建筑物理声学部分

声音:是由物体振动产生，以声波的形式传播。声音只是声波通过固体或液体、气体传播形成的运动。

声音的要素：声音的强弱、音调的高低、音色的好坏

声源：声音来源于震动的物体，辐射声音的振动物体称之为声源。 弹性介质：气体、固体、液体

介质：一种物质存在于另一种物质内部时，后者就是前者的介质；某些波状运动（如声波、光波等）借以传播的物质叫做这些波状运动的介质。也叫媒质

波阵面：声波从声源发出，在同一介质中按一定方向传播，在某一时刻，波动所达到的各点包络面称为“波阵面”。 为平面的成 “平面波”，为球面的成为 “球面I =dW

dS (w /m 2) 波”

波长：声波在传播途径上，两相邻同相位质点之间的距离称为波长，记作λ，单位米。

声速是指声波在弹性介质中传播速度记作c, 单位是米每秒，声速不是质点振动的速度是振动状态的速度。它取决于传播介质本身的弹性（空气压缩系数κ）和惯性（空气密度ρ）。

c =λ

T c =λ*f [振动物体来回振动一周的时间称为周期T(s)，T 的倒数

即一秒钟振动的次数称为频率f(Hz),声波在一个周期内传播的距离称为波长λ]

声音的传播原理： 由声源产生的机械波可通过固体、液体和空气介质进行传播。人耳听

到的声音主要是在空气介质中传播的纵波。

绕射规律：

当声波在传播途径中遇到障板时，不再是直线传播，而是能绕道展板的背后改变原来的传播方向，在他背后继续传播的现象称之为绕射 反射规律：

1、入射线、反射线和反射面的法线在同一平面内；

2、入射线和反射线分别在法线的两侧；

3、反射角等于入射角。

干涉概念：当具有相同频率、相同相位的两个波源所发出的波相遇叠加时，在波重叠的区域内某些点处，振动始终彼此加强，，而在另一些位置，振动始终互相削弱或抵消，这种现象叫做波的干涉。

驻波概念：当两列频率的波在同一直线上相向传播时将形成“驻波”。驻波是注定的声压起伏，它是由两列在相反方向上传播的同频率、同振幅的声波相互叠加而形成。

驻波形成条件：当单频率平面波在两平行界面之间垂直传播，两个反射面上都满足声压为极大值（位移为零）。

吸收：在声音的传播过程中，由于振动质点的摩擦，将一部分声能转化成热能，称为声吸收吸收是把透射包括在内，也就是声波入射到围

蔽结构上不再返回该空间的声能损失

透射：声音入射到建筑材料或构件时还有一部分能量穿过材料或建筑部件传播到另一侧空间去。材料或构件的透射能力是用透射系数来衡量的。是指被透过的声能与入射声能之比

透射构件的声能E τ单位时间能入射到构件的总声能Eo 反射的声能Er 吸声系数α透射系数τ反射系数r]

声功率：指声源在单位时间内向外辐射的能量。记作W ，单位是瓦（W ）、毫瓦（mW ）和微瓦（μW ）。声功率是声本身的一种特性。

声强：声场中某一点的声强，是指在单位时间内，该点处垂直于声波传播方向的单位面积上所通过的声能，记为I ，单位是W/m2。它是衡量声波在传播过程中声音强弱的物理量

[dS声能所通过的面积；dW 单位时间内通过dS 的声能]

声压：是指介质中有声波传播时，介质中的压强相对于无声波时介质L p =20lg p p 0压强的改变量，单位N/m2，或Pa 。

声压级[Lp声压级(dB)

p 0—基准声强其值为2×10-5](N/m2) p 所研究声音的强度（N/m2）。] 一个声音的声压与基准声压之比的常用对数乘以20 L I =10lg I I 0声强级[ Li 声强级(dB) Io —基准声强其值为10-12

(W/m2) ;I —所研究声音的强度（W/m2）] 一个声音的声强与基准声强之比的常用对数乘以10

L w =10lg W W 0声功率级[Lw声强级(dB);W0—基准声功率其值为10-12W;

W —所研究声音的强度，W] 一个声音的声功率与基准声功率之比的常用对数乘以10

响度级：如果某一声音与已选定的1000HZ 的纯音听起来同样响，这个1000HZ 纯音的声压级值就定义为待测声音的“响度级”，单位是方。 总声级：C 网络具有接近线形的较平坦的特性，在整个可听范围内几乎不衰减，以模拟人耳对85方以上纯音的响应，因此它可代表总声压级。 频谱：自然界中听到的声音为复合声，将组成它的声音频率及其强度同时表现出来，叫做频谱。频谱是各个频率的声压级的综合量是表征声音的物理量之一

音调：主要由声音的频率决定，同时也与声音的强度有关。频率的高、低的听觉属性是音调，频率越高音调就越高。

音色：是反映复合声的一种特性，它主要是由复合声成分里各种纯音的频率及其强度（振幅）决定的，即由频谱决定。

时差效应（哈斯）

直达声到达后50ms 以内到达的反射声会加强直达声。直达声到达后50ms 后到达的“强”反射声会产生“回声”。

双耳听闻效应（听觉定位）：

听觉定位特性是由双耳听闻而得到的，由声源发出的声波到达两耳，可以产生时间差和强度差。人耳对生源方位的辨别在水平方向比竖直方向要好。人耳辨别方向相当准确，辨别远近的效果较差。 掩蔽效应

