建筑声学复习要点

第3.1章 建筑声学基本知识

一、声音的基本性质

人耳可听到的声波频率范围是20-20000Hz。

将声音的频率范围划分为若干个区段，称频带。

声学设计和测量中常用倍频带和1/3倍频带。

倍频带的常用频率有8个： 63、125、250、500、1000、2000、4000、8000Hz。

声波在传播过程中会发生反射、绕射、干涉现象。

二、声音的计量

声功率W：声源在单位时间内向外辐射的声能。

声强I：单位时间，垂直于声波传播方向上单位面积通过的声能。

声压p：介质有无声波传播时压强的改变量。

级的概念，声压级Lp 20lgp/p0；声强级LI 10lgI/I0；声功率级 LW 10lgW/W0；几个等声压级的叠加Lp 20lgp。两个等声压级叠加时，总声压级比一个声压级增加 10lgnp03dB。

三、声音的频谱和声源的指向性

声音的频谱表示声音各组成频率的声压级分布。声音分纯音、复音和复合音。

声源的指向性指声源辐射声音强度的空间分布。频率越高、声源尺寸比辐射波长大得越多，声源的指向性越强。声源因其尺寸与波长之比可分为点、线和面声源。

四、人的主观听觉特性

时差效应，即哈斯效应，直达声到达后50ms以内到达的反射声会加强直达声，直达声到达后50ms后到达的“强”反射声会产生“回声”。

听觉定位，即双耳听闻效应，人可以根据声波到达双耳时的时间差、强度差和相位差，

判断声源方位和远近，进行声像定位。

掩蔽效应，人耳对一个声音的灵敏度因另一个声音的存在而降低的现象。

响度级：以1000Hz纯音的声压级作基准，则听起来和它同样响的其他频率的纯音的各

自声压级构成一条曲线叫“等响曲线”。1000Hz纯音的声压级数值就是待测声音的响度级。

对于复合音，响度级要通过计算或用声级计测量得到。声级计中设有A、B、C计权网

络，其中A计权网络参考40 phon等响曲线，对500Hz以下的低频声衰减很大，以模拟人耳对低频不敏感的特性。要使人耳的主观听闻的响度增加一倍，声压级要增加10dB。

声音的三要素：声强、音调、音色。

五、自由声场与室内声场

自由场中点声源声压级，Lp LW 10lg1，或r LW 20lgr 11Lp2 Lp1 20lg224 rr1。，与声源的距离增加一倍，声压级降低6dB；线声源情况下为3dB；交通声源为4dB（点6线3交通4）。

六、混响时间及计算公式

混响是指室内的声源停止发声后，在声场中还存在着来自各界面迟到的反射声形成的“声残留”现象。当室内声场达到稳态，声源停止发声后，声压级衰减60dB所经历的时间就是混响时间。赛宾公式 T60 0.161V（ 0.2时）；依林公式 T 60 0.161V

七、室内稳态声压级

Q4Lp10(l ) ，且 R室内稳态声压级 LW g S R4 r1 八、房间的共振和共振频率不同共振方式的共振频率相同时，出现共振频率的重叠现象，称为共振频率的简并。在简并的共振频率范围内的声音会被大大地加强，导致原有的声音出现失真，产生“声染色”。

房间的三个尺度不相等或不成整数倍，能减少房间的共振，音质好。

第3.2章 材料的声学特性

一、吸声系数

工程上通常用六个倍频带中心频率下的吸声系数表示某种材料或结构的吸声频率特性。

多用混响室法来测量无规入射的吸声系数。

二、多孔吸声材料和吸声构造

多孔材料中有大量的内外相连的微小间隙和通道。入射声波进入多孔材料的微孔，引起

微孔中空气的振动，由于材料的摩擦阻力和空气的粘滞阻力，使一部分声能耗散为热能。中、高频声波的吸声效果良好。

增加多孔吸声材料的厚度、容重、背后空气层，均有利于中、低频声的吸收。

三、薄膜、薄板共振吸声结构

薄膜吸声构造作为中、低频范围的吸声材料，薄板构造作为低频吸声结构。

四、空腔共振吸声构造

亥姆霍兹共振器、穿孔板等。入射波的频率与共振器的固有频率一致时，孔颈中的空气柱由于共振而剧烈振动并与孔壁摩擦而消耗声能。

穿孔板的吸声特性取决于板厚、孔径，孔距、空气层厚度以及底层材料。穿孔板吸声频率在中频段，板后填充多孔吸声材料会使共振频率向低频段方向移动，并提高高频吸声效果。

五、其他吸声构造

空间吸声体、吸声尖劈（吸声系数0.99以上）、幕帘、洞口、人和家具等。

六、空气声隔绝 隔声量

表示构件对空气声的隔绝能力。R 10lg1（ 10 R/10），计算组合墙的隔声量。

常用6个倍频带的隔声量表示某构件的隔声性能，称为构件的隔声频率特性曲线。隔声性能的单一指标有计权隔声量。住宅、教室间隔墙和楼板的隔声量不小于40dB。

单层匀质墙的隔声量R 20lgm 20lgf 48。单位面积的质量每增加一倍，隔声量增加6dB，这一规律称为“质量定律”。入射声波的波长与墙体固有弯曲波的波长相吻合而产生共振，致使构件对该频率的声波的隔声能力大大降低的现象，称为“吻合效应”。采用硬而厚或软而薄的板使吻合效应的频率控制在100 ~ 2500Hz以外。

双层墙的隔声量等于两侧单层墙的隔声量加上空气层的附加隔声量。空气间层的厚度一般为8-12cm。双层墙之间的应采用弹性连接，且两层墙应具有不同的面密度或厚度来避免吻合谷。当入射声频率f >f0时，双层墙的隔声量才有明显地提高。

