第七章

建筑聲環(huán)境2本章內(nèi)容

建筑聲環(huán)境的基本知識(shí)人體對(duì)聲環(huán)境的反應(yīng)原理與噪聲評(píng)價(jià)聲音傳播與衰減的原理材料與結(jié)構(gòu)的聲學(xué)性能噪聲的控制與治理方法3聲環(huán)境控制的意義

創(chuàng)造良好的滿足要求的聲環(huán)境保證居住者的健康提高勞動(dòng)生產(chǎn)率保證工藝過(guò)程要求

錄音棚、演播室高保真音樂(lè)廳第一節(jié)

建筑聲環(huán)境的基本知識(shí)聲波的基本物理性質(zhì)聲音的計(jì)量1.聲音是什么？

在彈性媒質(zhì)中傳播的機(jī)械波聲源：振動(dòng)的固體、液體、氣體特性：波長(zhǎng)

、頻率f、聲速c波長(zhǎng)

強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)：聲壓是空氣壓強(qiáng)的變化量而不是空氣壓強(qiáng)本身聲音傳播過(guò)程是一個(gè)狀態(tài)傳播過(guò)程，而不是空氣質(zhì)點(diǎn)的輸運(yùn)過(guò)程《禮記·樂(lè)記》：……感于物而動(dòng)，故形于聲……6聲音的傳播速度

聲速與媒質(zhì)的彈性、密度和溫度有關(guān)空氣中的聲速空氣中聲速是溫度的單值函數(shù)。在建筑環(huán)境領(lǐng)域中變化范圍很小，近似：340m/s

固液體中的聲速鋼5000m/s

松木3320m/s

水1450m/s

軟木500m/s7-1.1聲波的基本物理性質(zhì)γ-氣體常數(shù)，1.4P0-空氣壓強(qiáng)Ρ0-空氣密度7聲音的頻帶

人耳可以聽(tīng)見(jiàn)范圍為20~20000Hz

人耳聽(tīng)不見(jiàn)的范圍

20Hz以下：次聲

20000Hz以上：超聲

高頻聲低頻聲中頻聲31.25Hz頻率7-1.1聲波的基本物理性質(zhì)8聲音的頻帶

簡(jiǎn)諧音（純音）聲壓變化為只有一個(gè)頻率的余弦函數(shù)的聲音只需要頻率f和聲壓幅值Pm就可以描述復(fù)音周期性信號(hào)，含有基頻和諧頻，諧頻是基頻的整倍數(shù)其頻譜圖可以表示為在基頻f0和2f0、3f0、……

nf0處的一系列高矮不等的豎直線——線狀譜(離散譜)普通聲響頻譜一般為連續(xù)頻譜7-1.1聲波的基本物理性質(zhì)9樂(lè)聲的線狀譜音調(diào)的高低取決于基頻，而音色取決于諧頻分量的構(gòu)成7-1.1聲波的基本物理性質(zhì)基頻諧頻880,1320,1760,2200,2640,3080,3520……10普通聲響頻譜一般為連續(xù)頻譜7-1.1聲波的基本物理性質(zhì)11聲音的頻帶

頻程把聲頻范圍劃分成幾個(gè)頻段，稱(chēng)作頻程或頻帶倍頻程兩個(gè)頻率之比為2:1的頻程。一般用倍頻程劃分頻帶，中心頻率分別為：31.3(31.25)、63(62.5)、125、250、500、1000、2000、4000、8000Hz。7-1.1聲波的基本物理性質(zhì)12聲音的計(jì)量

聲功率W：聲源在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)外輻射的聲能，即在全部可聽(tīng)范圍所輻射的功率，單位W。也可特指在某個(gè)有限頻率范圍所輻射的功率，亦稱(chēng)頻帶聲功率。聲強(qiáng)I：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)垂直于傳播方向上單位面積的平均聲功率，W/m2。聲壓p：聲波的壓強(qiáng)與媒質(zhì)的靜壓之差，Pa有效聲壓：某段時(shí)間瞬時(shí)聲壓的均方根

媒質(zhì)的密度7-1.2聲音的計(jì)量13聽(tīng)覺(jué)范圍——量級(jí)差非常大

可聞閾(聽(tīng)閾)

——人耳剛能感受的聲音p0=2×10-5Pa

I0=1×10-12W/m2

疼痛閾——

聞之人耳則痛，p=200Pa，I=100W/m27-1.2聲音的計(jì)量

煩惱閾

——聞之煩惱不安

p0=20

Pa，I0=1W/m214聲音的度量

分貝標(biāo)度和聲級(jí)L，單位dB

設(shè)立的必要性數(shù)據(jù)范圍太大，如1×10-12W/m2~1W/m2

人的聽(tīng)覺(jué)響應(yīng)與聲強(qiáng)、聲壓呈對(duì)數(shù)關(guān)系聲強(qiáng)級(jí)聲壓級(jí)聲功率級(jí)可聞閾值1×10-12W7-1.2聲音的計(jì)量15聲源的擴(kuò)散和疊加特性

