建筑声学材料教案课件

会计学1建筑声学材料会计学1建筑声学材料一.建筑声学的基本任务研究室内声波传输的物理条件和声学处理方法；保证室内具有良好听闻条件；研究控制建筑物内、外部一定空间内的噪声干扰和危害。公元前一世纪，罗马建筑师维特鲁威的《建筑十书》记述音响调节方法，如利用共鸣缸和反射面以增加演出的音量等。19世纪末，欧洲经典声学发展到最高峰。20世纪初，建筑声学内容逐渐充实，应用广泛。直到1929年，美国声学学会。

二.建筑声学的发展

第六章建筑声学材料第一节声学材料概述

第2页/共59页一.建筑声学的基本任务研究室内声波传输的物理条件和声学处理三.研究建筑声学的目的1、给听音场所提供产生、传播、收听所需声音的最佳条件；2、排除或减少噪声或震动干扰。声源、传声通道和听者之间的关系。四.建筑声学的研究对象五.建筑声学的研究手段

通过结构的合理设计及对声学材料的适当应用，从而控制声音的传播，达到改善声音接受者的听闻感受。

第六章建筑声学材料第3页/共59页三.研究建筑声学的目的1、给听音场所提供产生、传播、收听所需六.声学材料1、吸声材料：吸声作用较强的材料；2、隔声材料：隔声作用较强的材料；3、透声材料：声波入射到材料层上能够无反射，无损耗地通过，这样的材料。

第六章建筑声学材料第4页/共59页六.声学材料1、吸声材料：吸声作用较强的材料；第六章七.厅堂设计的声学要求1、各个部位都应有足够的响度；2、声能应均匀分布；3、应具有最佳的混响特性；4、不应出现回声、长延迟反射声、颤动回声等缺陷。

第六章建筑声学材料第5页/共59页七.厅堂设计的声学要求1、各个部位都应有足够的响度；第八.室外声波的传播特性1、声源的方向性：①声波波长比声源的尺寸大很多倍时，声波较均匀地向各方向传播；②声波波长小于声源的尺寸时，集中向正前方一个尖锐的圆锥体的范围内传播。2、声波的反射和折射：

3、声波的绕射（衍射）和散射：

4、声波干涉：振幅相同、频率相等、相位差为零或恒定

。5、声驻波：振幅相同、频率相等、相位差为零或恒定。

第六章建筑声学材料第6页/共59页八.室外声波的传播特性1、声源的方向性：第六章建筑声一.声音的产生与传播①辐射声音的振动物体称为声源；②声波依靠介质的质点的振动向外传播；③振动方向与波传播方向平行，称纵波；④振动方向与波传播方向垂直，称横波；声源完成一次振动所经历的时间，称周期；T表示，s1s内振动的次数称频率；f表示，赫兹

f=1/T1.频率第二节声学的基本知识

第六章建筑声学材料第7页/共59页一.声音的产生与传播①辐射声音的振动物体称为声源；声源完2.波长声波在传播途径上，两相邻同相位质点间的距离。

声波在弹性介质中的传播速度；c表示，不是质点振动的速度，是振动状态传播的速度；波速的大小与振动的特性无关，与介质的弹性、密度及温度有关。一定介质中声速是一定的，频率越高，波长就越短。室温下空气中声速340m/s;100~4000Hz波长：3.4~0.085m;人耳能听到的声波频率：20~20000Hz。3.声速

第六章建筑声学材料第8页/共59页2.波长声波在传播途径上，两相邻同相位质点间的距离。4.频带

——进行声音测量时，规定将声音的频率范围划分成若干个区段。①每个频带有一个上限频率f1和一个下限频率f2，带宽就为f1-f2。②每—频带以其中心频率fc标度，

第六章建筑声学材料第9页/共59页4.频带——进行声音测量时，规定将声音的频率范围划返回5、声波的衍射与反射（1）波振面

——声波从声源出发，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。（2）声线

——表示声波传播的途径，各向同性的介质中声线是直线且与波振面垂直。

第六章建筑声学材料第10页/共59页返回5、声波的衍射与反射第六章建筑声学材料第10页/共（3）依据波阵面形状的不同，将声波划分为：

①平面波——波阵面为平面，由面声源发出；

②柱面波——波阵面为同轴柱面，由线声源发出；

③球面波——波阵面为球面，由点卢源发㈩。一个声源是否可以被看成是点声源，取决于声源的尺度与所讨论声波波长的相对尺度。当声源的尺度比它所辐射的声波波长小得多时，可看成是点声源。所以往往一个尺度较大的声源在低频时可按点声源考虑，而在中高频则不可以。

