建筑声学论文

建筑声学报告

建筑声学作业

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学习目的：在建筑设计和城市规划中创造良好的声环境；开拓自己在建筑学方面的视野，提高自己的专业素养；为将来就业提供了新的路径和选择。

本文重心：对自己目前所做的茶室的分析

核心词汇：茶室，RT 混响时间，声学线分析，ecotect 各方面的简单分析

声音无处不在，我们每天都在与各种各样的声音打交道。按照声音给人的主观感受，大致可以分为两类，一类是令人愉悦和开心的，比如交响乐，泉水声等等，而另一类是令人讨厌和排斥的，比如汽车鸣笛，大厅嘈杂的人声等等。而本门课的主要目的，就是在于最大限度的去减少建筑和城市类嘈杂的声音，创造一个舒适的人居环境。 我设计茶室的思路和相关分析：首先设计出茶室外形，用su 建模，在进行室内功能划分，并测定RT ，最后用ecotect 简单的分析了混响时间。

1.混响的描述 可以对混响作以下描述：在室内声场达到稳定的情况下，声源停止发声，由于声音的多次反射或散射，而使其延续的现象即为混响。这种现象是封闭空间中(室内)声场的一个重要特征。 试考虑一种极端的情况。设想一束声波(可用一条声线代表)在一个形状不规则的刚性壁面的大房间中传播。显然，这一声束在到达边界面(壁面、天花板或 地面)之前;它是以直线方式传播的。一且到达某一边界面，它就按照反射定律反射。经反射后的这一声束将改变原来的传播方向继续传播。经过某一传播距离之 后，它又到达另一边界面，并再次反射，以新的传播方向又继续向前传播，依此类推。对于形状不规则的大房间而言，任何方向的入射波经过若干次反射之后，总可 以改变为沿某一特定方向传播的反射声。由于声波在室内各反射面上连续反射，并不断改变其传播方向，这种能使室内任一位臵上的声波可以沿所有方向传播的声场 称为扩散声场。这里所说的：“扩散”，具有明确的.物理意义。

2.混响测试原理：W 〃C 〃赛宾通过研究提出，当声源停止发声后，声能的衰减

率对人耳的听觉效果有明显的影响。他曾对室内声源停止发声后声音衰减到刚听不到的水平所需时间（秒）进行了测定，并定义此过程的时间为“混响时间”。他发现这一时间为房间容积和室内吸声量的函数。

混响时间T60的定义：当室内声场达到稳态，声源停止发声后声音衰减60dB 所经历的时间（以秒计），即平均声能密度自原始值衰减至百万分之一（60dB ）所需的时间，称为混响时间。计算混响时间的赛宾公式为：

A

V

T 161.060=

进一步完善的伊林-努特生公式为：

mV

S V

T 4)1ln(161.060+--=

α

式中 60T —混响时间 0.161—常数 V —房间容积（m ³） A —室内总吸声量（㎡） S —室内总表面积（㎡） m 4—空气吸收系数

依林公式

在室内总吸声量较小、混响时间较长的情况下，根据赛宾的混响计算公式算出的数值与实测值相当一致。而在室内总吸声量较大、混响时间较短的情况下。计算值比实测值要长。声能几乎被全部吸收的情况下，混响时间应当趋近于0，而根据赛宾的计算公式，此时混响时间并不趋近于0，显然与实际不符。

依林提出的混响理论认为，反射声并不像赛宾公式所假定的那样，是连续衰减的，而是声波与界面每碰撞一次就衰减一次，衰减曲线呈台阶形。由此，依林提出的混响时间公式为

)1ln(161.0α--=

S V T

根据很多研究结果表明，使用依林公式在混响时间比较短的环境内可以取得比较精确 的结果，但该公式只适用于所有表面都具有相同吸声系数值的房间[3]。上面简单介绍了混响时间的定义及其研究方法，它仍然是迄今为止描述室内音质的一个最为重要的评价指标。 3.案例模拟分析

