汪海濤終極演示文稿課件

建筑物理

聲學(xué)調(diào)研報(bào)告1

——吸聲材料和隔聲材料

建筑091

090603114

吸聲材料——是具有較強(qiáng)的吸收聲能、減低噪聲性能的材料。借自身的多孔性、薄膜作用或共振作用而對(duì)入射聲能具有吸收作用的材料，超聲學(xué)檢查設(shè)備的元件之一。1、多孔吸聲材料

多孔吸聲材料的類(lèi)型包括：有機(jī)纖維材料、麻棉毛氈、無(wú)機(jī)纖維材料、玻璃棉、巖棉、礦棉，脲醛泡沫塑料，氨基甲酸脂泡沫塑料等。聚氯乙烯和聚苯乙烯泡沫塑料不屬于多孔材料，用于防震，隔熱材料較適宜。構(gòu)造特征：材料內(nèi)部應(yīng)有大量的微孔和間隙，而且這些微孔應(yīng)盡可能細(xì)小并在材料內(nèi)部是均勻分布的。材料內(nèi)部的微孔應(yīng)該是互相貫通的，而不是密閉的，單獨(dú)的氣泡和密閉間隙不起吸聲作用。微孔向外敞開(kāi)，使聲波易于進(jìn)入微孔內(nèi)。影響吸聲性能的因素：

a.材料厚度的影響任何一種多孔材料的吸聲系數(shù)，一般隨著厚度的增加而提高其低頻的吸聲效果，而對(duì)高頻影響不大。但材料厚度增加到一定程度后，吸聲效果的提高就不明顯了，所以為了提高材料的吸聲性能而無(wú)限制地增加厚度是不適宜的。常用的多孔材料的厚度為:玻璃棉，礦棉50—150mm毛氈4---5mm泡沫塑料25—50mmb.材料容重的影響改變材料的容重可以間接控制材料內(nèi)部微空尺寸。一般來(lái)講，多孔材料容重的適當(dāng)增加，意味著微孔的減少，能使低頻吸聲效果有所提高，但高頻吸聲性能卻可能下降。合理選擇吸聲材料的容重對(duì)求得最佳的吸聲效果是十分重要的，容重過(guò)大或過(guò)小都會(huì)對(duì)多孔材料的吸聲性能產(chǎn)生不利的影響。c.背后空氣層的影響多空材料背后有無(wú)空氣層，對(duì)于吸聲特性有重要影響。大部分纖維板狀多孔材料都是周邊固定在龍骨上，離墻50—150mm距離安裝。材料空氣層的作用相當(dāng)于增加了材料的厚度，所以它的吸聲特性隨著空氣層厚度增加而提高，當(dāng)材料離墻面安裝的距離(既空氣層的厚度)等于1/4波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，可獲得最大的吸聲系數(shù)；當(dāng)空氣層的厚度等于1/2波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，吸聲系數(shù)最小。d.材料表面裝飾處理的影響大多數(shù)吸聲材料在使用時(shí)常常需要進(jìn)行表面裝飾處理.常見(jiàn)的方法有：表面鉆孔開(kāi)槽，粉刷油漆，利用織布，穿孔板和塑料薄膜等。這些方法都將影響材料的吸聲特性。半穿孔的礦棉吸聲板增加了材料暴露在聲波中的面積，既增加了有效吸聲面積，因此提高了材料的吸聲特性。粉刷油漆等于在材料表面上加了一層高流阻的材料，將會(huì)影響材料的吸聲特性，特別是在高頻段影響更顯著。采用金屬網(wǎng)，玻璃布和低流阻的材料或選擇穿孔率大于20%的穿孔板做護(hù)面層時(shí)，對(duì)材料的吸聲性能影響不大。若穿孔率小于20%時(shí)，對(duì)高頻段的吸聲會(huì)有影響，低頻影響不大。2、穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)

采用穿孔的石棉水泥、石膏板、硬質(zhì)纖維板、膠合板以及鋼板、鋁板，都可作為穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)共振頻率附近，有較大的吸收，適于中頻穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)3、薄膜吸聲結(jié)構(gòu)包括皮革、人造革、塑料薄膜等材料，具有不透氣、柔軟、受張拉時(shí)有彈性等特性，吸收共振頻率附近的入射聲能，共振頻率通常在200～1000HZ范圍，最大吸聲系數(shù)約為0.3～0.4，一般把它作為中頻范圍的吸聲材料。如果在薄膜的背后空腔內(nèi)填放多孔材料,這時(shí)的吸聲特性取決于膜和多孔材料的種類(lèi)以及薄膜的裝置方法4、薄板吸聲結(jié)構(gòu)