第六章建筑声学材料第11页/共59页（3）依据波阵面形状的不同，将声波划分为：第六章建筑声1、孔洞的衍射

衍射情况与孔洞大小有关：孔的直径小于波长，小孔的质点近似新声源，产生新球面波，与原波形无关；孔的直径大于波长，孔内声波仍按原来波形前进；孔的直径与波长相当，衍射声波因波长而异产生复杂的干涉图案。2、障碍物的衍射

障碍物的尺寸小于波长，大部分声波仍按原来波形前进；障碍物的尺寸增大，反射波增加，声影区扩大。3、障碍板边缘的衍射

声影区随波长增大而增大。声音频率越低，衍射现象越明显。声波的衍射

第六章建筑声学材料第12页/共59页1、孔洞的衍射衍射情况与孔洞大小有关：2、障碍物的衍射8、声波的折射、反射和声像

（1）声波在传播过程中，遇到尺寸比波长大得多的障碍板，声波被反射。（2）如声源发出的是球面波，净反射仍是球面波。（3）反射声波、折射声波及入射声波的关系，与界面两侧的媒质特性阻抗、入射声波的入射角有关。（4）反射定律：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。

第六章建筑声学材料第13页/共59页8、声波的折射、反射和声像（1）声波在传播过程中，遇到4、声波的透射与吸收

——当声波入射到建筑物时，声能的一部分被反射，一部分透过构筑物，另一部分摩擦或热传导而被损耗，成为材料的吸收。（1）根据能量守恒定律：式中：

E0——总声能；

EΥ——反射的声能；

Eα——吸收的声能；

Eτ——透过构筑物的声能；

第六章建筑声学材料第14页/共59页4、声波的透射与吸收

——当声波入射到建筑物时，声能的①透射系数——透射声能与入射声能之比；②反射系数——反射声能与入射声能之比；

第六章建筑声学材料第15页/共59页①透射系数第六章建筑声学材料第15页/共59页③一般τ值小的材料——隔声材料；

Υ值小的材料——吸声材料。④吸声系数——吸收的声能与入射声能之比；吸声系数表示材料吸声能力的大小。

第六章建筑声学材料第16页/共59页③一般τ值小的材料——隔声材料；吸声系数表示材料吸声能力的大根据波的各种物理参量描述声音的大小或强弱。1、客观量声压、声强和声功率以及声压级、声强级和声功率级。2、主观量响度及响度级。dB（A）为常见的对瞬时噪声的计量单位。二、声音的计量

第六章建筑声学材料第17页/共59页根据波的各种物理参量描述声音的大小或强弱。二、声音的计量第

第三节建筑声学材料的基本特性

——声波是由于空气的振动形成疏密波传播，相当于在原来大气压强上叠加一个变化的压强，这个叠加上去的压强称声压。（1）声压较大，听到的声音就响；（2）声压与发声体振动的振幅有关，与波长无关；（3）声压有大小、无方向，声压的作用力不是恒定的，是随时间疏密不断变化的。（4）通常用一段时间内的有效声压表示，当声压变化为周期性时，该时间内压力的均方根表示有效声压；3、声压P第18页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性——声波是由于空气的

第三节建筑声学材料的基本特性（5）如未说明，均指有效声压；①正常人耳，当f=1000HZ，P=2×10-5，可听到；②可听低限，当f=1000HZ，P=2×10-5，叫耳阔；③可听高限，P=20Pa，痛阔。第19页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性（5）如未说明，均指有效声压

第三节建筑声学材料的基本特性4、声压级

——将声音按对数方式分等级计量声音的大小，单位是分贝（dB）。（1）根据能量守恒定律：式中：

Lp——声压级（dB）；

p——声压（Pa）；

p0——参考基准声压为2×10-5Pa；①国际上统一规定：人耳刚能听到的声压级为0dB；②声压级每变化1dB，相当于声压变化12%，声压级每变化6dB，就相当于声压变化1倍；第20页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性4、声压级式中：第20页/共

第三节建筑声学材料的基本特性5、声功率及声功率级①声源辐射声波时对外做功；②声功率——声源单位时间内向外辐射的声能，记为W,单位为w；③声功率用级来表示，即声功率Lw,单位是dB；式中：

