1、第三講 吸聲材料與吸聲結(jié)構(gòu),吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)，廣泛地應(yīng)用于音質(zhì)設(shè)計(jì)和噪聲控制中。 吸聲材料：材料本身具有吸聲特性。如玻璃棉、巖棉等纖維或多孔材料。 吸聲結(jié)構(gòu)：材料本身可以不具有吸聲特性，但材料制成某種結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生吸聲。如穿孔石膏板吊頂。 在建筑聲環(huán)境的設(shè)計(jì)中，需要綜合考慮材料的使用，包括吸聲性能以及裝飾性、強(qiáng)度、防火、吸濕、加工等多方面。,3.1 吸聲系數(shù)與吸聲量,吸聲系數(shù)定義：=(E總-E反）/ E總，即聲波接觸吸聲介面后失去能量占總能量的比例。吸聲系數(shù)永遠(yuǎn)小于1。 同一吸聲材料，聲音頻率不同時(shí)，吸聲系數(shù)不同。一般常用100Hz-5000Hz的18個1/3倍頻帶的吸聲系數(shù)表示。 有時(shí)使用平均

2、吸聲系數(shù)或降噪系數(shù)粗略衡量材料的吸聲能力。 平均吸聲系數(shù)：100Hz-5000Hz的1/3倍頻帶吸聲系數(shù)的平均值 降噪系數(shù)（NRC)：250Hz/500Hz/1000Hz/2000Hz吸聲系數(shù)的平均值 （尾數(shù)四舍五入整理成.05或0.0） 一般認(rèn)為NRC小于0.2的材料是反射材料，NRC大于等于0.4的材料被認(rèn)為是較好的吸聲材料。 吸聲量：對于平面物體A= S, 單位是平米（或塞賓） 對于單個物體，表面積難于確定，直接用吸聲量A。,混響室法材料吸聲系數(shù)測量,其中：V 混響室體積 S 材料表面積 n 吸聲體個數(shù) T1 空室混響室混響時(shí)間 T2放入材料后混響時(shí)間,吸聲體,坐人,空椅,吸聲體,駐波管

3、法材料吸聲系數(shù)測量,試件直徑10cm，測試結(jié)果為垂直入射吸聲系數(shù)0 ，主要用于研究。,測量聲源揚(yáng)聲器位于測試表面垂直1.25m，指向吸聲材料。揚(yáng)聲器與地面之間放置一傳聲器，距地面0.25m高。測試得到揚(yáng)聲器和傳聲器之間的脈沖響應(yīng)函數(shù),計(jì)算分析反射聲與直達(dá)聲的比例關(guān)系得到反射系數(shù)。,反射系數(shù)（吸聲系數(shù)）測量的現(xiàn)場法,材料吸聲系數(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 標(biāo)準(zhǔn):GBJ75-84 1、報(bào)告中必須指明材料規(guī)格型號及安裝方法。報(bào)告中可以讀出平均吸聲系數(shù)和降噪系數(shù)。 2、有時(shí)吸聲系數(shù)會大于等于1，主要是由于實(shí)驗(yàn)室或安裝時(shí)邊緣效應(yīng)造成。 3、 T 和 0 的值有一定差別， T是無規(guī)入射時(shí)的吸聲系數(shù)，是正入射時(shí)的吸聲系數(shù)。

4、 0工程上主要使用T,3.2 多孔吸聲材料,常見的多孔吸聲材料有，玻璃棉、巖棉、泡沫塑料、毛氈等。 多孔吸聲材料具有大量的內(nèi)外連通的微小孔隙和孔洞。 當(dāng)聲波入射到多孔材料上，聲波能順著孔隙進(jìn)入材料內(nèi)部，引起空隙中空氣分子的振動。由于空氣的粘滯阻力、空氣分子與孔隙壁的摩擦，使聲能轉(zhuǎn)化為摩擦熱能而吸聲。 多孔材料吸聲的必要條件是 ：材料有大量空隙，空隙之間互相連通，孔隙深入材料內(nèi)部。 多孔吸聲材料的吸聲頻率特性是：隨頻率增加吸聲系數(shù)逐漸增大，中高頻吸聲能力比低頻強(qiáng)。,錯誤認(rèn)識一：表面粗糙的材料，如拉毛水泥等，具有良好的吸聲性能。 錯誤認(rèn)識二：內(nèi)部存在大量孔洞的材料，如聚苯、聚乙烯、閉孔聚氨脂等，具