人耳对一个声音的听觉灵敏度因另外一个声音的存在而降低的现象。不但取决于噪声的总声压级的大小，而且还与频率的成份和频谱分布有关

增长、稳态、衰减规律：

声源以一定的声功率发生，随着时间t 的增加，室内的声能密度逐渐增长。当t=∞时，室内声能密度达到最大值，此时的声场称为“稳态声场”。当声场达到稳态后，声源停止发声，声能密度随时间的增加而减小，直到趋近于0。室内总吸声量越大，衰减越快；室容积越大，衰减越缓慢。公式

混响时间定义：室内声源稳态发声后，声源停止发声，声音衰减60dB 所持续的时间。

T =K *V

A 赛宾公式应用于室内吸声量较小混响时间较长时[T—为混

响时间(s) V —为房间容积(m3)A—房间的总吸声量（m2）K —与声速有关的常数。常取0.161]

T 60=KV -S ln(1-) 伊林公式在室内表面的平均吸声系数较大（α）0.2）时，

只能用伊林公式较为准确的计算室内混响时间。应用于室内吸声量较大混响时间较小时[T—为混响时间(s) V —为房间容积(m3)K—与声速有关的常数。常取0.161室内表面平均吸声系数]

房间共振： 声音在传播过程中遇到反射物形成反射声波，入射声波与反射声波发生叠加，特别是当声波在两片平行的墙壁体传播时，这种叠加可能使声压达到最大时，这种现象称为共振。

共振频率定义及规律：共振的频率取决于L 和n ，此处L 为两墙的距离，n 为一系列正整数，每一个数为一个“振动方式”。轴向共振频率为f=c/λ=nc/2L,HZ。L 越大，最低共振频率亦越低。

f nx , ny , nz =c 2n x L x 2+n y L y 2+n z L z 2fnx,ny,nz —简正频率（Hz ）Lx ，Ly ，；Lz —分别为房间的3 个边长；C —为空气中的声速；nx ，ny, nz——分别为任意正整数

共振防止措施：1选择适当的房间长宽高比例2房间做成不规则形3室内表面吸声处理

4房间容积不宜太小

吸声材料分类：多孔吸声

多孔吸声材料吸声机理：

声波进入空隙，引发空气振动，空气阻力及空气与孔壁的摩擦，产生热能，通过热传导作用，使相当一部分声能被转化为热能而被吸收。 影响吸声材料的因素：

1空气流阻2孔隙率3厚度4材料的密度5背后空气层6饰面处理7声波的频率和入射条件8吸湿、吸水的影响

空腔共振吸声机理：颈口空气柱与空腔相当于一弹簧振动系统，有固有的振动频率。当入射声波与固有振动频率相同时，空气柱共振并与孔径剧烈摩擦使声能转变为热能。

空间吸声体优点：1吸声性能好：中高频好2节约经费

3容易与照明、空调系统结合4美观5安装方便

如何选择吸声材料结构：

1吸声性能：频率2防火：不燃或阻燃材料3防潮：游泳池4护面层：防止材料外逸5结构与材料结合：穿孔板吸声结构空腔内填吸声材料，穿孔率15%~20% 6还应考虑：材料耐久性、力学强度、化学性质和尺寸稳定性等。

室内音质主观评价标准：1、合适的响度：语言声响度级为60-70方；音乐声响度级在50-85方，或更大些；2、较高的清晰度和明晰度：语言声要求有一定的清晰度，清晰度大于80%；语言可懂度：有字义联系；音乐声：听清急速连贯演奏的旋律，同时分清不同声部和乐器组演奏的声音，即声音的透明度和层次感；3、丰满度：对低频反射声丰富的音质成为具有温暖度，中高频反射声丰富的音质成为具有活跃度；4、良好的空间感平衡感：立体感、环绕感、拓展感等

5、没有声缺陷和噪声干扰。

室内音质评价客观标准：

1声压级2混响时间3早期衰变时间EDT4声能比

厅堂容积确定的影响因素

1保证厅内有足够的响度2保证厅内有适当的混响时间

体型设计原则：1保证直达声能够到达每个听众2保证前次反射声的分布3防止产生回声及其它声学缺陷4采用适当的扩散处理5舞台反射板

厅堂体型设计方法：1充分利用直达声2争取和合理分布早期反射声3

使声场均匀，频响特性好4声学缺陷的防止

室内混响设计步骤：1根据设计完成的体型，求出厅的容积V 和内表面积S 。2根据厅的使用要求，确定混响时间及其频率特性的设计值。3根据混响时间计算公式求出大厅的平均吸声系数。4计算大厅内总吸声量及部分吸声量。5查阅资料及构造的吸声系数数据，从中选择适当的材料及构造，确定各自的面积，是大厅内各界面的总吸声量符合上式。

