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1、第五章 建筑声环境,5 1,创造良好的满足要求的声环境 保证居住者的健康 提高劳动生产率 保证工艺过程要求 录音棚、演播室 高保真音乐厅 噪声控制的目的：创造一个良好的室内外声学环境。,1 建筑声环境的基本知识,一、声音的性质和基本物理量1、声波的基本物理性质可听声：人耳可以听到的20Hz2000Hz频率范围的声音称为可听声。*低频声：300Hz以下的声音*中频声：3001000Hz的声音*高频声：1000Hz以上的声音2、声波：空气压强在静态压强水平上起伏变化的过程，是一种压强波。3、声速：声波在介质中传播的速度。,声音按频率高低分类,5 4,高频声,低频声,中频声,31.25 Hz,单一频
2、率的声音,不同频率的有序组合,基音(基频),谐音(n基频),研究方法：将频率分成带，即研究某一频率带范围内的声压（振动能量）情况。,纯音、音乐、噪声,频率杂乱无章组合的声波或主观不愿意接受或对人体有害的声音,按频率组成分类,泛音,谐音是泛音，但泛音并不一定是谐音,：较高频率,二、声音的计量1、声功率、声强和声压声功率：生源在单位时间内向外辐射的声能声强：衡量声波在传播过程中声音强弱的物理量。2、声源的指向性当声源的尺度比波长小的多时，可看作无方向性的点声源。生源尺寸比波长大得越多，指向性越强,2 人体对声音环境的反应原理与噪声评价,一、人耳的听觉特征1、响度和响度级*响度：声音入射到耳鼓膜使听
3、者获得的感觉量。取决于：声压、声强、频率。*响度级：将听起来一样响的声音的响度用1000Hz纯音对应的声压级代表。反映了人耳对不同频率声音的敏感度变化。*人耳对高频声较敏感，对低频声不敏感。,二、掩蔽效应1、掩蔽效应：人耳对一个声音的听觉灵敏度因为另一个声音的存在而降低的现象称“掩蔽效应”。2、掩蔽量：因掩蔽效应听阈所提高的分贝数称为掩蔽量。应用：将没有信息内容、无方位感、不太响且连续的易于接受的声音作为背景声，抑制其他干扰噪声，使人听到这些声音时能保持心理平静。（背景音乐声）,3、双耳听闻效应(方位感)同一声源发出的声音传到两只耳朵时，由于到达双耳的声波之间存在一定的时间差、强度差、位相差，
4、使听者能够辨别声音的方向。双耳辨别方向的能力称方位感。应用：弱化掩蔽声声源的方位感，来控制噪声。,5 10,日本办公楼噪声干扰感觉的调查,常见的办公楼背景声,大型敞开式办公室减少相互干扰的“声音香料”。可利用适当的空调系统的背景噪声。,声音香料,减少隔声代价：在允许范围内提高室内背景噪声，可减少降低外部传入噪声控制的代价,低掩蔽噪声级,高掩蔽噪声级,70,三、室内声学特性,5 13,1、封闭空间的声特性及方向性,特点：,1、非自由声场2、混想现象3、声加强与减弱4、回声等,5 14,混响是围蔽空间里的声学现象。,2、混响与混响时间,混响声源停止发声后，声场中还存在着来自各界面的迟到的反射声，各
5、个界面的反射声在室内混合的现象称混响。,声音停止发声后，室内声能立即开始衰减，声音自稳态声压级衰减60dB所需的时间称为混响时间。评价室内混响特性的参数。,混响时间,室内吸声量越大，衰减越快房间容积越大，衰减越慢,四、噪声的评价和标准,1、噪声的基本概念：噪声频谱杂乱无章的、不人们愿意听到的、对人体有害的声音,低频噪声：350Hz空气压缩机等中频噪声：3501000Hz高压风机等高频噪声：1000Hz锯子等,噪声的分类：,2、室内噪声来源,主要噪声,空调噪声：以低频为主的噪声和振动空调机房：风机冷冻机房：冷冻机、水泵室外：汽车等管道系统：气流噪声、阀门的啸叫声,噪声对听觉器官的损害,3、噪声的
6、危害,正常听力听觉疲劳噪声性耳聋轻度耳聋重度耳聋职业耳聋,听力损失,长期工作环境,90dB,句子可懂度下降13%；句子+单音节词混合可懂度下降38%。,500/1000/2000Hz三个频率下的平均听力损失,使听阈上升,新建筑物理FIG3.1-28-30,对睡眠很干扰,对休息、音乐欣赏、交谈很干扰,对工作很干扰,对人体功能的影响：记忆力衰退、反应迟钝等,噪声对生活工作的影响,对健康的影响：神经衰弱、消化不良、心脏病、高血压、动脉硬化等心血管疾病。,实验发现：开始影响人的噪声级为4045dBA,五、噪声允许标准和法规1、相关法规民用建筑隔声设计规范工业企业噪声卫生标准剧场建筑设计规范办公建筑设计