5、有良好的吸聲性能。,離心玻璃棉板,礦棉吸聲板,3.2.1 厚度和密度對吸聲性能的影響,多孔吸聲材料對聲音中高頻有較好的吸聲性能。影響多孔吸聲材料吸聲特性主要是材料的厚度、密度、孔隙率、結(jié)構(gòu)因子和空氣流阻等。,密度：每立方米材料的重量。,孔隙率：材料中孔隙體積和材料總體積之比。,結(jié)構(gòu)因子：反映材料內(nèi)部纖維或顆粒排列,空氣流阻：單位厚度材料兩邊空氣氣壓和空氣流速之比。,空氣 流阻是影響多孔吸聲材料最重要的因素。流阻太小，說明材料稀疏，空氣振動容易穿過，吸聲性能下降；流阻太大，說明材料密實(shí)，空氣振動難于傳入，吸聲性能亦下降。因此，多孔材料存在最佳流阻。 測定空氣流阻比較困難，但可以通過厚度和容重粗略

6、估計(jì)和控制。對于玻璃棉，較理想的吸聲容重是12-48 Kg/m3,特殊情況使用100Kg/m3或更高。,厚度增加，中低頻吸聲系數(shù)顯著地增加，但高頻變化不大（多孔吸聲材料對高頻總有較大的吸收）。 厚度不變，容重增加，中低頻吸聲系數(shù)亦增加；但當(dāng)容重增加到一定程度時(shí)，材料變得密實(shí)，流阻大于最佳流阻，吸聲系數(shù)反而下降。 不同容重的玻璃棉疊和，形成容重逐漸增大的形式，可以獲得更大的吸聲效果。,消聲室及尖劈,3.2.2 安裝后空腔的影響,多孔吸聲材料的吸聲性能與安裝條件關(guān)系密切。當(dāng)多孔吸聲材料背后有空腔時(shí)，吸聲性能與該空氣層用同樣的材料填滿的效果類似。尤其是中低頻吸聲性能比材料實(shí)貼在硬底面上會有較大提高。

7、,3.2.3 飾面材料的影響,多孔吸聲材料表面附加有透聲飾面，如小于0.5mm的塑料薄膜、金屬網(wǎng)、窗紗、防火布、玻璃絲布等，基本可以保持原來材料的吸聲特性。 使用穿孔面材時(shí)，穿孔率須大于20%，若材料的透氣性差時(shí)，如塑料薄膜，高頻吸聲特性可能下降。,合理構(gòu)造,不合理構(gòu)造,3.3 空腔共振吸聲結(jié)構(gòu),空腔共振吸聲結(jié)構(gòu)，原理為亥姆霍茲共振，如穿孔石膏板、穿孔鋁板、木槽板、狹縫吸音磚等。 吸聲特點(diǎn)為：在共振頻率附近有較大吸收。,明代姚廣孝的吸聲降噪房,明永樂皇帝還是燕王的時(shí)候，為了日后起兵奪權(quán)，在后花園秘密建地下室“私鑄兵器”，為防止聲音外傳泄密，其謀臣姚廣孝采用在墻壁上埋入大量的開口向室內(nèi)的甕罐進(jìn)行

