第一讲建筑声环境概述

(2) 噪声的防止与治理 噪声的标准、规划阶段如何避免噪声、出 现噪声如何解决，交通噪声如何控制？ 实例： 1）飞机噪声和交通噪声干扰问题。 2）教师住宅受交通噪声影响，教师选房问 题。 3）噪声扰民问题。 4）交通隔声屏障问题。
(3) • • •
其他 电声。 模型声学测定。 声学测量： 声音本身性质的测定、房间声学的测定、 材料声学性质的测定。 • 声学实验室的设计研究。 • 计算机模拟。
设计良好的 维也纳音乐厅 北大纪念堂、人大会堂 （小礼堂） 首都剧场
设计不好或完全没有考虑 声学的 中央音乐学院音乐厅（已 重建） 清华大礼堂（已部分改建） 石家庄铁道学院礼堂
泉州文化教育局的影剧院设计问题 石狮市某舞厅的建设问题
2.建筑声环境设计和研究的内容 2.1设计内容
声环境设计围绕着人的感受，在建筑设计中做到： (1)如何保证一类的声音听清听好——音质设计。 主要是音乐厅、剧院、礼堂、报告厅、多功能厅、 电影院等。 设计得OK:音质丰满、浑厚、有感染力、为演出 和集会创造良好效果。 设计得不OK:嘈杂、声音或干瘪或浑浊，听不清、 听不好、听不见。
3. 建筑声学发展简史
古罗马的露天剧场: 露天剧场存在的问题是： （1）露天状态下，声能下降很快。 （2）相当大的声能被观众吸收 （3）噪声干扰。 解决方法：加声反射罩；控制演出时 周围的噪声干扰。
中世纪教堂建筑 自从罗马帝国被推翻后，中世纪 建造的唯一厅堂就是教堂。中世纪 的室内声学知识主要来源于经验， 科学的成分很少。教堂的声学环境 的特点是音质特别丰满，混响时间 很长，可懂度很差。
总图
二二号楼空调设备
五号楼空调设备
浔兴蓝球训练馆
篮球馆内平均混响时间的频率特性分布
14 12 混响时间 混响时间T(s) 10 8 6 4 2 0 63 125 250 500 1000 2000 声音频率（Hz） 4000 8000
声源测点1 声源测点3 声源测点4
• 有时，一类也会转换成二类，如邻居的 歌声、别人之间的甜言蜜语、以及应该 听见听清而听不见、听不清的交谈等。
在历史上,由于掌握的声学知识不够或是不懂, 造成设计失误和重大经济损失的事例很多: 1962年9月23日开幕的纽约林肯中心爱乐音乐 厅, 为了对此厅进行有效的声学设计，白瑞纳 克博士对世界上已有的54座著名音乐建筑进行 了系统调研，并著有《音乐、声学和建筑》一 书，却在音质方面遭到前所未有的失败。 经多次改装, 后于1976年10月19日再次落 成，成为音乐厅建筑史上最悲惨的实例。据最 近消息，其演奏空间仍在进行小范围改造。
十五世纪的剧场
十五世纪后，欧洲建了很多剧场，有些剧场的 观众容量很大。如意大利维琴察，由帕拉帝迪奥设 计的奥林匹克剧院，建于1579~1584，有3000个 座位。又如1618年由亚历迪奥设计的意大利帕尔 马市的法内斯剧场，可容纳观众2500人。 从掌握的资料来看，虽然这个时代的建筑师 几乎没有任何室内声学知识，但这个时代建造的几 座剧院和其他厅堂没有发现任何显著的音质缺陷。 主要的原因是由于观众的吸声和剧场内华丽的表面 装饰起到了扩散作用，使剧场的混响时间控制比较 合理，声能分布也比较均匀。
厅堂声学设计理论的出现---赛宾公式
从十九世纪开始，在维也纳、莱比锡、格 拉斯哥和巴塞尔等城市，都建造了一些供演出 的音乐厅。这些十九世纪建造的音乐厅已反映 出声学上的丰硕成果，直到今天仍然有参考价 值。 到二十世纪，赛宾（Wallace Clement Sabine，1868-1919）（哈佛大学物理学家、 助教） 在1898年第一个提出对厅堂物理性质 作定量化计算的公式——混响时间公式，并确 立了近代厅堂声学理论，从此，厅堂音质设计 的经验主义时代结束了。
• 赛宾在28岁时被指派改善哈佛福 格艺术博物馆（Fogg Art Museum）内半圆形报告厅的不佳 音响效果，通过大量艰苦的测量 和与附近音质较好的塞德斯剧场 （Sander Theater）的比较分析， 他发现，当声源停止发声后，声 能的衰减率有重要的意义。
• 他曾对厅内一声源（管风琴）停止发声后， 声音衰减到刚刚听不到的水平时的时间进 行了测定，并定义此过程为“混响时间”， 这一时间是房间容积和室内吸声量的函数。 1898年，赛宾受邀出任新波士顿交响音乐 厅声学顾问，为此，他分析了大量实测资 料，终于得出了混响曲线的数学表达式， 即著名的混响时间公式。这一公式被首次 应用于波士顿交响音乐厅的设计，获得了 巨大成功。至今，混响时间仍然是厅堂设 计中最主要的声学指标之一。
17世纪的马蹄形歌剧院
从十五世纪修建的一些剧院发展到 十七世纪，出现了马蹄形歌剧院。这种 歌剧院有较大的舞台和舞台建筑，以及 环形包厢或台阶式座位，排列至接近顶 棚。这种剧院的特点是利用观众坐席大 面积吸收声音，使混响时间比较短，这 种声学环境适合于轻松愉快的意大利歌 剧演出。
•