提高轻型墙体隔声量的措施有：多层复合、双墙分立、薄板叠合、弹性联结、加填吸声材料、增加结构阻尼。

提高门的隔声能力措施：门的周边密封处理、厚重或多层复合门扇、设置声闸。

提高窗的隔声能力措施：多层玻璃窗、双层玻璃不平行设置、窗框周边吸声和密封处理。

房间的吸声降噪量 Lp Lp1 Lp2 R 10lgAS

七、撞击声的隔绝

住宅楼板的`计权标准化撞击声压级不应大于75dB。

撞击声隔绝的措施：楼板表面铺设弹性面层、楼板面层和结构层间铺设弹性垫层、楼板下做弹性吊顶。

　第3.3章 噪声控制

　一、噪声评价指标

声级 LA 用于稳态噪声的测量、等效连续声级 Leq 用以测量起伏噪声、累计分布声级 LN。

用于对交通噪声的评价（背景噪声L90，中值噪声L50，峰值噪声L10 ）、噪声评价曲线 NR。

二、噪声允许标准

工业企业卫生标准规定，企业按每天工作8小时，允许噪声为90dB。

住宅建筑卧室、书房，学校建筑中的一般教室允许噪声级不高于45dB。

　三、噪声控制措施

噪声控制原则：① 降低声源的噪声。改进设备，声源处吸声、隔声、减振等技术措施。

② 在噪声传播途径中控制。噪声源远离、城市防噪规划与建筑平剖面设计、吸声减噪、隔声屏障、管道消声。③ 对声源接受者采取保护措施。佩带耳塞、减小暴露时间。

城市噪声的控制：噪声管理和控制法规；从城市规划和总体布局方面控制人口和建立合

理的城市功能分区；进行交通道路控制，改善道路设施，限制车速和车辆。

　四、室内吸声减噪

在室内界面上布置吸声材料或悬挂空间吸声体，使反射声减弱，从而降低接受处的噪音级，这种利用吸声原理降低噪声的方法就是吸声减噪。吸声减噪只能降低混响声能，对直达声无效。减噪量 Lp 10lgA2/A1

　五、隔声构件降噪

隔声屏障用来遮挡声源和接受点之间的直达声。在屏障后形成“声影区”，对刺耳的高频最为有效，低频声不明显。朝向声源的一侧铺设吸声材料或靠近声源安装隔声屏提高减噪效果。

　六、管道消声

消声器的种类有阻性、抗性、阻抗复合性。

七、设备隔振

在振源和围护结构间应设置减振装置加以隔绝。提高减振效率就要降低减振系统的共振频率，可通过增加系统的质量来得到。

第3.4章 室内音质设计

音质设计所遵循的原则：低噪音、足够响度、足够近次反射声、最佳混响、无声缺陷。

音质设计任务归结为：容积的确定、体形的设计、混响设计、电声系统配置等。

一、音质评价标准

主观评价标准：语言声要求具有合适的响度、高的清晰度和可懂度、频率不失真；音乐声要求具有适当的响度、高的明晰度、足够的丰满度、良好的空间感、音色不失真。

客观评价指标：声压级、混响时间RT及其频率特性（要求平直或低频略升）、语言的清晰度和音乐的明晰度（评价反射声的时间分布特点）、早期侧向能量因子（评价反射声的空间分布特点）

二、厅堂容积的确定

根据大厅的规模和用途来确定厅堂的容积。应保证有足够的响度与合适的混响时间。

各类厅堂推荐的每座容积：音乐厅8-10 m3/座、歌剧院 4.5-7 m3/座、戏曲与话剧3.5-5.5m3/座、多功能厅堂3.5-5.5 m3/座、讲演厅及大教室3-5 m3/座、电影院3.5-5.5 m3/座。

　三、厅堂体形设计

体型设计的五项原则：①保证直达声到达每个观众。控制大厅的纵向长度，观众席最好

在声源的140°范围内，地面陡坡设计。②保证近次反射声的良好分布。平剖面形状，尤其是利用舞台附近各界面和顶棚提供尽可能多的近次反射声。③争取充分的扩散反射。在界面上交错布置吸声材料或布置扩散构件可使声能扩散。④防止产生回声和其它声缺陷。采取合适的房间比例，或不规则体型以及吸声扩散处理来克服声共振现象，对引起声聚焦的凹曲面顶棚或墙面做吸声或扩散处理，对产生回声的后墙、后部天花、挑台拦板布置吸声材料、扩散处理或改变倾角以避免回声，控制挑台的进深和高度比来防止声影。⑤ 合理利用舞台反射板。提高听众席内的声能密度和加强演员间的相互听闻。

　四、混响设计

混响设计是使室内具有和使用要求相适用的混响时间及其频率特性，取得丰满度和清晰度的平衡。不同厅堂推荐的中频满场混响时间。

混响时间频率特性：音乐用房低频的低音比是1.2-1.3，中高频平直；语言用房各频率混响时间相同。

各类厅堂推荐的混响时间及频率特性：音乐厅1.8-2.2s，1-1.35、歌剧院/话剧戏剧院

1.3-1.6s/1.1-1.4s，1-1.2，、多功能厅1.1-1.4s，1-1.2（可调吸声结构）、电影院0.9-1.1s/0.6-1.0s，1-1.3、体育馆1.2-1.9s（吸声顶棚或空间吸声体）， 1-1.3、教室0.8-1.0s，1。

　五、电声设计

基本扩声系统的组成：传声器、功率放大器和扬声器。

扩声系统的要求：足够宽的频响；足够的频率输出；大厅声压分布均匀；良好的声源方位感并使声像协调；控制声反馈和避免回声、颤声的干扰。 扬声器的布置方式：集中式、分散式和混合式。