8、吸聲降噪。,狹縫吸音磚內(nèi)放入吸聲材料可增大吸聲效果 右圖為美國某音樂教室。 下圖為狹縫吸音磚放入玻璃棉的情況。,3.4 薄板共振吸聲結(jié)構(gòu),較大面積的薄膜、薄板與結(jié)構(gòu)之間存在空腔形成了薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)，如玻璃、薄金屬板、架空木地板、木墻裙等。 其吸聲特點(diǎn)是，低頻吸收比較強(qiáng)烈，中高頻吸收少。,3.5 其他吸聲,空間吸聲體。聲能撞擊的表面多，吸聲效率增大。 尖劈強(qiáng)吸聲結(jié)構(gòu)（聲阻逐漸加大）。吸聲系數(shù)可高達(dá)0.99以上。 空氣吸收。由于空氣的熱傳導(dǎo)與粘滯性，以及空氣中水分子對氧分子振動狀態(tài)的影響等造成。聲音頻率越大，空氣吸收越強(qiáng)烈(一般大于2kHz將進(jìn)行考慮)。相對濕度大時(shí)，吸收變小。 洞口。對外開敞的

9、門、窗或，可以看作吸聲系數(shù)為1的材料。在劇院中，舞臺臺口相當(dāng)于一個偶合空間，臺口后有天幕、側(cè)幕、布景等吸聲材料。其吸聲系數(shù)一般為0.3-0.5。,3.6.1 室內(nèi)音質(zhì)的控制,吸聲材料可以制成吊頂板、貼墻板、空間吸聲體等，在建筑室內(nèi)起到吸聲作用，降低混響時(shí)間。 一般地，房間體積越大，混響時(shí)間越長，語言清晰度越差，為了保證語言清晰度，需要在室內(nèi)做吸聲，控制混響時(shí)間。如禮堂、教室、體育場，電影院。 對音樂用建筑，為了保證一定豐滿度，可以使用吸聲控制音質(zhì)。 在廳堂建筑中，為了防止回聲、聲反饋、聲聚焦等聲學(xué)缺陷，常在后墻面、二層眺臺欄桿面、側(cè)墻面及局部使用吸聲。,3.6 吸聲在建筑聲學(xué)中的應(yīng)用,觀眾廳后

10、墻吸聲,舞臺吸聲,錄音室低頻吸聲,排練廳側(cè)墻吸聲,吸聲應(yīng)用,廳堂音質(zhì),體育場館（RT=1.5-2.5s),體育場館空間大，混響長，容易產(chǎn)生建筑聲學(xué)問題，造成擴(kuò)聲系統(tǒng)效果降低，影響比賽擴(kuò)聲，對于兼做會議、演出使用時(shí)，效果更差。 主要需要進(jìn)行吸聲裝修。,吸聲應(yīng)用,北京十一學(xué)校文體中心計(jì)算機(jī)模擬,混響時(shí)間指標(biāo)模擬,調(diào)整頂棚吸聲體,局部混響偏長,影院(RT控制在0.6-0.8s),沒有好的建筑聲學(xué)條件，包括隔聲、消聲、減振和音質(zhì)等，不會成為好的影院?，F(xiàn)行的影院星級評定標(biāo)準(zhǔn)中，對聲學(xué)環(huán)境有嚴(yán)格的要求。,墻和頂?shù)奈曁幚?吸聲處理防止聲聚焦,吸聲應(yīng)用,錄音室、演播室(RT=0.3-0.6s),聲學(xué)考慮包括

11、體形、吸聲、隔聲、消聲、減振、擴(kuò)散等等。,三層隔聲窗,擴(kuò)散體,吸聲,擴(kuò)散體,吸聲,風(fēng)道消聲,低頻吸聲,減振地面,吸聲應(yīng)用,琴房、排練廳(RT=0.3-0.6s),琴房、排練廳等需要隔聲、吸聲、擴(kuò)散等聲學(xué)處理,吸聲應(yīng)用,教室、機(jī)房、會議室、多功能廳等,吸聲,吸聲,吸聲,吸聲,必須要考慮吸聲裝修！尤其需要擴(kuò)聲的情況！,吸聲應(yīng)用,餐廳,中式餐廳人聲鼎沸，雞尾酒會效應(yīng)嚴(yán)重，影響交流，影響情緒，甚至影響健康。 研究表明，餐廳內(nèi)人聲可達(dá)到85dB，良好的吸聲處理可降低到55dB。,玻璃與實(shí)墻，無吸聲！,硬制頂棚，無吸聲！,石材地面，無吸聲！,吸聲應(yīng)用,還有包括： 博物館、展覽館、辦公室、營業(yè)廳、接待室、拍