Lw——声功率级（dB）；

w——声功率（w）；

w0——参考基准声功为10-2；6dB，就相当于声压变化1倍；第21页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性5、声功率及声功率级式中：第

第三节建筑声学材料的基本特性对于球面扩散的声波，当距离声源时：

Lp=Lw-20lg-10.9对于半球面扩散：

Lp=Lw-20lg-7.9第22页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性对于球面扩散的声波，当距离声

第三节建筑声学材料的基本特性6、声强与声强级（1）声强I

——在垂直于声传播方向上，通过单位面积的声能的多少；w/m2;①由自由声场中，点声强与声功率为：

W=②远场的声强与声压的关系：

I=式中：

Pr——远场处的声压，Pa；

P0——参考基准声压，2×10-5Pa；第23页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性6、声强与声强级第23页/共

第三节建筑声学材料的基本特性（2）声强级LI

——声强用级来表示，单位：dB；式中：

LI——声强级；

I——声强,w/m2；

L0——基准声强，10-12w/m2；第24页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性（2）声强级LI第24页/共

第三节建筑声学材料的基本特性（3）声压与声强级的关系式中：式中：

——空气密度；

c——空气的声速；第25页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性（3）声压与声强级的关系式中

第三节建筑声学材料的基本特性7、响度和响度级（1）响度N

——度量一个声音比另一个声音响多少的量，单位：宋（sone）；（2）声压越大，声音越响，但不成比例；不能单纯的用声压级大小衡量声音轻或响。（3）响度级LN与响度N的关系第26页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性7、响度和响度级第26页/共

第三节建筑声学材料的基本特性8、噪度Nn和感觉噪度级LPN(1)感觉噪度

——人们对噪声烦扰感觉的反应程度，单位：呐（noy）；（2）一个3noy声音听起来为1noy声音的3倍响；（3）感觉噪声级LPNNn=20.1(LPN-40)式中：

LPN——感觉噪声级（PNdB）；

Nn——感觉噪度（noy）；第27页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性8、噪度Nn和感觉噪度级LP

第三节建筑声学材料的基本特性9、A声级与等效连续A声级（1）A声级是单一的数值，是噪声的所有频率成分的综合反映；（2）A声级总比响度级低12dB左右；（3）A声级只反映了噪声影响与频率的关系，噪声影响与持续时间有关；（4）对于简短的随时间变化的噪声，应以等效A声级评价；第28页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性9、A声级与等效连续A声级第

第三节建筑声学材料的基本特性

“等效A声级”：按分贝运算规则，把A声级对时间进行平均后所得的结果。10、声级叠加

——几个声音的声压级相加时，总声压级不是几个声压级的简单算术和。第29页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性“等效A声级”：按分

第三节建筑声学材料的基本特性一、吸声材料和吸声结构

——当声波在一定空间传播，并入射至材料或结构壁面时，有部分声能被反射，另一部分被吸收。由于这种吸收特性，使反射声能减少，从而使噪声得以降低。这种具有吸声特性的材料和结构称为吸声材料和吸声结构。1、分类（1）按吸声机理分①多孔性吸声材料；②共振吸声结构；③空间吸声体；④吸声劈尖结构；⑤帘幕吸声体。第30页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性一、吸声材料和吸声结构1、分主要吸声材料的种类

第四节吸声材料名称例子

主要吸声特性多孔材料矿棉、玻璃棉、泡沫塑料、毛毡中高频吸声好，背后留空腔还能吸收低频板状材料胶合板、石棉水泥、石膏板、硬纤维板低频吸收较好穿孔板穿孔胶合板、石棉水泥、石膏、金属板中频吸收较好吸声天花板矿棉、玻璃棉、软质纤维板透气的同多孔材料，不透气的同板材膜状材料塑料薄膜、帆布、人造革吸收中低频柔性材料海绵、乳胶块气孔不连通，靠共振有选择地吸收中频（2）按外观和构造特征分第31页/共59页主要吸声材料的种类第四节吸声材料名称例子主要吸声

第三节建筑声学材料的基本特性二、多孔性吸声材料1、分类纤维类、泡沫和颗粒三类。（1）纤维类材料①包括超细玻璃棉、离心玻璃棉毡、岩棉、矿渣棉、化纤棉等。②优点质轻、耐热、抗冻、防蛀、耐腐蚀、不燃、隔热、导热系数和吸湿率低，成型好。第32页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性二、多孔性吸声材料第32页/

