第五讲 建筑与声学讲义教材

噪音在楼层间的分布与周围环境关系密切． 楼周围是否有高强度噪声源？ 是否有高架桥？ 楼前是否有障碍物？ 邻近噪声源与住宅楼之间相对位置关系如何？……．
这些都会影响噪音在楼层间的分布．如果高层建筑前有障碍物，根 据直达声的原理，较高楼层的声音一定大于它以下楼层的声音．噪 音在两栋楼之间形成反射音，产生加成效果，增加原有的音量．
混
混响时间(T60)：自声源停止发声后，室内声能减少到原来的百万 分之一所需的时间，或者说声压级降低60dB所需的时间．
响 不同用途的厅堂，最佳混响时间也பைடு நூலகம்相同．所谓最佳混响时间是
指满座时的混响时间．
对讲演厅来说，混响时间不能太长，也不能太短，太短则响度不 够，也听不清楚．最佳混响时间约为1秒．
音乐厅和剧场的最佳混响时间比讲演厅要长些，而且因情况不同 而不同．高级的音乐厅或剧场，为了满足不同的要求，需要人工 调节混响时间． 处理好不同建筑物的声响效果，取得好的音质，这是一门很重要 的学问，叫做建筑声学．
建筑物空气声隔声的能力取决于墙或间壁(隔断)的隔声量．基本定 律是质量定律，即墙或间壁的隔声量与它的面密度的对数成正 比．现代建筑由于广泛采用轻质材料和轻型结构，减弱了对空气声 隔声的能力，因此又发展出双层墙体结构和多层复合墙板，以满足 隔声的要求．
在建筑物中实现固体声隔声，相对地说要困难些．采用一般的隔振 方法，如采用不连续结构，施工比较复杂，对于要求有高度整体性 的现代建筑尤其是这样．人在楼板上走动或移动物件时产生撞击声， 直接对楼层间造成噪声干扰．可用标准打击器撞击楼板，在楼下测 定声压级值．声压级值越大，表示楼板隔绝撞击声的性能越差．
第五讲 建筑与声学
同一场交响乐演出，有的票要卖上千元，有的票则只需要几十 元．你知道音乐会票价天壤之别的真正原因是什么吗？ 不使用话筒，演员将如何面对1400名观众进行独唱演出？莫非 她是天生的“铁嗓钢喉”？ 选择高层住宅，一定是楼层越高受噪声污染越轻吗？
§5.1 导言
§5.2 混响
§5.3 建筑声学
改善建筑物的声环境，必须加强基础研究、技术措施和组织管理措 施，虽然重点应放在声源上，但是改变声源往往较为困难甚至不可 能，因此要更多地注意传播途径和接收条件．各种控制技术都涉及 经济问题，因此必须同有关的各种专业合作进行综合研究，以获得 最佳的技术效果和经济效益．
由于室内声学同建筑空间的体积、形状和室内表面处理都有密切关 系，因此室内声学设计必须从建筑的观点确定方案．取得良好的声 学功能和建筑艺术的高度统一的效果，这是声学家和建筑师进行合 作的共同目标．
电声设备：在大型厅堂建筑中，往往采用电声设备以增强自然声和 提高直达声的均匀程度，还可以在电路中采用人工延迟、人工混响 等措施以提高音质效果．室内扩声是大型厅堂音质设计必不可少的 一个方面，因此，现代扩声技术已成为室内声学的一个组成部分．
环境噪声：即使有良好的室内音质设计，若受到噪声的严重干扰， 也将难以获得良好的室内听闻条件．为保证建筑物的使用功能，保 证人们正常生活和工作条件，也必须减弱噪声的影响．因此，控制 建筑环境噪声，保证建筑物内部达到一定的安静标准，是建筑声学 的另一个重要方面．
扩散箱 木质的反射体，镶嵌于音乐厅两侧的墙面上，它们可 以将舞台上传来的声音扩散开，均匀地分布到观众席 中．显著地提升音乐的音质、音色以及声音的层次 感．
从舞台上发出的声音，经过这些设施的扩散和反射，在音乐厅均匀 地传播，使得所有观众都能清楚地欣赏音乐．可问题也就随之而来， 为什么中间地带的座位还比其他座位贵出很多呢？
➢音乐厅里还有混响．即声音经过音乐厅多次反射，从不同角 度、以不同时间到达人耳，并逐渐衰减．反射声混合在一 起，形成了人耳不能分辨具体音节的混响．混响的时间越 长，声音就有层次感．这些声学现象使得音乐厅提供给了观 众任何电子音响设备都无法比拟的艺术享受．
高层住宅中声音的秘密
假如到你购买新房的那一天，为了尽可能少的受到噪音的骚扰， 你觉得是高层好还是低层好？
➢经过反射和扩散后声音都向着音乐厅的中央汇聚，在这里形 成非常好的包围感和环绕效果．
➢在音乐厅中心地带的位子上，观众可以清楚地听出不同乐器 的位置关系，感受到交响乐队的整体感．
➢中间的位置和指挥的诠释角度乃至作曲家的创作角度是基本 一致的，得到的艺术享受也是最丰富的．
