合班楼教室声学设计与分析

第28卷　第4期安徽理工大学学报(自然科学版)

V o l

.28　N o .42008年12月

Jou rnal of A nhu i U n iversity of Science and T echno logy (N atu ral Science )D ec .2008

合班楼教室声学设计与分析

杜传梅,马芹永,尹　楠

(安徽理工大学土木建筑学院,安徽　淮南　232001)

摘　要:声环境作为建筑物理的一个重要组成部分,越来越受到建筑设计人员的重视。安徽理工大学北校区3号楼原为化工部化校老楼,并校后进行了装修改造但听课效果不良。通过对教室声学问题进行了细致深入的研究,提出了根据建筑声学理论,确定房间容积和混响时间,利用混响时间公式,用计算法对教室进行建筑声学设计,为教室音质设计提供了参考依据。关键词:教室;混响时间;声学设计

中图分类号:O 412 文献标识码:A 文章编号:167221098(2008)0420037203

收稿日期:2008205223

资助项目:土木工程省级示范专业经费资助项目

作者简介:杜传梅(19722),女,安徽淮南人,讲师,硕士,主要从事应用物理教学与研究工作。

A cou stics D esign A nalysis of C lassroom w ith Com b ined F loo r

DU Chuan 2m ei ,M A Q in 2yong ,Y I N N an

(Schoo l of C ivil Engineering and A rch itectu re ,A nhu i U n iversity of Science and T echno logy ,H uainan A nhu i 232001,Ch ina )

Abstract :A cou stic environm en t design as an i m po rtan t p art of arch itectu ral p hysics ,is getting m o re and m o re atten ti on of arch itectu re designers

.B u ilding N o .3in N o rth Cam p u s of A nhu i U n iversity of Sci 2ence and T echno logy w as a o ld bu ilding of fo rm er T echn ical Schoo l of Chem ical Indu stry .A s a class 2room after its deco rati on the acou stic effect is poo r .

In the p ap er the classroom acou stics issues w ere

studied in detail

.O n the basis of arch itectu ral acou stics theo ry ,the classroom vo lum e and reverberati on ti m e w ere determ ined ,and by calcu lati on m ethod w ith reverberati on ti m e fo rm u la ,arch itectu ral acou s 2tics design of the classroom w as p erfo rm ed ,w h ich p rovides reference to the classroom ti m b re design .Key words :classroom ;reverberati on ti m e ;acou stical design

教室与学校教学工作息息相关,对教室做有效

声学处理,使其具有良好的声环境,将有利于学生学习,方便教与学的相互交流。良好的教室声环境要求教室有适当的混响时间,足够的响度且声场分布要均匀,要求有较高的语言清晰度,无回声、声聚焦等声学缺陷以及无明显噪声干扰等等。教室的音质设计就是与建筑设计及室内设计配合,选择良好的体型,确定合理的反射面和吸声材料布置方式,选择适当的混响时间,有时还要确定合理的扩声系统布置,以便使老师的声音能够清晰完美地传到每个学生耳中。关于教室的音质设计方面前人已做了一些工作:如文献[1]中对大学150人阶梯教室音质

进行了研究,介绍了新建阶梯教室音质设计方法。文献[2]对两种不同类型教室的房间比例、混响时间等建声参量分别进行了实际测量和计算,利用有限元模型模拟方法给出了部分声场分析。文献[3]通过高校有关声学的建筑工程案例,对高校的声学建筑设计进行了探讨,针对其不同功能要求的声学建筑,围绕声学重要指标提出了建议和注意事项。本文对本校听课效果差反映强烈的北区3号楼教室进行了混响时间实际测量和理论计算且进行了相应的声学分析。

1　教室的声学要求

做为教学用房为获得良好的清晰度,最重要的

手段则是控制教室的混响时间。为保证语言清晰

度,教室的混响时间要求较短,而通常所说的混响时间的控制重点是指中频(f =500～1000H z )的混响时间。文献[4]126给出了不同体积房间及不同用途的最佳混响时间(见表1)。

表1　最佳混响时间与房间容积表

容积 m

3

28.0～85.085.0～127.0127.0～170.0170.0～245.0245.0～339.0339.0～424.0t 60(语言教室) s 0.30～0.35

0.35～0.400.40～0.450.45～0.500.50～0.550.55～0.60t 60(音乐教室) s

-0.60～0.65

0.65～0.70

0.70～0.75

0.75～0.80

0.80～0.85

在一般小型教室,主要是防止混响时间过长,特别是在听众没有坐满时;大型教室或讲堂还要适当设置反射表面,以充分利用第一次反射声,保证室内有足够的声压级[4]68。首先测量房间长、宽、高尺寸并进行比例确定[4]74(见表2)。

根据选择好的房间尺寸求其容积。容积的大小影响混响时间长短。

表2　房间宽、长比例表

m

高

宽

长

1

1.201.40～1.601.251.45～1.701.301.50～1.801.351.50～1.901.401.55～

2.401.45

1.65～

2.501.501.

70～2.551.551.75～2.451.601.85～2.401.651.95～2.251.702.00～2.201.752.10～2.251.80

2.20～2.25

2　教室的建筑设计与声学设计

测量的教室高2.65m (地面至顶棚),宽6m ,长

15.3m ,比例为1∶2.26∶5.77,可容纳学生108人,教室内设有两个走廊(见图1),可见教室的建筑比例不是最合理的,但一时也无法彻底改建。在师生中对教室听课效果进行了调查:多数师生反映教室听课不清楚,教室后部听课感到很吃力。首先对教室的空场、满场混响时间进行了测量(见表3)。

表3　声学处理前混响时间实测值

频率 H z

125250500100020004000t 60(空场) s 1.952.562.322.852.211.44t 60(满场) s

1.39

1.39

1.13

1.03

0.83

0.75

然后对教室进行声学处理:主要在后墙设置矿棉吸声板(17mm )、侧窗设置灯芯绒窗帘(打折200%)根据模型利用公式[5]对混响时间进行了理论计算(见表4)。

图1　教室实际图及教室建筑设计平面示意图

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