建筑光学声学

1、建筑光学1、 能够引起人视觉感觉的电磁辐射波长范围为380-780nm名称 定义 符号单位光通量 光源发出光的总量 流明（lm）发光强度 光源光通量在空间的分布密度 i 坎德拉（cd）照度 被照面接收的光通量 e 勒克斯（lx）亮度 光源或被照面的明亮程度 l 坎德拉每平方米 (cd/m2)2、 人眼视觉特点：明视觉时对380-780nm引起不同的颜色感觉 光谱光视效率：表示波长 和波长 的单色辐射，在特定光度条件下，获得相同视觉感觉时，该两个单色辐射通量之比。 视野范围（视场）水平面180°，垂直面130°，上方为60°，下方为70°人通常离展品高度2

2、-1.5距离观赏展品 明视觉时有颜色感觉 对亮度变化适应力强 暗视觉时有明暗感无颜色感觉3、 材料的光学性质反射 透射 吸收定向反射和透射定向反射：光线入射角等于反射角；入射光线、反射光线以及反射表面的法线处于同一平面。玻璃镜、很光滑的金属表面定向透射：如材料的两个表面彼此平行，则透过材料的光线方向和入射方向保持一致。窗玻璃扩散反射和透射均匀扩散材料：将入射光想均匀地向四面八方反射或透射，从各个角度看，其亮度完全想同，看不见光源形象。氧化镁、石膏、磨砂玻璃；完全均匀扩散透射材料：乳白玻璃、白纸、半透塑料；均匀漫反射材料：将反射光均匀分布在各个方向上，与入射方向无关，砖、混凝土、石膏定向扩散材料

3、：在定向反射（透射）方向，具有最大的亮度，而在其他方向上也有一定亮度。光滑的纸、较粗糙的金属表面、油漆表面、釉瓷砖。视度：看物体的清楚程度，影响因素：适当的亮度、物件尺寸、对比、识别时间、避免炫光 （从暗到明的适应时间短明适应 从明到暗的适应时间长暗适应）环境亮度变化大时应设置过度空间，人眼变动注视的工作场所中两度差别不宜过大以减少视觉疲劳。眩光：在一个照明环境中，当某光源或物体的亮度比眼睛已适应的亮度大得多时，人就会有眩目或耀眼的感觉，此种现象称为眩光。直接眩光是由观察者视场中的明亮和发光体（如光源发出的光或灯具输出的光）引起的；而观察者在光泽的表面中看到发光体的像（如建筑物大厅光滑的大理石

4、地面反射的强烈灯影）时，则会产生间接眩光。眩光影响：眩光对视觉有极不利的影响。它引起眼睛的对比、视力、识别速度等机能下降严重时可使人晕眩，甚至造成工伤事故或损伤眼睛。眩光对于心理也有明显影响，使人情绪烦焕、反应迟钝。有时眩光的出现不一定妨碍视觉功能，但会引起不舒适感觉，尤其是当视野内的光源很大很亮而背景又较暗时更甚。4、 光气候是由太阳直射光、天空扩散光和地面反射光形成的天然光平均状况。全云天的地面照度取决于：太阳高度角、云状、地面反射能力、大气透明度晴天的地面照度由太阳照度和天空扩散光两部分组成。大气透明度、太阳与计算点相对位置采光系数：室内给定水平面上某一点的由全阴天天空漫射光所产生的照度

5、和同一时间同一地点，在室外无遮挡水平面上有全阴天天空漫射光所产生的照度的比值5、 采光口侧窗 缺点：照度不均匀；优点：构造简单，不受建筑物层数限制，布置方便，造价低廉，光线具有明确方向性。采光均匀性主要受窗高低影响，虽可用提高窗位置方法解决室内照度不均的问题，但受建筑物层高的限制。这种窗只能保证有限进深的采光要求。一般进深不超过窗高的1.5-3倍。窗口形状应结合房间形状来选择。天窗 矩形天窗 天窗架+窗扇 课避免单侧窗照度变化大的缺点，使照度均匀。窗口位置高，一般处于视野范围外，不易形成眩光和受外面物体的遮挡。横向天窗 造价为矩形天窗的62% 采光效果与矩形天窗差不多，省去了天窗架、简化了结构