12、賣廳、候車(機(jī))室、審判廳、圖書館、畫廊、健身中心、購物中心、酒店大堂、病房等等，都需要聲學(xué)裝修處理。,吸聲應(yīng)用,3.6.2 吸聲降噪,在車間、廠房、大的開敞式空間（機(jī)場大廳、辦公室、展廳等），由于混響聲的原因，會使噪聲比之同樣聲源在室外高10-15dB。，通過在室內(nèi)布置吸聲材料，可以使混響聲被吸掉，降低室內(nèi)噪聲。 吸聲降噪最多可以獲得10-15dB的降噪量。降噪量=10lg(A0/A1),未加入吸聲材料時(shí)室內(nèi)吸聲量越少，加入吸聲材料后室內(nèi)吸聲量越多，降噪效果越好。,某工業(yè)廠房降噪方案分析,無吸聲,頂部吸聲,側(cè)墻吸聲,聲反射分析,全吸聲,局部吸聲,開敞空間的私密性問題頂棚吸聲的重要性,3.6.

13、3 吸聲應(yīng)用,語言私密性,辦公環(huán)境接待處及走廊,開放式辦公室的私密性問題,無吸音天花(石膏板),帶吸音天花,4 建筑因素,4.1 防火性,4 建筑因素,建筑內(nèi)部裝修的消防安全關(guān)系到使用者的生命安全，不容忽視。 國家相關(guān)的防火標(biāo)準(zhǔn)，均為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，必須認(rèn)真執(zhí)行。國家標(biāo)準(zhǔn)將建筑材料的防火性能劃分為4個等級。 A級，不然性，在空氣中受到火燒（高溫）不起火、不燃燒、不炭化 B1級，難然性，當(dāng)火源離開后，燃燒停止， B2級，可燃性，受到火燒（高溫）起火，離開火源繼續(xù)燃燒，如木材等。 B3級，易燃性，受到火燒（高溫）立即起火并燃燒，如室內(nèi)輕織物等。 建筑室內(nèi)材料應(yīng)用的防火基本原則是：吊頂頂棚采用A級材料，

14、遇火不燃燒，結(jié)構(gòu)不破壞，不會掉落傷人；墻面、地面采用B1級以上難燃型材料，防止室內(nèi)火災(zāi)的蔓延；在規(guī)定條件允許的情況下可部分使用B2級材料，如隔斷、家具、窗簾等；禁止使用B3級易燃材料。 建筑內(nèi)部裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB 50222-95中規(guī)定，裝修材料的燃燒性能等級,應(yīng)由專業(yè)檢測機(jī)構(gòu)檢測確定。,4.2 耐久性,4 建筑因素,作為建筑材料，必須具有良好的耐久性。一般地，建筑主體耐久年限大多在50年以上，裝修改造周期至少也要5-10年或更長，因此吸聲材料的耐久性一般應(yīng)達(dá)到15年以上。耐久性應(yīng)考慮三個方面，材料自身耐久性、材料構(gòu)造耐久性和裝飾耐久性。 材料自身耐久性是指材料不會因時(shí)間的流逝而自然損毀。大

15、多吸聲材料，如礦棉吸聲板、玻璃棉（巖棉）裝飾吸聲板、穿孔紙面石膏板、木絲吸聲板等材料的自身耐久性是很好的。但是，一些金屬穿孔板、木質(zhì)穿孔板等，如果應(yīng)用的場合不當(dāng)，受到潮濕、酸堿腐蝕、害蟲蝕刻等，也許在很短時(shí)間內(nèi)就會損害。設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意考慮材料的適應(yīng)性。,4.3 無毒害性,4 建筑因素,近年來，隨著新材料的不斷引入，特別是化學(xué)合成建材也越來越多，人們越來與重視裝修材料對健康的毒害性，即對室內(nèi)空氣質(zhì)量的污染性。 有關(guān)研究機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，某些墻壁涂料、復(fù)合板粘接劑等會放出高濃度的甲醛（HCOH）和揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）。有調(diào)查顯示：甲醛、苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、重金屬等有害物質(zhì)在有些黏合劑、

