、空腔體積比頸部大得多，空氣彈簧作用c、入射聲波f與固有振動(dòng)f0相等時(shí)，振動(dòng)摩擦消耗能量特點(diǎn) ：

9、1）共振頻率附近有很大吸收，吸收頻帶窄； 2）共振頻率低穿孔板的吸聲原理及吸聲影響因素薄膜共振吸聲頻率200-1000Hz，最大a=0.3-0.4。 建筑中一般作為中低頻的吸聲材料薄板共振吸聲頻率80-300Hz，最大a=0.2-0.5。 一般作為低頻的吸聲材料第一節(jié) 吸聲材料（結(jié)構(gòu)）的分類及吸聲特性7/21/202215狹縫吸音磚內(nèi)如放入吸聲材料則增大吸聲效果右圖為美國(guó)某音樂(lè)教室。下圖為狹縫吸音磚放入玻璃棉的情況。第一節(jié) 吸聲材料（結(jié)構(gòu)）的分類及吸聲特性7/21/202216共振吸聲效果和吸聲腔內(nèi)加入吸聲材料（玻璃棉）后的吸聲效果第一節(jié) 吸聲材料（結(jié)構(gòu)）的分類及吸聲特性7/21/202217

10、1、空間吸聲體。2、尖劈強(qiáng)吸聲結(jié)構(gòu)（聲阻逐漸加大）。四 特殊吸聲結(jié)構(gòu)第一節(jié) 吸聲材料（結(jié)構(gòu)）的分類及吸聲特性7/21/2022183、可變吸聲結(jié)構(gòu)利用改變吸聲面和反射面的方法調(diào)整吸聲量（如右圖）4、空氣吸收。由于空氣的熱傳導(dǎo)與粘滯性，以及空氣中水分子對(duì)氧分子振動(dòng)狀態(tài)的影響等造成。聲音頻率越大，空氣吸收越強(qiáng)烈(一般大于2KHz將進(jìn)行考慮)。5、洞口。在劇院中，舞臺(tái)臺(tái)口相當(dāng)于一個(gè)偶合空間，臺(tái)口后有天幕、側(cè)幕、布景等吸聲材料。其吸聲系數(shù)一般為0.3-0.5第一節(jié) 吸聲材料（結(jié)構(gòu)）的分類及吸聲特性7/21/202219五 吸聲在建筑聲學(xué)中的應(yīng)用舉例 1、 室內(nèi)音質(zhì)的控制 玻璃棉產(chǎn)品可以制成吊頂板、貼墻

11、板、空間吸聲體等，在建筑室內(nèi)起到吸聲作用，降低混響時(shí)間。 一般地，房間體積越大，混響時(shí)間越長(zhǎng)，語(yǔ)言清晰度越差，為了保證語(yǔ)言清晰度，需要在室內(nèi)做吸聲，控制混響時(shí)間。如禮堂、教室、體育場(chǎng)，電影院。 對(duì)音樂(lè)用建筑，為了保證一定豐滿度，混響時(shí)間要比長(zhǎng)一些，但也不能過(guò)長(zhǎng)，可以使用吸聲控制。 在廳堂建筑中，為了防止回聲、聲反饋、聲聚焦等聲學(xué)缺陷，常在后墻面、二層眺臺(tái)欄桿面、側(cè)墻面及局部使用吸聲。第一節(jié) 吸聲材料（結(jié)構(gòu)）的分類及吸聲特性7/21/2022202、 吸聲降噪在車間、廠房、大的開(kāi)敞式空間（機(jī)場(chǎng)大廳、辦公室、展廳等），由于混響聲的原因，會(huì)使噪聲比之同樣聲源在室外高10-15dB。，通過(guò)在室內(nèi)布置吸聲材料，可以使混響聲被吸掉，降低室內(nèi)噪聲。吸聲降噪最多可以