6、、降低了建筑高度，但受屋架挡光影响，不适于跨度较小的车间锯齿形天窗 由于倾斜顶棚的反光，采光效率比纵向矩形天窗高，光线更均匀，方向性强，采光均匀性较好，且朝向对室内天然光分布的影响大平天窗 优点：采光效率高，面积大；缺点：积尘，易产生眩光。平天窗布置灵活，易于达到均匀的照度。 井式天窗 主要用于热车间，采光系数一般在1%以下。在采光上仍然比旧式矩形避风天窗好，而且通风效果更好。如将挡雨板做成垂直玻璃挡雨板，对室内采光条件改善很多。但由于处于烟尘出口，较易积尘，影响室内采光效果对比：分散布置的平天窗所需的窗面积最小。最大为矩形天窗。 从均匀度来看，集中在一处的平天窗最差；若将平天窗分散布置，则均

7、匀度得到改善。 6、 采光设计采光系数标准值临界照度：室内完全利用天然光进行工作时的室外天然光最低照度。我国规定为5000lx。四川、贵州4000lx。 采光质量 采光均匀度：室内照度最低值与室内照度平均值之比。防止眩光：作业区应减少或避免直射阳光；工作人员的视觉背景不宜为窗口；可采取室内外遮挡设施来减少窗亮度或减少窗的视域；窗结构的内表面和窗周围的内墙面宜采用浅色饰面。合适的光反射比防止紫外线的进入学校教室采光设计：(1)在整个教室内应保持足够的照度，且要求照度分布比较均匀，使坐在各个位置上的学生具有相近的光照条件。(2)合理地安排教室环境的亮度分布，保证正常的视度，减少疲劳，提高学习效率。

8、讲台和黑板附近适当提高照度，但应注意消除眩光。(3)较少的投资和较低的经常维持费用。采光设计应本着节约的原则，做到少花钱，多办事。美术馆采光设计：(1)适宜的照度。 (2)合理的照度分布。 (3)避免在观看展品时明亮的窗口处于视觉范围内。 (4)避免一、二次反射眩光。 (5)环境亮度和色彩。 (6)避免阳光直射展品，导致展品变质。 (7)采光口不占或少占供展出用的墙面。7、人工光源种类及特性 白炽灯：优点 体积小，易控光，工作环境温度范围较大，结构简单，价格便宜，使用方便；缺点 发光效率低，灯丝亮度高，散热量大，寿命短，受电压变化、机械振动影响大。 气体放电光源：利用某些元素的原子被电子激发而

9、发出可见光的光源。 荧光灯：优点：发光效率高，发光表面亮度低，不易产生眩光，光色好，接近自然光色，寿命较长，灯管表面温度较低缺点：初期投资较大，冬天难启动，有频闪现象，有紫外线泄露，对无线电有干扰8、灯具配光曲线：配光曲线上的每一点表示灯具在该方向上的发光强度它表明了灯具的照明性能，主要用途是：提供灯具光分布特性的大体概念、计算灯具在某一点产生的照度、计算灯具的亮度分布。灯具效率：指在规定条件下测得的灯具所发射的光通量值与灯具内所有光源发出的光通量测定值之和的比值。（灯罩吸收 光源本身吸收反射光）建筑声学1、 基本概念声功率：声源在单位时间内向外辐射的声音能量w,单位瓦声强：在声波传播过程中，

10、每单位面积波阵面上通过的声功率，i声压：空气质点由于声波作用而产生振动时所引起的大气压力起伏。i=p2/pc2、频谱：以频率范围为横坐标与其相应的声压级为纵坐标所组成的图形称为声源的频谱3、声扩散：声音遇到凸形界面时会分解成许多小的比较弱的反射波，这种现象称为扩散。注意这些表面的突出部分最小应相当于入射波长的1/7才能起到扩散的作用。声音的吸收：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。（吸收量的大小取决于材料的有关特性和表面有关状况和构造等。）吸声系数（）是指被吸收的声能与入射声能之比。声透射：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