定義：把膠合板、硬質(zhì)纖維板、石膏板、石棉水泥板等板材周邊固定在框架上，連同板后的封閉空氣層，構(gòu)成振動(dòng)系統(tǒng)，其共振頻率多在80～300HZ，其吸聲系數(shù)約為0.2～0.5，可以作為低頻吸聲結(jié)構(gòu)。決定薄板吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲性能的主要因素有:

（1）薄板質(zhì)量m的影響增加板的單位面積重量，一般可以使其共振頻率向低頻移動(dòng)。而選用質(zhì)量小的，不透氣的材料如皮革，有利于共振頻率向高頻方向移動(dòng)。（2）背后空氣層厚度的影響改變空氣層的厚度和改變板的質(zhì)量一樣，共振頻率也會(huì)發(fā)生變化。在空氣層中填充多孔材料，可使共振頻率附近的吸聲系數(shù)有所提高。（3）板后龍骨構(gòu)造及板的安裝方式的影響由于薄板吸聲結(jié)構(gòu)有一定的低頻吸聲能力,而對(duì)中高頻吸聲差，因此在中高頻時(shí)就具有較強(qiáng)的反射能力。能增加室內(nèi)聲能的擴(kuò)散。通過(guò)改變龍骨構(gòu)造何不同的安裝方法，設(shè)計(jì)出各種形式的反射面，擴(kuò)散面和吸聲---擴(kuò)散結(jié)構(gòu)。隔聲材料——隔音材料（Sound-absorptiveMaterial），即把空氣中傳播的噪音隔絕、隔斷、分離的一種材料、構(gòu)件或結(jié)構(gòu)。

1、空氣聲隔音材料

成分構(gòu)成：凡是能用來(lái)阻斷噪音的材料，統(tǒng)稱(chēng)為隔音材料。隔音材料五花八門(mén)，日常人們比較常見(jiàn)的有實(shí)心磚塊、鋼筋混泥土墻、木版、石膏板、鐵板、隔音氈、纖維板等等。嚴(yán)格意義上說(shuō)，幾乎所有的材料都具有隔音作用，其區(qū)別就是不同材料間隔音量的大小不同而已。同一種材料，由于面密度不同，其隔音量存在比較大的變化。隔音量遵循質(zhì)量定律原則，就是隔音材料的單位密集面密度越大，隔音量就越大，面密度與隔音量成正比關(guān)系。類(lèi)型：?jiǎn)螌觿蛸|(zhì)密實(shí)墻的空氣聲隔絕雙層勻質(zhì)密實(shí)墻的空氣聲隔絕輕型墻體的空氣聲隔絕門(mén)窗隔聲組合墻的隔聲墻

建筑構(gòu)件隔聲的一般規(guī)律

(1)質(zhì)量定律

（3-27）

式中R——隔聲量，dB]

m——墻體的單位面積質(zhì)量，kg／m2；

f——入射聲波的頻率，Hz。

式(3-27)說(shuō)明，墻體單位面積的質(zhì)量越大，隔聲效果越好。單位面積的質(zhì)量每增加一倍，隔聲量增加6dB。這一規(guī)律稱(chēng)為“質(zhì)量定律”。從上式還可以看出，入射聲波的頻率每增加一倍，隔聲量也增加6dB。

(2)吻合效應(yīng)

入射聲波的波長(zhǎng)與墻體固有彎曲波的波長(zhǎng)相吻合而產(chǎn)生共振，致使構(gòu)件對(duì)該頻率聲波的隔聲能力大大降低的現(xiàn)象，稱(chēng)為吻合效應(yīng)。吻合效應(yīng)發(fā)生時(shí)，使入射聲能大量透射到另一側(cè)，墻體隔聲性能下降，應(yīng)設(shè)法避免。