第三节建筑声学材料的基本特性（2）泡沫类塑料①包括氨基甲酸酯、脲醛泡沫塑料、泡沫橡胶等。②优点质轻、防潮、富有弹性、易于安装、导热系数小。③缺点易老化，耐火性能差，不用于明火，有酸碱腐蚀性气体的场合不能使用。3、颗粒类吸声材料①包括膨胀珍珠岩、陶土吸声砖、泡沫玻璃等。②优点使用寿命长，防腐蚀，防火，耐高温，不需装饰面材料，施工方便。第33页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性（2）泡沫类塑料第33页/共

第三节建筑声学材料的基本特性三、多孔性吸声材料的吸声机理吸声性能是通过内部具有大量内、外连通的微小空隙和孔洞实现的，当声波沿着微孔或间隙进入材料内部，激发空气振动，空气与孔壁摩擦产生热传导作用，空气在微孔中产生阻力，使振动空气的能量不断转化为热能被消耗，声能减弱达到吸声目的。四、多孔吸声材料吸声特性（1）吸声系数随f增大而增大；（2）由低频向高频逐渐升高，其间有不同程度的起伏，起伏幅度在高频位趋缓。第34页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性三、多孔性吸声材料的吸声机理

第三节建筑声学材料的基本特性五、影响吸声特性的因素1、材料厚度①多孔材料一般对中、高频吸声性能好，对低频吸声效果差；②增大厚度可提高材料对低频吸声能力，对高频影响不大；③理论上，当厚度=时，在相应频率下具有最大吸声性能；④常温空气中，100~4000HZ的（波长范围在3.4~8.5m）不会制厚的材料适应中低频波长；⑤不要盲目提高厚度。第35页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性五、影响吸声特性的因素第35

第三节建筑声学材料的基本特性2、空气流阻①比流阻：单位厚度材料的流阻；②材料厚度不大时，比流阻越大，吸声性能越差，但比流阻太小，声能因摩擦力、粘滞力而损耗的效率就低，吸声性能下降；③流阻的高低与材料的孔隙率有关，密实性吸声材料易形成高流阻；④任何吸声材料都应有合理流阻值，过高或过低的流阻都无法使材料有良好的吸声性能；⑤流阻是定型多孔吸声制品出厂的重要技术指标。第36页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性2、空气流阻第36页/共59

第三节建筑声学材料的基本特性3、结构因子①由多孔材料结构特性决定的，反映材料内部微观结构的物理量，与材料内部形状、孔隙率及材料自身特性有关；②筋络间孔隙：空气振动4、表观密度①同种多孔材料密度增大，孔隙率减小，比流阻增，厚度不变，增加密度，可使中低频吸声系数提高，比增加厚度效果差；②若厚度不限，多孔材料松散为宜；③同样密度，增加厚度，不改变比流阻，吸声系数总增大，当厚度增加到一定时，吸声性能改善不显著。第37页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性3、结构因子第37页/共59

第三节建筑声学材料的基本特性5、孔隙率①吸声性能较好的材料孔隙率一般在70~90%；②孔隙率分布应均匀，孔隙之间相互连通，孔隙率与流阻、结构因子、容积密度有直接关系，如果孔隙率不均匀，会使结构因子不规则，影响吸声效果。6、背后空气层①在多孔材料背后留空腔，能有效地提高中低频的吸声效果；②吸声系数随空腔中空气层的厚度增加而增加，但增加到一定值就不明显了。第38页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性5、孔隙率第38页/共59页

第三节建筑声学材料的基本特性7、吸水性①材料含湿首先使高频吸声系数降低，然后随含湿量增加，受影响的向中低频扩大，且对低频的影响程度高于高频在多孔材料饱水情况下，吸声性能大幅度下降。8、护面层护面层本身具有一定的声质量与声阻作用。（1）网罩①塑料窗纱、塑料网、金属丝网、钢板网等；②声质量和声阻都很小，忽略其影响。（2）纤维织物（廉价护面材料）玻璃纤维（最广泛）、尼龙布、面麻织物。第39页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性7、吸水性第39页/共59页