11、另一侧空间去。透射系数（）是指被透过的声能与入射声能之比。 在建筑中更为关心的是建筑构件的隔声量r，隔声量r（db）与透射系数有下列关系： 任何一种既定的墙其两侧的声音强度之比是常数。（长方体形正方体形不好）在建筑设计中对房间选择适当的尺度比例，利用不规则表面作声扩散以及吸声材料的适当分布，局可以减少凡间共振引起的不良影响4、混响：当声源在一封闭空间内开始辐射声能时，声波即同时在空间内开始传播。当入射到某一界面时，部分声能被吸收，其余部分则被反射。在声波继续传播中，又第二次、第三次以至多次地被吸收和反射。这样，在空间内就形成了一定的声能密度。随着声源不断供给能量，室内声能密度将随时间增加面增加

12、，达到一个稳定状态（即维持不变的状态）。当声音达到稳态时，若声源突然停止发声，室内接收点上的声音并不会立即消失，而要有一个过程。首先直达声消失，反射声则将继续下去；每反射一次，声能被吸收一部分。因此，室内声能密度将逐渐减弱，直至完全消失。把这一衰减过程称为“混响过程”或简称混响。混响时间：声源停止发声后，室内的声能立刻开始衰减，声音自稳态声压级衰减60db所经历的时间。赛宾公式：t60为混响时间(s) v 为房间容积(m3) s房间的总吸声量（m2）依林公式： 为平均吸声系数， s1、s2、sn室内界面不同材料的表面积（m2）1、2、n不同材料的吸声系数。回声：当声源传来的声音和以一次反射回来

13、的声音，相继到达人耳，其延迟时间小于30 ms时，人耳不能区分出来，当两个声音的时差达到50ms时（声程差达到17m），人耳就能区分出它们来自不同的方向，这后一个声音就有可能成为回声。5、人耳听觉特点听觉范围：最高最低频率可听极限 一般地，青少年2020khz,中年3015khz,老年10010khz。最小最大可听极限：人耳有一定的适应性，常人上限为120db,经常噪声暴露的人有可能达到135140db。下限频率与频率有关。最小可辩阈（差阈） 声压级变化的察觉：一般是1db3db以上有明显感觉频率变化的察觉：一般是3%，低频时3hz。听觉定位：人耳判断声源的远近比较差，但确定声源的方向比较准确

14、。人耳判断声源的方位主要靠双耳定位，对时间差和强度差进行判断。人耳的水平方向感要强于竖直方向感。通常，频率高于1400hz强度差起主要作用；低于1400hz时，时间差起主要作用。哈斯效应：人耳有声觉暂留现象，人对声音的感觉在声音消失后会暂留一小段时间。如果到达人耳的两个声音的时间间隔小于50ms，那么就不会觉得声音是断续的。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”哈斯效应。根据哈斯效应，人耳在多声源发声内容相同的情况下，判断声源位置主要是根据“第一次到达”的声音。因此，剧场演出时，多扬声器的情况下要考虑“声象定位”的问题。掩蔽效应

15、：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叫掩蔽效应。一个声音高于另一个声音10db,掩蔽效应就很小。能量大的声音掩盖能量小的声音。中频声音掩盖高频和低频声音。低频声对高频声的掩蔽作用大。噪声的存在背景噪声与背景音乐人耳频率响应与等响曲线：人耳对不同频率的声音敏感程度是不一样的，对于底于1000hz和高于4000hz的声音，灵敏度降低。不同频率，相同声压级的声音，人听起来的响度感觉不一样。以1000hz连续纯音作基准，测听起来和它同样响的其他频率的纯音的各自声压级构成一条曲线叫“等响曲线”。响度单位是“宋”sone，响度级单位是“方”phon。随着声压级的提高，对频率的相对敏

16、感度也不同声压级高，相对变化感觉小；声压级低，相对变化感觉大。听力的疲劳和恢复：人耳对声音长时间听闻会造成疲劳闻阈上升离开原声环境一定时间，听力可以恢复工人听力保护6、多孔吸声材料：内部有许多和外部相通的微孔和通道，对气体和液体给予阻尼作用的材料特点：1、通气性2、吸收中高频（与空气层结合，吸收低频）3、取材方便影响吸声系数的因素：空气流阻、孔隙率、厚度、密度、材料背后的条件、饰面的影响、声波的频率和入射条件、吸湿吸水的影响共振吸声结构 1）薄膜（薄板）吸声结构吸声原理：薄膜（薄板）结构在声波的作用下产生振动，振动薄板与龙骨间磨擦，将声能转化成热能而达到吸声。具吸收低频声音的特性。如玻璃、薄金