點(diǎn)聲源的聲功率和聲強(qiáng)：聲音球面擴(kuò)散聲強(qiáng)可以直接疊加，故有:

總聲壓是各聲壓的均方根:rW7-1.2聲音的計(jì)量球面波平面波16聲源聲級(jí)疊加：非線性！

兩個(gè)聲源疊加(I、P、W聲級(jí)同理)：

n個(gè)相同聲源L1疊加：兩個(gè)相同聲源疊加，聲級(jí)增加了10lg2=3dBL=3dB7-1.2聲音的計(jì)量17兩個(gè)不同聲源疊加，差別超過(guò)10~15dB，可以忽略。增加的聲級(jí)數(shù)聲源聲級(jí)差7-1.2聲音的計(jì)量18聲源的指向性在距聲源中心等距離的不同方向的空間位置處的聲壓級(jí)不相等指向性指數(shù)DI——在離聲源相同距離r處，某個(gè)方向的實(shí)際聲壓級(jí)Lp(r,θ,φ)與參考聲壓級(jí)Lp0(r)之差指向性因數(shù)Q——

實(shí)際聲強(qiáng)I(r,θ,φ)與參考聲強(qiáng)I0(r)的比值。Q與指向性指數(shù)DI的關(guān)系：DI=10lgQ

參考聲壓Lp0(r)參考聲強(qiáng)I0(r)無(wú)方向性的點(diǎn)聲源形成的聲壓場(chǎng)7-1.3聲源的指向性197-1.3聲源的指向性指向性因數(shù)Q

聲源尺寸比波長(zhǎng)大得越多，指向性就越強(qiáng)指向性與邊界對(duì)聲波自由擴(kuò)散的阻礙有關(guān)處于喇叭狀角落，指向性最強(qiáng)第二節(jié)

人體對(duì)聲環(huán)境的反應(yīng)原理與噪聲評(píng)價(jià)人的主觀聽(tīng)覺(jué)特性噪聲的評(píng)價(jià)噪聲的標(biāo)準(zhǔn)21人的主觀聽(tīng)覺(jué)特性

什么是噪聲？人們不愿意聽(tīng)到的任何聲音空氣聲：經(jīng)空氣和圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳播固體聲：振動(dòng)噪聲7-2人體對(duì)聲環(huán)境的反應(yīng)原理與噪聲評(píng)價(jià)22聽(tīng)覺(jué)機(jī)構(gòu)7-2人體對(duì)聲環(huán)境的反應(yīng)原理與噪聲評(píng)價(jià)

自由場(chǎng)最小可聽(tīng)閾煩惱閾疼痛閾23人耳的聽(tīng)覺(jué)特征

特征：對(duì)高頻聲比對(duì)低頻聲敏感響度級(jí)：用1000Hz純音的聲壓級(jí)代表其等響曲線的響度級(jí)，單位Phon等響曲線聽(tīng)閾痛閾7-2.2聽(tīng)覺(jué)特性24聲級(jí)計(jì)：A、B、C、D計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)聲級(jí)計(jì)為模擬人耳聽(tīng)覺(jué)而進(jìn)行濾波，分別模擬人耳對(duì)40方、70方和100方純音的反應(yīng)而得到A、B、C三種計(jì)權(quán)方式。D計(jì)權(quán)用于測(cè)量航空噪聲。對(duì)不同的頻率有不同的衰減。1000Hz的衰減均為是0。7-2.2聽(tīng)覺(jué)特性25掩蔽效應(yīng)

一種聲音存在提高了另一種聲音的可聞閾頻率相近則掩蔽作用顯著對(duì)高頻掩蔽作用比對(duì)低頻掩蔽作用大有利有弊弊：聽(tīng)不清要聽(tīng)的內(nèi)容，降低工作效率利：避免一些噪聲的干擾，提高工作效率掩蔽音的聲壓級(jí)被掩蔽音的聲壓級(jí)dB7-2.2聽(tīng)覺(jué)特性26掩蔽效應(yīng)