第三节建筑声学材料的基本特性（3）塑料薄膜①潮湿环境中作护面层；②薄膜不透气，靠其自身的振动传递声波；③低频段：薄膜对材料本身吸声性能影响而忽略；高频段：使背后材料的吸声系数下降。④当穿孔率较高时，对吸声层的性能无明显影响；⑤薄膜对吸声系数的影响与薄膜材质厚度有关：第40页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性（3）塑料薄膜第40页/共5

第三节建筑声学材料的基本特性A：较小的厚度不降低吸声系数；B：适当厚度可提高吸声系数；C：较大厚度堵塞多孔结构，减弱空腔共振结构，吸声系数降低，甚至严重降低。a:喷一层油漆，对多数频段表现为提高吸声作用；b:刷一层，在低频吸声系数提高，高频吸声系数降低；c:刷两层油漆，吸声作用严重消弱。第41页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性A：较小的厚度不降低吸声系数

第三节建筑声学材料的基本特性六、共振吸声结构

——声波传播遇到物体，激发物体振动，振动物体与自身围蔽的空气产生摩擦，转化为热能损耗，产生吸声效果。1、当物体的固有f和f声波相同时，物体振动最强烈，振幅和振速达到最大，“共振现象”声能消耗量最大，吸声系数在共振频率处最大。2、共振原理设计的吸声结构①空腔共振吸声结构；②薄板或薄膜共振吸声结构；③微穿孔板吸声结构。第42页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性六、共振吸声结构——声波

第三节建筑声学材料的基本特性1、木质吸音板第43页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性1、木质吸音板第43页/共5

第五节隔声材料吸声材料：质轻、疏松、多孔；隔声材料：沉重、密实。1、空气声

——声音只通过空气的振动而传播，如说话、唱歌。2、固体声（撞击声）

——某种声源不仅通过空气辐射，同时引起建筑物某一部分振动，如大提琴、电动机等。第44页/共59页第五节隔声材料吸声材料：质轻、疏松、多孔；第44页/共5

第五节隔声材料3、空气声隔声选用不易振动的单位面积质量大的材料，必选用密实、沉重的材料，如粘土砖、砼等。4、固体声隔声最有效的隔声措施：结构处理，即在构件间加设弹性衬垫，如软木、矿棉毡等。第45页/共59页第五节隔声材料3、空气声隔声第45页/共59页

第五节隔声材料一、空气声隔绝1、单层均匀密实墙的空气声隔绝①劲度B：式中：B——弹性模量；t——板厚。第46页/共59页第五节隔声材料一、空气声隔绝式中：第46页/共59页

第五节隔声材料②阻尼

——指任何振动系统在振动中由于外界作用或系统本身固有的原因引起的振动幅度逐渐下降的特性。③内阻尼

——材料内部的阻尼，当振动的物体发生形变时，在材料内部出现的应力、应变的驰豫现象。④单层均匀密实墙的隔声性能与入射声波的频率有关其频率的特性取决与墙本身的单位面积质量、刚度、材料的内阻尼及墙的边界条件等因素。第47页/共59页第五节隔声材料②阻尼第47页/共59页

第五节隔声材料1、质量定律如果把墙看成是无刚度、无阻尼的柔顺的，假定墙为无限大：①声波垂直入射时（近似）式中：R0——隔声量（dB）；m——墙体的单位面积质量，kg/m2；f——入射声波的频率。第48页/共59页第五节隔声材料1、质量定律（近似）式中：第48页/共59

第五节隔声材料②声波是无规入射时，墙的隔声量大致比正入射时的隔声量低5dB。③近似公式说明单位面积质量越大，隔声效果越好；单位面积质量每增加一倍，隔声增加4~5dB；入射声频率每增加一倍，隔声增加3~5dB。2、一般规律劲度、质量、阻尼（1）低频率范围内，劲度控制，隔声随f而降低；（2）频率增大，质量、劲度起作用，板共振，隔声量极小值大小主要取决于阻尼；第49页/共59页第五节隔声材料②声波是无规入射时，墙的隔声量大致比正入射

第五节隔声材料①当f增，质量七重要作用，质量增加，隔声量增加；②当f增，隔声量增；③当f继续增加，隔声量出现低谷，吻合效应。3、吻合效应

——实际单层匀质、密实墙有一定刚度的弹性板，当被声波激发后，向受破振动外，还有沿板方向的受迫弯曲振动，在某特定f上，受迫弯曲振动和板固有的自由弯曲振动吻合，板就顺从地跟随入射声弯曲，造成声能大量透射到另一侧去形成隔声量低谷。①轻、薄、柔的墙fc高，吻合效应弱；②厚、重、刚的墙fc低，吻合效应强。第50页/共59页第五节隔声材料①当f增，质量七重要作用，质量增加，隔声量

