建筑物理室內(nèi)聲環(huán)境

1、建筑物理室內(nèi)聲環(huán)境第1頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三目的：創(chuàng)造一個(gè)良好的聽音環(huán)境。內(nèi)容：介紹室內(nèi)音質(zhì)要求、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)方法。表現(xiàn)形式：通過建筑體型、尺寸、構(gòu)造及材料等與 建筑各種功能要求、藝術(shù)處理有密切關(guān) 系。程序：音質(zhì)設(shè)計(jì)貫穿建筑設(shè)計(jì)、施工全過程。第2頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三音質(zhì)設(shè)計(jì)程序第3頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三第一節(jié)室內(nèi)音質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)第4頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三音質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)： 房間音質(zhì)的好壞最終要看是否滿足使用者的聽聞要求？ 對(duì)于語言和音樂，人的聽聞要求不盡相

2、同。因此有時(shí)不得不采取折衷折中方案。1、主觀聽聞要求；2、客觀聲學(xué)技術(shù)指標(biāo)。第5頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三一、主觀聽聞要求1、合適的響度； 實(shí)驗(yàn)指出：對(duì)語言，合適的響度級(jí)：6070方。 對(duì)音樂，合適的響度級(jí)：5085方。2、高的清晰度和明晰度； 聽眾正確聽到的音節(jié)數(shù)音節(jié)清晰度= 100% 測(cè)定用的全部音節(jié)數(shù) 語言音節(jié)清晰度與聽音感覺的關(guān)系音節(jié)清晰度(%)656575758585聽音感覺不滿意勉強(qiáng)可以良好優(yōu)良第6頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三第7頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三3、足夠的豐滿度定義：聲源在室內(nèi)發(fā)

3、聲與露天發(fā)聲，在音質(zhì)上提高 的程度。 通常認(rèn)為它的含義：余音悠揚(yáng)（或稱活躍）：無跳躍、間斷感； （連續(xù)且中、高頻豐富）堅(jiān)實(shí)飽滿（或稱親切）：不單調(diào)、充實(shí)、清晰； （基頻純、泛音豐富）音色渾厚（或稱溫暖）：基頻純、泛音豐富且均衡 （低頻豐富，低、中、高頻適度平衡）第8頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三 4、無回聲和顫動(dòng)回聲。 5、低噪聲。二、客觀聲學(xué)指標(biāo)： 1、混響時(shí)間： 2、脈沖響應(yīng)： 3、聲擴(kuò)散值：d（%） 4、聲場(chǎng)不均勻度： 5、頻率不均勻度：F 6、允許噪聲級(jí)： 第9頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三1、混響時(shí)間：“必要不充分” 定義：聲源

4、發(fā)聲，聲場(chǎng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，聲源突然停止發(fā)聲，聲音衰減 60 dB 所經(jīng)歷的時(shí)間。第10頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三2、脈沖響應(yīng)：第11頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三3、聲擴(kuò)散值：d（%） d = 1 m / m0 m ：廳內(nèi)實(shí)測(cè)擴(kuò)散值， m0：自由聲場(chǎng)擴(kuò)散值。 m=M / M M：聲強(qiáng)平均差值； M ：各方位角的平均聲強(qiáng)。4、聲場(chǎng)不均勻度： 各座位間：P max P min 6 dB 。第12頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三5、頻率不均勻度 ：F LmaxLmin F= dB/Hz f2f1 Lmax，Lmin：分

5、別是在 f2-f1 的頻率響應(yīng)圖內(nèi)峰 值和谷值的總合。第13頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三6、允許噪聲級(jí) dB （A）和噪聲評(píng)價(jià)曲線第14頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三第15頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三第二節(jié)房間容積的確定第16頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三 室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計(jì)首先應(yīng)根據(jù)建筑功能和聲學(xué)要求來確定房間的容積。 房間容積 音質(zhì)效果； 藝術(shù)造型； 結(jié)構(gòu)體系； 設(shè)備； 造價(jià)等。 單從建筑聲學(xué)的角度來確定容積：一、保證足夠的響度；二、保證合適的混響時(shí)間。第17頁，共62頁，2022

6、年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三一、保證足夠的響度： 人所發(fā)出的自然聲能是很有限的，聲功率較弱。如果廳堂容積很大，又不注意充分利用，隨著與聲源距離的增加，直達(dá)聲將有較大衰減，而早期反射聲的補(bǔ)強(qiáng)作用畢竟有限。因此對(duì)于不用擴(kuò)聲設(shè)備的廳堂，控制有效容積顯得尤為重要。第18頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三不用擴(kuò)聲系統(tǒng)時(shí)廳堂最大允許容積的參考值聲源種類最大允許容積講演、會(huì)議2000 m3戲劇、對(duì)白5000 m3獨(dú)奏（唱）、多重奏、小合唱8000 m3室內(nèi)樂、合唱10000 m3歌劇、交響樂20000 m3第19頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三各類廳