16、稀釋劑、膠合板制造、各種纖維板、涂料和壁紙粘貼中常常被使用，甚至在建筑發(fā)泡保濕材料中使用?，F(xiàn)代室內(nèi)的化學(xué)污染大部分來源于建筑和裝修材料所產(chǎn)生的甲醛及揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）。 國家標(biāo)準(zhǔn)民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范GB503252001中規(guī)定，民用建筑工程室內(nèi)裝修中所采用的人造木板及飾面人造木板，必須有游離甲醛含量或游離甲醛釋放量檢測報(bào)告，并應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求和國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。民用建筑工程室內(nèi)裝修中所采用的水性涂料、水性膠粘劑、水性處理劑必須有總揮發(fā)有機(jī)化合物（TVOC）和游離甲醛含量含量報(bào)告；游離甲苯二異氰酸酯（TDI）（聚氨酯類）含量檢測報(bào)告，并應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求和國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。,4.4 施

17、工方便性,4 建筑因素,與普通裝修材料不同，吸聲材料的吸聲特性與安裝構(gòu)造有密切的關(guān)系，施工環(huán)節(jié)與吸聲效果直接相關(guān)。而且，建筑裝修的用材面積大，水暖電等配合工種多。因此，從操作可行性來講，施工方便性至關(guān)重要。復(fù)雜、煩瑣的施工構(gòu)造，會使施工可控性降低，尤其是墻面板、吊頂板后空腔等部位的隱蔽構(gòu)造，施工不當(dāng)將嚴(yán)重影響吸聲效果。,某體育館實(shí)例,4.5 廉價(jià)性,4 建筑因素,使用量最大，也是成本相對較低的吸聲材料主要有：穿孔紙面石膏板、穿孔硅酸鈣板、離心玻璃棉板（氈）、巖棉板、礦棉板、蛭石板、泡沫玻璃板、普通鋁穿孔板等。這些材料具有良好的吸聲功能，防火好，作為地下室、機(jī)房、工業(yè)降噪等對裝飾條件要求不高的場

18、合較為合適。 木質(zhì)穿孔吸聲板、蜂窩鋁穿孔板、飾面穿孔石膏板、異性孔的穿孔石膏板、飾面穿孔硅鈣板、植物纖維噴涂、無機(jī)纖維噴涂、木絲吸聲板、聚酯纖維板、三聚氰胺泡沫、防火布飾面玻璃棉吸聲板等吸聲材料，既有較好的裝飾效果，價(jià)格也適中，多用于廳堂建筑、辦公建筑、車站機(jī)場、演播建筑、醫(yī)院學(xué)校、賓館餐廳、會議室等公眾場合。 鋁纖維板、燒結(jié)鋁、微穿孔金屬板等成本較高的吸聲材料，往往用于特殊的場合,如高潔凈度或特殊裝飾風(fēng)格的房間。,4.6 裝飾性,4 建筑因素,人們的需要既有物質(zhì)的，也有精神的。對于吸聲裝修來講，既需要有實(shí)際的功能性，也需要有美的精神享受。物質(zhì)性的體察需要時(shí)間，而美的與否是一眼便可看穿的。隨著人們生活水平的不斷提高，對美的需求也更加重視了。因此，吸聲材料的裝飾性逐漸成為關(guān)鍵的建筑因素之一。,吸聲處理的建筑因素功能、美觀、堅(jiān)固、防火、耐久、廉價(jià),廣州白云國際機(jī)場航站樓吸聲處理與頂棚設(shè)計(jì)有機(jī)地結(jié)合在一起。,吸聲處理的建筑因素功能、美觀、堅(jiān)固、防火、耐久、廉