第五节隔声材料二、双层墙的空气声隔绝

——靠增加墙的厚度来提高隔声量不经济、增加结构的自重，也不合理，做成双层墙，中间留有空气，质量没变，隔声量提高。1、机理空气层可看成两层墙板间“弹簧”，弹性变形具有减震作用。2、空气间层的隔声效果与空气间层厚度有关厚度越大隔声量越大，当厚度增到10cm左右，隔声量不再增加。如两墙相同，隔声量下降，“吻合谷”；两墙厚度或材料不同，吻合谷错开，隔声量不太低。第51页/共59页第五节隔声材料二、双层墙的空气声隔绝第51页/共59页

第五节隔声材料三、轻型墙的空气声隔绝1、提高隔声效果措施①采用夹层结构，且层间充满轻质吸声材料；②避免fc落在重要声频范围内；③弹性垫层。2、声桥

——板材直接固定在龙骨上，受声一侧板的振动会通过龙骨传到另一侧板，这种象桥一样传递声能的现象称声桥。①声桥越多，接触面积越大，刚性连接越强，声桥现象越严重，隔声效果越差。第52页/共59页第五节隔声材料三、轻型墙的空气声隔绝第52页/共59页

第五节隔声材料3、板缝和孔洞——大大降低隔声量为防止石膏板墙和原结构间的缝隙，常在墙体四周安龙骨时垫塑料弹性胶条。4、吸声材料

——一般把6个频率吸声系数的平均值＞0.2的材料。5、吸声量A①用来比较在相同尺寸下不同材料和不同结构的吸声能力；②表征某个具体吸声构件的实际吸声效果。式中：S——围蔽结构的面积（m2）；第53页/共59页第五节隔声材料3、板缝和孔洞——大大降低隔声量式中：第5

第五节隔声材料四、隔声和构体的隔声特性1、隔声

——围蔽结构隔绝了一部分作用于它的声能。2、隔声量R（或透射损失L）①与透射系数的关系＜1，R总＞0，越大则R越小，构件隔声性能越差。第54页/共59页第五节隔声材料四、隔声和构体的隔声特性＜1，R总＞0，越

第五节隔声材料3、声频率特性和隔声指数①平均隔声量②加权隔声量：较好反映构件的隔声效果。五、反射和反射体

①反射构件反射系数要大，吸声系数要小；②反射构件要求表面密实光洁。第55页/共59页第五节隔声材料3、声频率特性和隔声指数第55页/共59页第六节声学材料（结构）选用原则和施工应用一、声学材料选用原则

考虑微观结构、宏观结构及布局对接收点音质、音量的影响，还要考虑耐久性、成本及相容性。①在整个f内产生均匀吸声特性；②采用中频或高频效果好，安适量低频薄膜平衡过量中高频吸收。③用高吸声材料处理有害反射面。第56页/共59页第六节声学材料（结构）选用原则和施工应用一、声学材料选用原二、室内声学材料的选用原则①音频范围内有代表性频率的吸声系数值；②耐久性③维护、清扫，重装饰的影响和维护费用④施工条件⑤房间各部件与吸声内装修的完整性。⑥厚度和自重⑦适当的隔声能力第六节声学材料（结构）选用原则和施工应用第57页/共59页二、室内声学材料的选用原则第六节声学材料（结构）选用原则和返回作业1、试述在实际工程中如何应用声波的反射、折射、透射以及吸声特性？2、简述吸声材料与隔声材料的区别？3、试将吸声材料按照吸声特性分类，并简述各类吸声材料在不同频率的吸声特点？4、试述多孔性吸声材料的吸声机理？

第六章建筑声学材料第58页/共59页返回作业1、试述在实际工程中如何应用声波的反射、折射、透射以感谢您的欣赏！第59页/共59页感谢您的欣赏！第59页/共59页会计学60建筑声学材料会计学1建筑声学材料一.建筑声学的基本任务研究室内声波传输的物理条件和声学处理方法；保证室内具有良好听闻条件；研究控制建筑物内、外部一定空间内的噪声干扰和危害。公元前一世纪，罗马建筑师维特鲁威的《建筑十书》记述音响调节方法，如利用共鸣缸和反射面以增加演出的音量等。19世纪末，欧洲经典声学发展到最高峰。20世纪初，建筑声学内容逐渐充实，应用广泛。直到1929年，美国声学学会。