➢高规格专业音乐厅里所有的音乐演奏和人声演唱都是不借助 话筒和扩音设备的．它提供给欣赏者的是一个真实乐器和人 声的环境，没有经过任何电子设备的加工和扭曲，显得格外 真实自然优美动听．
在噪声控制中，首先要降低噪声源的声辐射强度，其次是控制噪声 的传播，再次是采取个人防护措施．噪声按传播途径可分为两种： 一是由空气传播的噪声，即空气声；一是由建筑结构传播的机械振 动所辐射的噪声，即固体声．空气声因传播过程的衰减和设置隔墙 而大大减弱；固体声由于建筑材料对声能的衰减作用很小，可传播 得较远，通常采用分离式构件或弹性联接等措施来减弱其传播．
声
性，避免音质缺陷．
学
统计声学方法：从能量的角度，研究在连续声源激发下声能
密度的增长、稳定和衰减过程(即混响过程)，并给混响时间以
确切的定义，使主观评价标准和声学客观量结合起来，为室
内声学设计提供科学依据．
波动声学方法：当室内几何尺寸与声波波长可比时，易出现 共振现象，可用该方法研究室内声的简正振动方式和产生条 件，以提高小空间内声场的均匀性和频谱特性．
建筑声学是研究建筑中声学环境问题的科学．
主要研究范畴：室内音质和建筑环境的噪声控制．
基本任务：研究室内声波传输的物理条件和声学处理方法，以保 证室内具有良好听闻条件；研究控制建筑物内部和外部一定空间 内的噪声干扰和危害．
室内声学的研究方法：有几何声学方法、统计声学方法和波动声
建 学方法．
筑
几何声学方法：当室内几何尺寸比声波波长大得多时，可用 该方法研究早期反射声分布以加强直达声，提高声场的均匀
音乐厅 导言
高层住宅中声音的秘密
反射板 垂挂于舞台正上方，可以根据不同演出的需求，对它 们的悬挂高度和反射角度进行调节．既能防止声音从 舞台上空散失掉，又能对声音进行反射，把声音更多 地投射到观众席中，保证观众席音量的充足和声音的 清晰．
反射体 镶嵌于二楼的后墙，这里是整个音乐厅距离舞台最远 的位置．从舞台传来的声音通过反射体，把声音向二 楼的观众席反射，使得音乐厅中后部座位音量得到提 升．
噪声干扰，除与噪声强度有关外，还与噪声的频谱、持续时间、重 复出现次数以及人的听觉特性、心理、生理等因素有关．控制噪声 就是按照实际需要和可能，将噪声控制在某一适当范围内，其所容 许的最高噪声标准称为容许噪声级，即噪声容许标准．对于不同用 途的建筑物，有不同建筑噪声容许标准：如对工业建筑主要是为保 护人体健康而制定的卫生标准；而对学习和生活环境则要保证达到 一定的安静标准．
室内声学设计：内容包括体型和容积的选择，最佳混响时间及其频 率特性的选择和确定，吸声材料的组合布置和设计适当的反射面， 以合理地组织近次反射声等．
声学设计要考虑到两个方面：一方面要加强声音传播途径中 有效的声反射，使声能在建筑空间内均匀分布和扩散，应保 证各处观众席都有适当的响度．另一方面要采用各种吸声材 料和吸声结构，以控制混响时间和规定的频率特性，防止回 声和声能集中等现象．
选方原则
要根据住宅所处环境确定噪音在楼层间的分布，选择合适的楼层． 楼层选好后，如何使室内受噪声影响更小呢？ 双层玻璃，厚窗帘，屋里放上绿色植物，轻柔的背景声．
声波在室内传播时，要被墙壁、天花板、地板等障碍物反射，每 反射一次都要被障碍物吸收一些．这样，当声源停止发声后，声 波在室内要经过多次反射和吸收，最后才消失，我们就感觉到声 源停止发声后声音还继续一段时间．这种现象叫做混响．通常用 混响时间对混响现象进行定量描述．混响时间的长短是音乐厅、 剧院、礼堂等建筑物的重要声学特性．
主观评价：处理室内音质一方面要了解室内空间体型、所选用的材 料对声场的影响；还要考虑室内声场声学参数与主观听闻效果的关 系，即音质的主观评价．可以说确定室内音质的好坏，最终还在于 听众的主观感受．由于听众的个人感受和鉴赏力的不同，在主观评 价方面的非一致性是这门学科的特点之一．因此，建筑声学测量作 为研究、探索声学参数与听众主观感觉的相关性，以及室内声信号 主观感觉与室内音质标准相互关系的手段，也是室内声学的一个重 要内容．
控制楼板撞击声的主要方法是在楼板面层上或地面板与承重楼板之 间设置弹性层，特别是在楼板上铺设弹性面层，是隔绝撞击声的简 便有效的措施．在工业建筑物中，隔声间或隔声罩已成为广泛采用 的降低设备噪声的手段．
建筑设备隔振的主要措施是在机械设备下面设置隔振器，以减弱振 动．目前，隔振器已由逐个设计发展成为定型产品．