目前常用的隔墻材料和構(gòu)件主要有5大類(lèi)，它們的隔音狀況大體如下：（1）．混凝土墻

200mm以上厚度的現(xiàn)澆實(shí)心鋼筋混凝土墻的隔音量與240mm粘土磚墻的隔音量接近，150～180mm厚混凝土墻的隔音量約為47～48dB，但面密度200kg/m2的鋼筋混凝土多孔板，隔音量在45dB以下.（2）．砌塊墻砌塊品種較多，按功能劃分有承重和非承重砌塊。常用砌塊主要有陶粒、粉煤灰、爐渣、砂石等混凝土空心和實(shí)心砌塊；石膏、硅酸鈣等砌塊。砌塊墻的隔音量隨著墻體的重量厚度的不同而不同。面密度與粘土磚墻相近的承重砌塊墻，其隔音性能與粘土磚墻也大體相接近.水泥砂漿抹灰輕質(zhì)砌塊填充隔墻的隔音性能，在很大程度上取決于墻體表面抹灰層的厚度.兩面各抹15mm～20mm厚水泥砂漿后的隔音量約為43～48dB，面密度小于80kg/m2的輕質(zhì)砌塊墻的隔音量通常在40dB以下.（3）．條板墻砌筑隔墻的條板通常厚度為60mm～120mm，面密度一般小于80kg/m2，具備質(zhì)輕、施工方便等優(yōu)點(diǎn).條板墻可再細(xì)劃為兩個(gè)分類(lèi)：一類(lèi)是用無(wú)機(jī)膠凝材料與集料制成的實(shí)心或多孔條板，如（增強(qiáng)）輕集料混凝土條板、蒸壓加氣混凝土條板、鋼絲網(wǎng)陶?；炷翖l板、石膏條板等，這類(lèi)單層輕質(zhì)條板墻的隔音量通常在32～40dB之間；另一類(lèi)是由密實(shí)面層材料與輕質(zhì)芯材在生產(chǎn)廠預(yù)復(fù)合成的預(yù)制夾芯條板，如混凝土巖棉或聚苯夾芯條板、纖維水泥板輕質(zhì)夾芯板等。預(yù)制夾芯條板墻的隔音量通常在35～44dB之間.

(4)．薄板復(fù)合墻薄板復(fù)合墻是在施工現(xiàn)場(chǎng)將薄板固定在龍骨的兩側(cè)而構(gòu)成的輕質(zhì)墻體。薄板的厚度一般在6mm-12mm，薄板用作墻體面層板，墻龍骨之間填充巖棉或玻璃棉。薄板品種有紙面石膏板、纖維石膏板、纖維水泥板、硅鈣板、鈣鎂板等.薄板本身隔音量并不高，單層板的隔音量在26～30dB之間，而它們和輕鋼龍骨、巖棉（或玻璃棉）組成的雙層中空填棉復(fù)合墻體，卻能獲得較好的隔音效果.它們的隔音量通常在40～49dB之間.增加薄板層數(shù)，墻的隔音量可大于50dB.

(5)．現(xiàn)場(chǎng)噴水泥砂漿面層的芯材板墻該類(lèi)隔墻是在施工現(xiàn)場(chǎng)安裝成品芯材板后，再在芯材板兩面噴復(fù)水泥砂漿面層。常用芯材板有鋼絲網(wǎng)架聚苯板、鋼絲網(wǎng)架巖棉板、塑料中空內(nèi)模板。這類(lèi)墻體的隔音量與芯材類(lèi)型及水泥砂漿面層厚度有關(guān)，它們的隔音量通常在35～42dB之間.隔聲氈吸聲構(gòu)件消聲彎頭通風(fēng)隔聲窗橡塑隔音棉隔音玻璃棉板布藝吸聲材料2、撞擊聲隔音材料_樓板隔音材料

簡(jiǎn)介:把建筑樓板撞擊噪音及空氣傳播噪音隔絕、隔斷、分離的一種材料、構(gòu)件或結(jié)構(gòu)，稱(chēng)之為樓板隔音材料。樓板隔音材料一側(cè)的入射聲能與另一側(cè)的透射聲能相關(guān)的分貝數(shù)就是材料的隔音量，為方便表達(dá)，通常以符號(hào)R（dB）表示。隔音材料材質(zhì)密實(shí)無(wú)孔隙或縫隙，有足夠的反彈量，壓縮量。由于樓板隔音材料密實(shí)，難于吸收和透過(guò)聲能而反射能強(qiáng)，所以它的吸音性能差。樓板隔音材料可使透射聲能衰減到入射聲能的10-3～10-4或更小。成分：主要由發(fā)泡材料構(gòu)成，材料質(zhì)輕、超薄、柔軟、拉伸強(qiáng)度大，黑色飾面，卷材包裝.材料設(shè)計(jì)充分考慮到樓上的腳步、說(shuō)話(huà)等聲音所涉及的頻率范圍寬。僅使用單純的吸音材料或隔音材料難以達(dá)到理想的效果。同時(shí)根據(jù)聲波的傳播特性（聲波在通過(guò)不同密度的材料時(shí)都會(huì)產(chǎn)生反射，透射）。可以有效的隔絕聲音的傳播路徑，同時(shí)能有效地避免回響聲的產(chǎn)生。保護(hù)我們的生活空間不受噪聲的干擾。采用創(chuàng)新性的原材料及生產(chǎn)工藝，解決了傳統(tǒng)的浮筑樓板隔音材料如軟木板、甘蔗板、玻璃棉板、巖棉板等存在的吸潮、腐爛、生蟲(chóng)以及造價(jià)高等缺點(diǎn)，為現(xiàn)代建筑浮筑樓板隔音系統(tǒng)提供了最佳解決方案，是一種造價(jià)較低、適合大規(guī)模應(yīng)用的浮筑樓板隔音材料，適用于一般多層住宅、商務(wù)樓、設(shè)備機(jī)房、頂棚樓板串音場(chǎng)所。常見(jiàn)樓板隔音材料