二.建筑声学的发展

第六章建筑声学材料第一节声学材料概述

第2页/共59页一.建筑声学的基本任务研究室内声波传输的物理条件和声学处理三.研究建筑声学的目的1、给听音场所提供产生、传播、收听所需声音的最佳条件；2、排除或减少噪声或震动干扰。声源、传声通道和听者之间的关系。四.建筑声学的研究对象五.建筑声学的研究手段

通过结构的合理设计及对声学材料的适当应用，从而控制声音的传播，达到改善声音接受者的听闻感受。

第六章建筑声学材料第3页/共59页三.研究建筑声学的目的1、给听音场所提供产生、传播、收听所需六.声学材料1、吸声材料：吸声作用较强的材料；2、隔声材料：隔声作用较强的材料；3、透声材料：声波入射到材料层上能够无反射，无损耗地通过，这样的材料。

第六章建筑声学材料第4页/共59页六.声学材料1、吸声材料：吸声作用较强的材料；第六章七.厅堂设计的声学要求1、各个部位都应有足够的响度；2、声能应均匀分布；3、应具有最佳的混响特性；4、不应出现回声、长延迟反射声、颤动回声等缺陷。

第六章建筑声学材料第5页/共59页七.厅堂设计的声学要求1、各个部位都应有足够的响度；第八.室外声波的传播特性1、声源的方向性：①声波波长比声源的尺寸大很多倍时，声波较均匀地向各方向传播；②声波波长小于声源的尺寸时，集中向正前方一个尖锐的圆锥体的范围内传播。2、声波的反射和折射：

3、声波的绕射（衍射）和散射：

4、声波干涉：振幅相同、频率相等、相位差为零或恒定

。5、声驻波：振幅相同、频率相等、相位差为零或恒定。

第六章建筑声学材料第6页/共59页八.室外声波的传播特性1、声源的方向性：第六章建筑声一.声音的产生与传播①辐射声音的振动物体称为声源；②声波依靠介质的质点的振动向外传播；③振动方向与波传播方向平行，称纵波；④振动方向与波传播方向垂直，称横波；声源完成一次振动所经历的时间，称周期；T表示，s1s内振动的次数称频率；f表示，赫兹

f=1/T1.频率第二节声学的基本知识

第六章建筑声学材料第7页/共59页一.声音的产生与传播①辐射声音的振动物体称为声源；声源完2.波长声波在传播途径上，两相邻同相位质点间的距离。

声波在弹性介质中的传播速度；c表示，不是质点振动的速度，是振动状态传播的速度；波速的大小与振动的特性无关，与介质的弹性、密度及温度有关。一定介质中声速是一定的，频率越高，波长就越短。室温下空气中声速340m/s;100~4000Hz波长：3.4~0.085m;人耳能听到的声波频率：20~20000Hz。3.声速

第六章建筑声学材料第8页/共59页2.波长声波在传播途径上，两相邻同相位质点间的距离。4.频带

——进行声音测量时，规定将声音的频率范围划分成若干个区段。①每个频带有一个上限频率f1和一个下限频率f2，带宽就为f1-f2。②每—频带以其中心频率fc标度，

第六章建筑声学材料第9页/共59页4.频带——进行声音测量时，规定将声音的频率范围划返回5、声波的衍射与反射（1）波振面

——声波从声源出发，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。（2）声线

——表示声波传播的途径，各向同性的介质中声线是直线且与波振面垂直。

第六章建筑声学材料第10页/共59页返回5、声波的衍射与反射第六章建筑声学材料第10页/共（3）依据波阵面形状的不同，将声波划分为：

①平面波——波阵面为平面，由面声源发出；

②柱面波——波阵面为同轴柱面，由线声源发出；

③球面波——波阵面为球面，由点卢源发㈩。一个声源是否可以被看成是点声源，取决于声源的尺度与所讨论声波波长的相对尺度。当声源的尺度比它所辐射的声波波长小得多时，可看成是点声源。所以往往一个尺度较大的声源在低频时可按点声源考虑，而在中高频则不可以。