適合的掩蔽背景聲的特點(diǎn)無(wú)表達(dá)含義響度不大連續(xù)無(wú)方位感掩蔽背景聲低響度的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)噪聲往往是很好的掩蔽背景聲輕微的音樂(lè)聲隱約的語(yǔ)言聲7-2.2聽(tīng)覺(jué)特性27日本辦公樓噪聲干擾感覺(jué)的調(diào)查7-2.2聽(tīng)覺(jué)特性28噪聲評(píng)價(jià)：A聲級(jí)用A計(jì)權(quán)方式測(cè)得的噪聲級(jí)稱(chēng)作A聲級(jí)，是一個(gè)綜合疊加得到的單一的數(shù)值。環(huán)境噪聲響度多在40方上下，故A聲級(jí)能夠較好地反映人對(duì)噪聲的主觀反應(yīng)。

A聲級(jí)LA(或LpA)

針對(duì)穩(wěn)態(tài)噪聲。對(duì)于一個(gè)噪聲的倍頻帶譜：7-2.3噪聲的評(píng)價(jià)Li-倍頻帶聲壓級(jí)，Ai-A響應(yīng)特性修正值29噪聲評(píng)價(jià)：A聲級(jí)等效連續(xù)A聲級(jí)針對(duì)聲級(jí)隨時(shí)間變化的噪聲，一段時(shí)間內(nèi)能量平均等效聲級(jí)累積分布聲級(jí)LX

用隨機(jī)噪聲聲級(jí)出現(xiàn)的累積概率來(lái)表示例如L10＝70dB，表示有10%的測(cè)量時(shí)間內(nèi)聲級(jí)超過(guò)70dB7-2.3噪聲的評(píng)價(jià)離散噪聲30噪聲評(píng)價(jià)曲線：NR

(NoiseRating)7-2.3噪聲的評(píng)價(jià)

單值A(chǔ)聲級(jí)不能反映噪聲的頻譜特性

NR曲線：中國(guó)、歐洲常用，ISO推薦考慮了低頻噪聲難消除的因素劇場(chǎng)噪聲NR2531噪聲評(píng)價(jià)曲線：NCNC曲線(NoiseCriterionCurves)，Beranek于1957年提出，1968年開(kāi)始實(shí)施。ISO推薦，英、美、日常用。對(duì)低頻的要求比NR曲線苛刻

LA=NC+10dBNC＝NR－57-2.3噪聲的評(píng)價(jià)32噪聲評(píng)價(jià)曲線：PNCPNC(PreferredNoiseCurves)是對(duì)NC曲線進(jìn)行的修正對(duì)低頻部分更進(jìn)一步進(jìn)行了降低

PNC=3.5+NC7-2.3噪聲的評(píng)價(jià)我國(guó)的室內(nèi)噪聲標(biāo)準(zhǔn)7-2.4噪聲的標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范GB50118-2010》關(guān)窗狀態(tài)下住宅一般要求住宅高要求學(xué)校辦公建筑第三節(jié)

聲音傳播與衰減的原理35聲音的傳播規(guī)律

遇到障礙物：反射、散射、衍射(繞射)A

E障礙物相對(duì)波長(zhǎng)的尺度由大至小7-3.1聲音傳播與衰減的原理36聲音的透射和吸收吸收Eα透射Eτ吸收7-3.1聲音傳播與衰減的原理透射系數(shù)反射系數(shù)吸聲系數(shù)一般情況下，透射部分的能量要小于反射部分的能量τ值小的材料稱(chēng)為“隔聲材料”；ρ值小的稱(chēng)為“吸聲材料”

反射Eρ

入射E0E0=Eρ+Eα+Eτ37在自由場(chǎng)的聲音的傳播和衰減

對(duì)于點(diǎn)聲源相對(duì)參考值7-3.2聲音在室外空間的傳播6dB3dB38聲音在室內(nèi)空間中的傳播

室內(nèi)聲場(chǎng)由直達(dá)聲與多次反射聲組成聲音比自由聲場(chǎng)大，且不隨距離平方衰減有“混響現(xiàn)象”平均吸聲系數(shù)室內(nèi)聲級(jí)隨時(shí)間t衰減的量

7-3.3聲音在室內(nèi)空間的傳播房間容積房間界面總面積房間聲能密度J/m2穩(wěn)態(tài)聲能密度J/m239聲能密度Dt，J/m3

聲音在室內(nèi)的增長(zhǎng)和衰減

室內(nèi)吸聲量越大，衰減越快房間容積越大，衰減越慢7-3.3聲音在室內(nèi)空間的傳播40rrLpLpLWLW指向性因數(shù)QAB室內(nèi)的聲壓級(jí)

室內(nèi)某點(diǎn)聲壓級(jí)

Q－指向性因數(shù)，取決與聲源與接收點(diǎn)的相對(duì)關(guān)系

R－房間常數(shù)S－房間總表面積a－平均吸聲系數(shù)室內(nèi)的聲壓級(jí)吸聲降噪：當(dāng)房間常數(shù)R很小時(shí)，反射聲影響大；進(jìn)行吸聲處理，增加界面吸聲系數(shù)a，就可以增大R，使Lp減小，達(dá)到降低噪聲的效果但是，吸聲增加，不能改變直達(dá)聲，即不會(huì)改變混響半徑or臨界半徑42思考題1

兩個(gè)聲壓級(jí)為0dB的噪聲合成的噪聲是否仍然是0dB?