7、堂每座容積建議值廳堂類別和用途每座容積音樂交響樂7.010.0 m3/座室內(nèi)樂6.0 m3/座合 唱5.0 m3/座劇院話劇(伸出式舞臺(tái))4.05.0 m3/座6.07.5 m3/座歌劇5.06.0 m3/座地方戲4.0 m3/座電影普通銀幕3.03.5 m3/座立體聲寬銀幕5.57.0 m3/座 會(huì)議4.0 m3/座多功能大廳：（視其主要用途或采用可調(diào)容積而定）第20頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三二、確定合適的混響時(shí)間： V：房間容積，m3； S：室內(nèi)總表面積，m2； ：平均吸收系數(shù)； 4m：空氣吸收系數(shù)。 因此T60與室內(nèi)各表面，人、家具有關(guān)。 一般以自然聲為主

8、的廳堂 ：寬度不宜超過30米 ：長(zhǎng)度不宜超過40米 ：高度一般控制在13-15米之間第21頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三第三節(jié)體型設(shè)計(jì)第22頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三 體型設(shè)計(jì)：直達(dá)聲、前次反射聲的控制和利用，聲吸收和擴(kuò)散、防止聲學(xué)缺陷。1、充分利用直達(dá)聲。2、爭(zhēng)取和控制早期反射聲，使其具有合理的時(shí)間和空間分布。3、適當(dāng)?shù)臄U(kuò)散處理，使聲場(chǎng)達(dá)到一定的擴(kuò)散程度。4、防止出現(xiàn)聲學(xué)缺陷，如回聲、多重回聲、聲聚焦、聲影及小空間可能出現(xiàn)的低頻染色現(xiàn)象。 第23頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三具體體現(xiàn)：平、剖形式，室內(nèi)各界

9、面的尺寸和形式，室內(nèi)裝飾及構(gòu)造。1、充分利用直達(dá)聲（1）、減少直達(dá)聲傳播距離并注意聲源的方向性第24頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三第25頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三（2）、避免直達(dá)聲被遮擋和被觀眾掠射吸收第26頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三2、爭(zhēng)取和控制早期反射聲 把直達(dá)聲到達(dá)后50ms以內(nèi)到達(dá)的反射聲稱為早期反射聲。 使所有觀眾都能獲得豐富的早期反射聲（尤其是側(cè)向）是良好音質(zhì)的必備條件之一。 對(duì)于矩形房間：第27頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三對(duì)于矩形房間：第28頁，共62頁，20

10、22年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三（1）平面形式與聲場(chǎng)分布。a、矩形：體型簡(jiǎn)單，聲能分布較均勻，一次反射聲能空白區(qū)小。由于聲能交叉反射，有利于豐滿度。但是當(dāng)寬度大于30米時(shí)，前部將產(chǎn)生大于50毫秒的反射聲，形成干擾。一般適于中、小型觀眾廳。第29頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三b、鐘形：音質(zhì)、視線均有較好效果，中、小型觀眾廳常采用。第30頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三c、扇形：側(cè)墻面與中軸線水平夾角10度時(shí)，音質(zhì)良好。當(dāng)22.510度時(shí)，聲能反射區(qū)小，且不均勻。一般22.5，各排座位有較好的水平視角。在同樣條件下，較其它類型能安排更多

11、的座位。適于大、中型觀眾廳。第31頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三d、六角形：聲能分布均勻。視線特點(diǎn)是視角正而視距較遠(yuǎn)。適于中、小型觀眾廳。第32頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三e、馬蹄形：如果不做聲學(xué)處理，將會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的聲能不均勻現(xiàn)象。視線效果較扇形、矩形好，座位也可安排在良好視角范圍內(nèi)。適于大、中型觀眾廳。第33頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三f：圓形：如果不做聲學(xué)處理，將會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的聲能不均勻現(xiàn)象。視線效果：視角較偏的座位多。上述缺點(diǎn)在半圓形平面中更嚴(yán)重。一般劇院觀眾廳很少采用，多用于會(huì)堂。第34頁，共62頁，