7、规范表7-2,交谈的语言声级与背景噪声(SIL)的关系,反映环境背景噪声,当SIL60dB时，轻松交流的距离为多少?,课堂上教师一般的提高嗓音能使后座同学听清的SIL=?,3 声音传播与衰减的原理1、声波的绕射：声波在传播途径中遇到障碍物时，改变传播方向，绕过障碍物的边缘，在障碍物的后面继续传播的现象称绕射。2、声波的反射与散射：当声波在传播过程中遇到一块尺寸比波长大得多的平面障板时，声波将被反射。3、声波的透射与吸收当声波入射到建筑构件时，声能的一部分被反射，一部分透过构件，另一部分由于构件的振动或声音在内部传播时介质的摩擦或热传导而被损耗，称为材料的吸收。,4、自由场：无反射无吸收的理想声
8、场。5、室内声场：声波在一个被界面围团的空间中传播时，受到各个界面的反射与吸收，此时形成的声场为室内声场。室内声场比无反射的自由场复杂。,4 材料与结构的声学性能一、材料和结构的声学特性吸声：声波入射到吸声材料上被吸收隔声：利用隔层把噪声源和接受者分开二、吸声材料和吸声结构1、多孔吸声材料原理：当声波入射到多孔材料表面时，声波能顺着微孔进入材料内部，引起孔隙中的空气振动。由于摩擦和空气的粘滞阻力，使一部分声能变为热能，从而使声波衰减。（孔靠得近但彼此不相通的多孔材料吸声较差）*所有的纤维板、软质抹灰、矿棉、毛毡等多孔材料-都是吸声材料。,2、薄板共振吸声结构原理：当声波入射到薄板和薄膜上时，将
9、激起面层振动，使板或膜发生弯曲变形。由于面层和固定支点的摩擦，以及面层本身的内损耗，一部分声能被转化为热能。*当入射声波的频率与结构的固有频率一致时，该频率称为吸声结构的共振频率。*将不透气、有弹性的板状或膜状材料（如胶合板、硬质纤维板、石膏板、石棉水泥板、皮革、人造革、帆布等）周边固定在框架上，板后留有一定厚度的空气层，就成了薄板和薄膜共振吸声结构。*应用：在薄板边缘防止一些橡皮条、海绵条、或毛毡等材料达到吸声的效果。在送风孔洞的风口、干管上加橡皮条也能达到此目的。,3、空腔共振吸声材料 原理：结构中间封闭有一定体积的空腔，并通过有一定深度的小孔和声场空间连通。各种穿孔板、狭逢板背后设置空气
10、层形成吸声结构，均属于空腔共振吸声结构。（如：可用穿孔的石棉水泥板、石膏板、胶合板等）*穿孔板共振器是在刚性板上穿孔或穿缝，并与墙壁隔开一定距离安装，利用了空腔共振器的吸声原理形成了多个空腔共振器。*应用：穿孔板吊顶,三、吸声材料及应用,不同吸声材料的吸声特性,高频,低频,特定频率,更低频,吸声机理与频率的关系？,5 30,厚度的影响：,1、多孔吸声材料影响因素,增加厚度和空气层对低、高频都有作用吗？多孔材料主要消低、高频？,5 31,共振结构在声波激发下振动，振动的结构由于本身的内摩擦和与空气间的摩擦把部分振动能量转变为热能而损耗。因此振动的结构消耗声能，产生吸声效果。适应频带：中、低频 共
11、鸣：机械能激发物体振动向空气辐射声能 共振：空气中传播的声能激发物体机械振动,2、薄板和薄膜共振吸声结构吸声机理,不透气薄膜薄板与板壁间有一空气夹层，薄膜、薄板振动消耗声能。,3、薄板和薄膜共振吸声结构吸声结构,薄板,多孔吸声材料,5 33,空腔孔颈空气柱由于共振而激烈运动，消耗能量，腔内空气起弹簧缓冲作用,4、空腔共振吸声结构,共振消声器,5、空间吸声体,6、组合共振吸声结构-穿孔板与墙间空腔形成共振腔,图5-27穿孔板组合共振吸声结构实例1-空气层；2-多孔吸声材料；3-穿孔（缝）板；4-玻璃布等护面层；5-木板条,穿孔板共振器,5 噪声的控制与治理方法一、噪声控制的原则与方法1、噪声控制
12、原则*生源的噪声控制*在传声途径中控制*在接收点控制2、城市噪声控制3、室内设备噪声控制,二、吸声降噪：吊顶或墙面：吸声材料壁纸、墙布三、隔声：用构件将噪声源与接受者分开，隔离空气对噪声的传播，降低噪声污染。如隔声墙等。四、减振和隔振五、隔声罩：六、消声器七、掩蔽效应的应用：利用背景声无表达含义、响度不大、连续、无方位感的特点来掩蔽噪声。,房间的吸声减噪 原理：通过吸声处理以达到降噪目的方法。消声器原理消声器是可使气流通过,而降低噪声的装置。降低气流噪声主要依靠安装各种类型的消声器或消声室。吸声降噪,5 40,1、隔声降噪原理,建筑环境声学FIG16-4,装有吸声砌块,未作吸声处理的管道,噪声
13、源,噪声源,隔声障板,顶棚抹灰,2、隔声措施及应用,玻璃窗隔声范围,5 45,空气层厚度有一个最佳值,空气层对隔声效果的影响,5 46,缝隙与小孔对隔声的影响,开启的门窗,缝隙或小孔,衍射效应,孔径,在进行隔声设计时应注意避免小孔和缝隙对于门窗设计应做好密封处理孔径相对波长越大，衍射作用越强,5 47,0.595,0.14,吸声材料同时容易透声,吸声、隔声组合应用,消声器原理及种类阻性消声器：原理：利用布置在管内壁上的吸声材料或吸声结构的吸声作用，使管道传播的噪声迅速随距离衰减，从而达到消声的目的。对中、高频噪声的吸声效果较好。抗性消声器：原理：不使用吸声材料，主要利用声阻抗的不连续性，来产生传输损失。如利用管道截面的突然扩张和收缩达到消声的目的适用于中、低频噪声的控制。,