等響曲線與NR、NC曲線有什么異同？房間在何種條件下房間聲壓級(jí)與聲源聲功率級(jí)之間的關(guān)系是？第四節(jié)

材料與結(jié)構(gòu)的聲學(xué)性能44吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)

吸聲材料的吸聲系數(shù)和吸聲量吸聲系數(shù)a：吸收聲占入射聲的比例吸聲特性和聲波入射角度有關(guān)——均勻方向的稱(chēng)作“無(wú)規(guī)入射”或“擴(kuò)散入射”室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)中通常用擴(kuò)散入射吸聲系數(shù)而在消聲器設(shè)計(jì)中通常用垂直入射吸聲系數(shù)同一種材料和結(jié)構(gòu)對(duì)于不同頻率的聲波有不同的吸聲系數(shù)。吸聲構(gòu)件的實(shí)際吸聲量與吸聲構(gòu)件的圍蔽面積有關(guān)：A＝aS

7-4材料與結(jié)構(gòu)的聲學(xué)性能45吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)

多孔吸聲材料微孔很多且相互連通，吸收多，反射少，效果好，如纖維板、毛氈、礦棉微孔靠得很近卻不相通，效果不好，如泡沫樹(shù)脂、多孔橡膠

共振吸聲結(jié)構(gòu) 薄膜、薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)空腔、穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)

空間吸聲體7-4材料與結(jié)構(gòu)的聲學(xué)性能46多孔吸聲材料吸聲原理

聲波導(dǎo)致空氣在吸聲材料中行進(jìn)、反射、折射過(guò)程中產(chǎn)生摩擦而損耗聲能，轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軐?duì)中高頻噪聲效果好吸聲材料也容易透聲7-4.2吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)共振消聲原理：共振結(jié)構(gòu)在聲波激發(fā)下振動(dòng)，部分振動(dòng)能量轉(zhuǎn)為熱能而損耗，消耗聲能，產(chǎn)生吸聲效果；在共振（f聲波＝f結(jié)構(gòu)）時(shí)能量損耗最多適應(yīng)頻帶：中、低頻7-4.2吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)48空腔共振器

空腔孔頸空氣柱由于共振而激烈運(yùn)動(dòng)，消耗能量，腔內(nèi)空氣起彈簧緩沖作用在共振頻率附近α大7-4.2吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)49穿孔板共振器

穿孔板與墻間空腔形成共振腔7-4.2吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)50薄膜薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)

不透氣薄膜薄板與板壁間有一空氣夾層，薄膜、薄板振動(dòng)消耗聲能。7-4.2吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)80~300Hz51空間吸聲體

當(dāng)房間表面不足作吸聲表面時(shí)使用。吸聲材料7-4.2吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)52隔聲7-4.3隔聲和構(gòu)件的隔聲特性圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔絕一部分作用于它的聲能空氣聲隔絕固體/撞擊聲隔絕隔聲量與透射系數(shù)53不同類(lèi)型的隔聲構(gòu)件的隔聲量7-4.3隔聲和構(gòu)件的隔聲特性304030dB45dB34dB戶間隔聲：質(zhì)量定律：墻越厚重、越密實(shí)，隔聲越好輕質(zhì)填充墻：要采用雙層墻或復(fù)合結(jié)構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔聲墻的隔聲量面密度頻率55空氣間層的彈性變形具有減振作用空氣層厚度有一個(gè)最佳值7-4.3隔聲和構(gòu)件的隔聲特性空氣層對(duì)隔聲效果的影響第五節(jié)

噪聲的控制與治理方法

聲源控制氣流噪聲的消除噪聲的掩蔽57噪聲控制措施

降低噪聲源噪聲噪聲源的控制、減振傳播途徑降低噪聲吸聲、隔聲、消聲、隔振掩蔽主動(dòng)加入掩蔽噪聲7-5噪聲的控制與治理方法58降低噪聲的方法

吸聲降噪在室內(nèi)天花或墻面上布置吸聲材料，可使混響聲減弱，但直達(dá)聲不會(huì)降低靠吸聲降噪很難把噪聲降低10dB以上在靠近聲源處作用很?。褐边_(dá)聲為主隔聲等透射量原理：Siτi大致相等防止縫隙孔洞傳聲

減振和隔振

7-5.1噪聲源的控制59小孔對(duì)隔聲