ECOTECT 可以计算在一定频率范围内的混响时间，这为建筑师节省了大量手工计算的时间，为建筑师提供了强有力的设计参考依据。在ECOTECT 中，只有正确创建了模型，并设定了各构件材质的吸声系数，软件就可以根据赛宾公式或者依林公式得到室内的混响时间。

4.茶室草模

5.计算结果

计算空场情况下大厅的混响时间

根据此数据，我们可以得出茶室内部内部混响时间与频率关系图

蓝色曲线为赛宾公式计算结果，红色曲线为依林公式计算结果，绿色曲线为塞塔公式计算结果．根据茶室的体积及装修状况，选择使用赛宾公式(曲线1)来进行计算．从混响时间与频率的关系图可以看出，茶室中高频混响时间偏长，这主要是由于茶室未进行任何声学处理，而茶室的墙壁及部分装修材料对中高频吸收较弱．

6.方案调整：选择13厚矿棉装饰吸声板作为声学吊顶材料。13厚矿棉装饰吸声板测试结果

茶室的右侧大厅容积是500m ³，改造过程中考虑到房间容积与室内混响时间的关系，增设吊顶可以减少室内容积进而减少室内混响时间，吊顶可以与屋架相结合，吊在屋下弦下面．增加吊顶后该大厅的室内容积变成430m ³，增加吊顶后的房间，混响时间计算结果如

频率/Hz SABINE NOR-ER MIL-SE 125Hz: 1.04 0.94 0.89 250Hz: 1.62 1.34 1.5 500Hz: 2.54 2.32 2.47 1kHz: 2.54 2.42 2.51 2kHz: 1.83 1.95 1.8 4kHz: 1.27 1.45 1.24 频率/Hz

125 250 500 1000 2000 4000 M-1型 13厚 空腔200 0.38

0.37 0.38 0.49 0.53 0.61 M-2型 13厚 空腔0

0.07

0.32

0.52

0.52

0.52

0.55

茶室混响时间与频率关系图 混响时间计算值（单位：s) 矿棉装饰吸声板吸声系数实测值

下表。

频率/Hz SABINE NOR-ER MIL-SE

125Hz: 0.85 0.83 0.71

250Hz: 0.81 0.88 0.71

500Hz: 0.92 1.25 0.81

1kHz: 0.83 1.29 0.67

2kHz: 0.74 1.16 0.59

4kHz: 0.64 1.06 0.49

茶室混响时间计算值（单位：s)

模拟计算结果表明，茶室进行混响时间控制与否，差别很大；安装吸声材料吊顶之后，混响时间都得到了下降，大大优化了茶室的嘈杂环境。

6.相关分析：

从计算分析可以看出茶室混响时间较长，因此茶室改造的主要目标是降低混响时间．吸声吊顶板是最常用的声学设计方法，吊顶板将会从减小体积和增加吸声两方面有效地改善茶室的音质环境．在许多茶室中，使用吸声吊顶板就可以将混响时间降至理想

的水平。

7.结论：结合实际例子，应用ECOTECT软件对茶室的混响时间进行计算研究，结果表明顾客人数对室内混响时间的影响非常均匀大，尤其在低频与中频部分。在高频部分，顾客对混响时间的影响相对较小。这种情况产生的原因，主要是茶室内清水混凝土泥吸声系数较小，特别是地板与天棚材质为钢筋混凝土为刚性面吸声系数更小，因此顾客人数及木质桌椅对室内吸声的影响作用较大．

通过使用声学材料、增加吊顶减少茶室体积，可有地降低混响时间。

参考资料

[1]茶室混响时间研究[J].哈尔滨商业大学学报(自然科学版)

[2]BRADLEY J S．Speech Intelligibility Studies in Classrooms[J]．Acoustical Society of America

[3]茶室研究[J].太原理工大学学报