噪声评价指数NR 的确定方法：以频谱与NR 曲线在任何地方相切的最高NR 曲线，表示该噪声的NR 数。

如何通过建筑设计的手段来达到降噪的目的：

一、建筑布局中噪声控制方法：1将要求安静的建筑物（房间）远离强噪声源。城市住宅：（1）当住宅沿城市干道布置时，卧室和起居室不应设在临街一侧，如果设计确有困难，每套住宅至少有一主卧室背向吵闹的干道。（2）电梯间、垃圾井等设施均不得与卧室、起居室相邻；锅炉房、水泵房如设在住宅楼内或与住宅毗邻时，必须采取有效的隔声减噪措施。（3）居住区内的儿童游戏场及其他高噪声房屋位置应避免对住宅产生干扰。2、利用降噪要求低的建筑（房间）隔离噪声源3、将噪声源集中布置，且远离安静要求高的区域

4、尽量避免房间之间的干扰

二、提高维护结构隔声量

三、室内细声降噪

四、隔声屏障与隔声罩

空气声：声源直接激发空气振动而传播的声音。围蔽结构隔绝的若是外部空间声场的声能，称为“空气声隔绝”。

城市噪声控制

城市噪声来源广泛，包括交通噪声、工厂噪声、施工噪声以及各种社会生活噪声等。城市环境噪声控制问题涉及的范围也非常广泛，包括：

(1)城市噪声管理与噪声控制法规通过制定噪声控制法规来保证噪声标准的实施。

(2)从城市规划、总体布局方面消除或减轻噪声的影响，如：

1) 控制城市人口；

2) 建立合理的城市功能分区：

城市规划时，为了噪声控制，首先将机场和重工业区布置在城市外边缘区域，然后布置铁路、高速公路等，接着依次可布置一般的中小型工业区、商业区和居住区，并在中小型丁业区和商业区之间布置城市环道，在商业区和居住区之间设置开阔地带或绿化带，以进一步降低噪声对居住区的影响。

(3)进行道路交通控制

道路交通噪声是城市环境噪声的主要来源。控制办法主要有改善道路设施，加强管理，如限制车速、限制重型车辆进入市区的时间等，以

及注意道路两侧建筑的功能分区布置，必要时可设置隔声屏障。

建筑隔声设计①选定合适的隔声量对特殊的建筑物（如音乐厅、录音室、测听室）的构件，可按其内部容许的噪声级和外部噪声级的大小来确定所需构件的隔声量。对普通建筑通常可用居住建筑隔声标准所规定的隔声量。②采取合理的布局在进行隔声设计时，最好不用特殊的隔声构造，而是利用一般的构件和合理布局来满足隔声要求。如在设计住宅时，厨房、厕所的位置要远离邻户的卧室、起居室。对于剧院、音乐厅等则可用休息厅、门厅等形成声锁，来满足隔声的要求。为了减少隔声设计的复杂性和投资额，在建筑物内应该尽可能将噪声源集中起来，使之远离需要安静的房间(见城市防噪声规划) 。③采用隔声结构和隔声材料某些需要特别安静的房间，如录音棚、广播室、声学实验室等, 可采用双层围护结构或其他特殊构造, 保证室内的安静。在普通建筑物内，若采用轻质构件，则常用双层构造, 才能满足隔声要求。对于楼板撞击声, 通常采用弹性或阻尼材料来做面层或垫层，或在楼板下增设分离式吊顶等，以减少干扰。④采取隔振措施

建筑物内如有电机等设备，除了利用周围墙板隔声外，还必须在其基础和管道与建筑物的联结处，安设隔振装置。如有通风管道，还要在管道的进风和出风段内加设消声装置。

建筑隔声，是指随着现代城市的发展，噪声源的增加，建筑物的密集，高强度轻质材料的使用，对建筑物进行有效的隔声防护措施。建筑隔声除了要考虑建筑物内人们活动所引起的声音干扰外，还要考虑建筑

物外交通运输、工商业活动等噪声传入所造成的干扰。

L p =10lg W +10lg(Q 4πr 2+4

R ) +120

L p =L w +10lg(Q 4πr 2+4

R ) 室内声压级公式、计算

[W声源的声功率级dB;r —离开声源的距离，m ；Q —声源指向性因数；R —房间常 数 ，S —室内总表面积，m2; 室内表面平均吸声系数]

T =K *V

A 赛宾公式应用于室内吸声量较小混响时间较长时[T—为混

响时间(s) V —为房间容积(m3)A—房间的总吸声量（m2）K —与声速有关的常数。常取0.161]

T 60=KV -S ln(1-) 伊林公式在室内表面的平均吸声系数较大（α）0.2）时，

只能用伊林公式较为准确的计算室内混响时间。应用于室内吸声量较大混响时间较小时[T—为混响时间(s) V —为房间容积(m3)K—与声速有关的常数。常取0.161室内表面平均吸声系数]

T 60=KV -S ln(1-) +4mv

[m—空气吸收衰减系数 ]