17、属板、架空木地板、空木墙裙等。2）穿孔板吸声结构 原理：利用穿孔板后背的空气层组成共振结构其它吸声构造1）空间吸声体 2）吸声尖劈（强吸声结构）3）可变吸声构造 4）人和家具 5）空气吸收 6）开口的吸收7、墙体隔声（主要隔空气声）单层匀质密实墙（质量定律：墙面的单位面积质量越大，隔声效果越好，增加一倍，隔声量增加6db。墙体上的孔洞会使墙体的歌声性能明显下降。）双层匀质密实墙 质量-弹簧（空气）-质量系统注意：1）防止声桥（不通过空气层，直接通过钢筋等传播到第二层砖）2）空气层厚度（大于4cm）3）防止共振做法：1）两墙厚度不同、不同材料（吻合共振）2）空气层加多孔吸声材料轻质隔墙：质量小，

18、隔声效果低提高措施：1）空气层大于7.5cm 2）多孔材料填充空气层3）石膏板4）多层复合，各层质量部等5）弹性连接（声桥-刚性连接）8、门窗隔声：方法：1）改善“轻、薄、单”的状况2）密封缝隙，减少透声门：1）厚、重材料2）多层复合 周边密缝3）声闸窗：1）两-三层2）厚度4-6mm，3）不同厚度、不平行4）窗樘上填吸声材料5）密缝9、楼板隔声（主要指隔绝撞击声的性能）在承重楼板上铺放弹性面层、浮筑构造（在楼板承重层与面层间设置弹性垫层）、在承重楼板下加设吊顶10、楼板与墙体隔声区别：楼板隔声（主要指隔绝撞击声的性能）墙体隔声（主要隔空气声）11、噪声评价：在不同条件下采用适当的评价量和合适

19、的评价方法对噪声干扰与危害进行评价语言干扰级：是评价噪声对语言干扰的单值量。只反映人们所处环境的噪声背景。统计百分数声级：为了反映城市噪声特别是道路交通噪声，也为了评价与人们烦恼有关的噪声暴露，记录噪声岁时的变化的a声级并作统计分析，就得到了统计百分数声级。等效声级：用单值表示一个连续起伏的噪声。昼夜等效声级：对所有在夜间八小时出现的噪声级均以比实际值高出10db来处理a声级：是目前国际上使用最广泛的噪声评价方法。a声级是对声音的各频带声级使用a计权网络得到的加权即时单一值。单位是db(a)。a声级反映了人耳沿40方等响线对不同频率声音响度的计权。不论噪声强度是高还是低，a声级都能较好地反映人

20、的主观感觉， a声级越大，人感觉越吵。对于稳态的噪声，可以直接测量a声级进行评价。12、环境噪声控制：控制噪声应从噪声源、传播途径和接受者三方面入手，采取适用合理的经济的技术进行控制。（噪声控制并不等于噪声降低，而是降低其声压级，有时需增加噪声）噪声控制的步骤：调查噪声现状，确定噪声声级；确定噪声允许标准； 选择控制噪声的具体方案。方法：1 吸声减噪 2隔声降噪 3 隔声间 4 隔声屏障 5 隔声罩 13、城市规划：1）丛声环境质量考虑的功能分区 2）城市完善的道路交通系统控制城市噪声的主要措施:与噪声源保持必要的距离、利用屏障降低噪声、利用绿化减弱噪声14、合理的总图及单体建筑设计方面：大量性民用建筑（住宅、学校、医院）总平面防噪设计：1远离航空港、铁路线、车站、港口等2、建筑所在区域内各类有噪声源的建筑附属设施的位置，应避免对建筑物产生噪声干扰3、在进行建筑设计时，应依声环境的条件，对建筑物的防噪间距、朝向选择及平面布置等做综合的考虑。城市住宅：1、居住区的儿童游戏场位置，应避免对住宅产生干扰。2、卧室、起居室不应设计在临街一侧3、电梯井