在理论研究方面，十七世纪开始有人研 究室内声学。十七世纪的阿．柯切尔所著 的《声响》，最早介绍了室内声学现象， 并论述了早期的声学经验和实践。十九世 纪初，德国人E.F.弗里德利科察拉迪所著的 《声学》一书中，致力于解释有关混响的 现象。
声音分两类
• 声音是人类行为中重要的组成部分，凡是 人们可以听到的声音都属于声环境范畴； 例如谈话、鸟鸣、音乐、泉水叮咚、歌声 等；但也能听到吵闹、机器轰鸣、车辆的 轰鸣等噪声。 • 从人的感受上,声音分两类： • 一类：舒服的，喜欢的。如音乐、歌唱、 生活中的交谈等。 二类：不舒服的，讨厌的。如噪声、爆炸 声、刺耳的啸叫声等。
• 巴乔（1980）和巴隆： • 侧向能量因子LEF=早期侧向声能与早期总 声能之比。
IACC两耳互相关函数 IACC两耳互相关函数
日本声学家安藤四一（Y. Ando）教授在70 年代做了一系列模拟双耳接收的“内耳互相关” 实验研究，实验表明音质与反射声的水平方向 分布有关。 布朗（M. Barron）在近20年来对不同方向、 不同强度、不同时延的反射声的听感进行了长 期研究，得到实验结论为：过高声级和过短延 时的反射声会产生声像漂移（这与哈斯（Haas） 效应相一致）或染色效应；过长的延时有回声 干扰的感觉；只有大约50～80ms延时的反射声， 并且有足够的侧向反射声能量才会有“空间印 象”的效果。
声音频率（Hz）
三球撞击时馆下声压级 频率特性曲线
80 70 60
声压级（dB） ） 三球撞击混凝土楼板 单球撞击一层橡胶垫木地板 三球撞击一层橡胶垫木地板 三球撞击二层橡胶垫木地板
50 40 30 20 10 0 31.5 63 125 250 500 1000 2000 4000
声音频率（Hz）
失败原因： （1）只强调亲切感而没有认识到侧向反射声的 重要性，顶棚反射板增加的反射声几乎同时到达 听众的双耳，缺少侧向反射带来的围绕感。 （2）为了在直达声与后期反射声之间插进一些 早期反射声，他在大厅中引进了“浮云”，但由 于浮云尺度过于单一，且呈晶格状规则布置，导 致相邻低频声的相消干涉，使听众听不到有些演 奏（如大提琴）的声音，成了一种“无声电影”。 （3）浮云的大小和形状不足以扩散低频反射声， 使低频成份衰减得很厉害，还显出了G. M. Sessier和J. E. West所发现的另一不利现象，即 直达声掠过多排座席时低频声衰减越来越多。
第一讲 声环境概述
1.学习建筑声环境的目的 2.声环境设计和研究的内容 3.建筑声学发展简史 4.教学内容和 教学安排
1.学习目的:
• （1）为在建筑设计和城市规划中创造 良好的声环境；避免或防止出现坏的 声环境。 • （2）提高自身的素质和修养。
• 声环境设计是专门研究如何为使用者 创造一个合适的声音环境。 • 建筑声环境设计不仅要关注室外声音， 也要关注室内声音。 • 城市规划主要关注室外噪声。
哈斯（Hass）效应与活跃度
• 1951年哈斯发现：间延迟大于35ms且具有 一定强度的延迟声可以从听觉上被分辨出 来，但其方向仍在未经延时的声源方向， 只有延时大于50ms后，第二声源才被感知。 • 白瑞纳克和舒尔茨： • 活跃度=10lg(混响声能/早期声能）
马歇尔的侧向声原理
1967 年 ， 新 西 兰 声 学 家 马 歇 尔 （ Haroid Marshall）教授最先将人的双耳收听原理同音 乐厅的声学原理结合起来，认为19世纪“鞋盒 型”音乐厅的绝佳音质，除缘于混响时间及声 扩散以外，直达声到达听众后的前50~80ms的 早期侧向反射声起着极为重要的作用。在这些 音乐厅中每个听众都接受到强大的早期反射声 能，其中侧向反射比来自头顶的反射声更为重 要，因为它提供给听众更强的立体环绕感。
19世纪的音乐厅
音乐厅早期发展阶段是在十七世纪中后到十九 世纪，包括：早期音乐演奏室、娱乐花园和大尺度 的音乐厅，是后来古典“鞋盒型”音乐厅的就是在 这一时期逐渐发展起来的。 19世纪前作曲家所做的音乐作品是与其表演空 间相适应的，这一时期的演奏空间基本是矩形空间。 19世纪以后，随着浪漫主义音乐及现代音乐的产生， 演出空间变得丰富多彩，出现了扇形、多边形、马 蹄形、椭圆形、圆形等多种形状，其混响时间及室 内装饰风格也各不相同。 在这一时期，音乐厅的声学设计仍然没有太多 的理论可以遵循。
• 80年代中期美国加州桔县新建的一座音乐 厅（Segerstrom Hall），可谓这方面杰出 的代表之作。IACC作为评价空间感的指标， 它开辟了音质研究的一个新途径，也使音 乐厅的音质评价建立在更为科学的基础上。 但在技术上还存在不少问题，例如指向性 传声器的选择，测定用声源的选择（声源 信号不同，结果大不相同）等等。
2.2研究内容 (1)材料的声学性能测试与研究 吸声材料：材料的吸声机理、如何测定材料的吸 声系数、不同吸声材料的应用等等。 隔声材料：材料的隔声机理，如何提高材料的隔 声性能，如何评定材料的隔声性能，材料隔振的机 理，不同材料隔振效果等。 实例： 1）天花板吸声性能、剧场座椅吸声性能。 2）轻质隔墙产品隔声性能、如何提高隔声能力？