樓板隔音材料樓板隔音材料安裝簡(jiǎn)圖吊頂隔聲材料的安裝隔音木板天花板隔音材料樓板隔音材料隔音材料和吸音材料的區(qū)別材料吸音著眼于聲源一側(cè)反射聲能的大小，目標(biāo)是反射聲能要小。吸音材料對(duì)入射聲能的衰減吸收，一般只有十分之幾，因此，其吸音能力即吸音系數(shù)可以用小數(shù)表示。材料隔音著眼于入射聲源另一側(cè)的透射聲能的大小，目標(biāo)是透射聲能要小。隔音材料可使透射聲能衰減到入射聲能的10-3～10-4或更小，為方便表達(dá),其隔音量用分貝的計(jì)量方法表示。建筑物理

聲學(xué)調(diào)研報(bào)告2

——廣州歌劇院聲學(xué)分析

建筑091

汪海濤

090603114

聲學(xué)設(shè)計(jì)全球首創(chuàng)簡(jiǎn)介：廣州歌劇院總建筑面積約70000平方米，最大長(zhǎng)度約120米，最大高度43米。整個(gè)歌劇院包括大劇場(chǎng)36400平方米、多功能劇場(chǎng)7400平方米、其它配套建筑26100平方米，總占地面積約42000平方米。其中，“大礫石”是1800座的大劇場(chǎng)和錄音棚、藝術(shù)展覽廳等，“小礫石”則是400座的多功能劇場(chǎng)等。三層平面圖四層平面圖

廣州歌劇院總建筑面積約7萬(wàn)平方米,其核心部分俗稱(chēng)“大石頭和小石頭”:“大礫石”是1800座的大劇場(chǎng)和錄音棚、藝術(shù)展覽廳,面積約為36400平方米；“小礫石”則是400座的多功能劇場(chǎng),面積約7400平方米。其他配套建筑約占26100平方米。負(fù)責(zé)舞臺(tái)機(jī)械及燈光音響設(shè)計(jì)的團(tuán)隊(duì)為國(guó)家大劇院原班人馬。內(nèi)部聲學(xué)設(shè)計(jì)則根據(jù)馬歇爾大師的獨(dú)特研究采用“雙手環(huán)抱”式看臺(tái),此項(xiàng)設(shè)計(jì)為全球首創(chuàng)。

從示意圖來(lái)看,廣州歌劇院的觀眾廳采用多邊形設(shè)計(jì),樂(lè)池為“倒八字形”,有利于增加臺(tái)上演員和樂(lè)池演奏者的溝通。而所謂“雙手環(huán)抱”,是指觀眾席看臺(tái)兩側(cè)的延伸部分和樓座挑臺(tái)交錯(cuò)重疊,從舞臺(tái)角度看來(lái),猶如迎面伸來(lái)的兩只手臂。據(jù)介紹,此種設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于內(nèi)墻的形狀和角度有利于提供側(cè)向反射聲,同時(shí)避免回聲的干擾,從而使得混響音色既優(yōu)美又清晰。

五層平面圖六層平面圖混響時(shí)間：擔(dān)綱廣州歌劇院內(nèi)部聲學(xué)設(shè)計(jì)的是全球頂級(jí)聲學(xué)大師、迄今唯一仍活躍在設(shè)計(jì)界的聲學(xué)界最高獎(jiǎng)“塞賓獎(jiǎng)”得主——馬歇爾。經(jīng)測(cè)試，廣州歌劇院的混響時(shí)間為1.6秒。一般話(huà)劇演出或報(bào)告廳的理想混響時(shí)間是1秒，純交響樂(lè)演奏的理想時(shí)間是2秒，而歌劇院的聲效即要達(dá)到讓觀眾要聽(tīng)得清楚演唱歌詞，又要保證伴奏音樂(lè)優(yōu)美，所以定位在1.6秒。專(zhuān)家評(píng)價(jià)，歌劇院的聲學(xué)條件達(dá)到國(guó)際一流歌劇院的水準(zhǔn)。吸聲降噪：座椅翻轉(zhuǎn)聽(tīng)不到噪音化妝間與表演區(qū)及排練區(qū)區(qū)分明確、