12、2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三俄羅斯布拉戈維申斯克市社會(huì)活動(dòng)中心第35頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三第36頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三 （2）剖面形式與聲場(chǎng)分布 觀眾廳剖面形式：一般有定向反射、擴(kuò)散、平頂、弧頂四種。 a、定向反射形式：能將聲能均勻地反射到坐席的各個(gè)區(qū)域。第37頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三 b、擴(kuò)散形式：一般在頂棚后部常常采用此形式。而頂棚前部依然用定向反射形式處理。第38頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三 c、平頂：一般小廳常采用此形式。當(dāng)觀眾廳體積過

13、大時(shí)，對(duì)音質(zhì)不利，聲能過多的向后部反射，易產(chǎn)生回聲。另外聲源前后移動(dòng)時(shí)，易使聲能分布不均。所以臺(tái)口上方一般加設(shè)反音板，兩側(cè)墻體易做成傾斜的。第39頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三 d、弧形：優(yōu)點(diǎn)是可容納更多的視線與音質(zhì)好的座位。一般慎用，特別是弧度的處理上一定要適當(dāng)，否則會(huì)出現(xiàn)聲聚焦現(xiàn)象。 第40頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三 第41頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三（3）增加側(cè)向反射聲 a、利用傾斜側(cè)墻。 第42頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三b、利用頂棚擴(kuò)散反射。 第43頁，共62頁，2

14、022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三c、利用樓座護(hù)欄，或包廂護(hù)欄增加側(cè)向反射聲。 第44頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三d、山地葡萄園式座位布局來增加側(cè)向反射聲。第45頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三3、聲擴(kuò)散設(shè)計(jì)（1）聲波在界面上的行為：第46頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三（2）幾種聲波擴(kuò)散模式：第47頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三第48頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三第49頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三德國聲學(xué)家提出的“二次

15、剩余擴(kuò)散面”。 W min/2 N=max/ min dn=Sn*max/2N Sn：二次剩余數(shù)列 整數(shù)M、A最大公因數(shù)為 1，如果X*X同余于A，則模M。如果該方程有解，把A叫做模M的二次剩余。如果A取不同值時(shí)，形成的序列叫二次剩余序列。第50頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三第51頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三第52頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三 4、與體型有關(guān)的聲學(xué)缺陷。 （1）聲聚焦第53頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三第54頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期

16、三（2）回聲與多重回聲第55頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三三 、混響設(shè)計(jì)混響設(shè)計(jì)是音質(zhì)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。其目的：為室內(nèi)大廳設(shè)計(jì)合適的混響時(shí)間與頻率特性。具體內(nèi)容：1、確定最佳混響時(shí)間和頻率特性； 2、計(jì)算體積、吸聲量及混響時(shí)間； 3、選擇和確定室內(nèi)裝修材料及其布置。1、最佳混響時(shí)間及頻率特性的確定 最佳混響時(shí)間：通常指中頻（500Hz或1000Hz）的混響時(shí)間。 豐滿度要求高的大廳 - 混響時(shí)間長(zhǎng)。 清晰度要求高的大廳 - 混響時(shí)間短。第56頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三（a）各類建筑最佳混響時(shí)間范圍。 第57頁，共62頁，2022年，5月

17、20日，22點(diǎn)22分，星期三（b）各類建筑不同容積時(shí)的最佳混響時(shí)間。 第58頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三（c）頻率特性。第59頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三2、混響時(shí)間計(jì)算。觀眾廳混響時(shí)間計(jì)算表（V=5400m3，S=2480m2）序號(hào)項(xiàng)目材料及做法面積m2吸聲系數(shù)及吸聲量（m2）125250500100020004000AAAAAA1觀眾、坐席觀眾+過道5500.542970.663630.754130.854680.834570.754132吊頂FC板吊頂9000.21800.07630.05450.05450.06540.0763

18、3墻面三夾板后空501500.21320.731100.21320.19290.08120.12184墻面穿孔石膏板1000.17170.48480.92920.75750.31310.13135墻面水泥抹灰3760.027.50.027.50.027.50.03110.03110.03116走道、樂池混凝土2400.024.80.024.80.024.80.037.20.037.20.037.27門木板門280.164.50.154.20.102.80.102.80.102.80.102.88開口舞臺(tái)耳光面光1300.30390.35460.40520.45590.50650.50659通風(fēng)口送回風(fēng)口60.804.80.84.80.804.80.84.80.804.80.84.84m49140A5866506527016445980.2360.2620.2630.2850.2600.240T601.301.151.151.051.091.05第60頁，共62頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)22分，星期三3、室內(nèi)裝飾材料的選擇和布置。（1）室內(nèi)裝飾材料及構(gòu)造形式的選擇要結(jié)合室內(nèi)藝術(shù)設(shè)計(jì)的整體要求進(jìn)行。（2）各種材料的面積按前面計(jì)算結(jié)果選擇。（3）各種材料盡可能均勻地布