第六章建筑声学材料第11页/共59页（3）依据波阵面形状的不同，将声波划分为：第六章建筑声1、孔洞的衍射

衍射情况与孔洞大小有关：孔的直径小于波长，小孔的质点近似新声源，产生新球面波，与原波形无关；孔的直径大于波长，孔内声波仍按原来波形前进；孔的直径与波长相当，衍射声波因波长而异产生复杂的干涉图案。2、障碍物的衍射

障碍物的尺寸小于波长，大部分声波仍按原来波形前进；障碍物的尺寸增大，反射波增加，声影区扩大。3、障碍板边缘的衍射

声影区随波长增大而增大。声音频率越低，衍射现象越明显。声波的衍射

第六章建筑声学材料第12页/共59页1、孔洞的衍射衍射情况与孔洞大小有关：2、障碍物的衍射8、声波的折射、反射和声像

（1）声波在传播过程中，遇到尺寸比波长大得多的障碍板，声波被反射。（2）如声源发出的是球面波，净反射仍是球面波。（3）反射声波、折射声波及入射声波的关系，与界面两侧的媒质特性阻抗、入射声波的入射角有关。（4）反射定律：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。

第六章建筑声学材料第13页/共59页8、声波的折射、反射和声像（1）声波在传播过程中，遇到4、声波的透射与吸收

——当声波入射到建筑物时，声能的一部分被反射，一部分透过构筑物，另一部分摩擦或热传导而被损耗，成为材料的吸收。（1）根据能量守恒定律：式中：

E0——总声能；

EΥ——反射的声能；

Eα——吸收的声能；

Eτ——透过构筑物的声能；

第六章建筑声学材料第14页/共59页4、声波的透射与吸收

——当声波入射到建筑物时，声能的①透射系数——透射声能与入射声能之比；②反射系数——反射声能与入射声能之比；

第六章建筑声学材料第15页/共59页①透射系数第六章建筑声学材料第15页/共59页③一般τ值小的材料——隔声材料；

Υ值小的材料——吸声材料。④吸声系数——吸收的声能与入射声能之比；吸声系数表示材料吸声能力的大小。

第六章建筑声学材料第16页/共59页③一般τ值小的材料——隔声材料；吸声系数表示材料吸声能力的大根据波的各种物理参量描述声音的大小或强弱。1、客观量声压、声强和声功率以及声压级、声强级和声功率级。2、主观量响度及响度级。dB（A）为常见的对瞬时噪声的计量单位。二、声音的计量

第六章建筑声学材料第17页/共59页根据波的各种物理参量描述声音的大小或强弱。二、声音的计量第

第三节建筑声学材料的基本特性

——声波是由于空气的振动形成疏密波传播，相当于在原来大气压强上叠加一个变化的压强，这个叠加上去的压强称声压。（1）声压较大，听到的声音就响；（2）声压与发声体振动的振幅有关，与波长无关；（3）声压有大小、无方向，声压的作用力不是恒定的，是随时间疏密不断变化的。（4）通常用一段时间内的有效声压表示，当声压变化为周期性时，该时间内压力的均方根表示有效声压；3、声压P第18页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性——声波是由于空气的

第三节建筑声学材料的基本特性（5）如未说明，均指有效声压；①正常人耳，当f=1000HZ，P=2×10-5，可听到；②可听低限，当f=1000HZ，P=2×10-5，叫耳阔；③可听高限，P=20Pa，痛阔。第19页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性（5）如未说明，均指有效声压

第三节建筑声学材料的基本特性4、声压级

——将声音按对数方式分等级计量声音的大小，单位是分贝（dB）。（1）根据能量守恒定律：式中：

Lp——声压级（dB）；

p——声压（Pa）；

p0——参考基准声压为2×10-5Pa；①国际上统一规定：人耳刚能听到的声压级为0dB；②声压级每变化1dB，相当于声压变化12%，声压级每变化6dB，就相当于声压变化1倍；第20页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性4、声压级式中：第20页/共

第三节建筑声学材料的基本特性5、声功率及声功率级①声源辐射声波时对外做功；②声功率——声源单位时间内向外辐射的声能，记为W,单位为w；③声功率用级来表示，即声功率Lw,单位是dB；式中：

Lw——声功率级（dB）；

w——声功率（w）；

w0——参考基准声功为10-2；6dB，就相当于声压变化1倍；第21页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性5、声功率及声功率级式中：第

第三节建筑声学材料的基本特性对于球面扩散的声波，当距离声源时：

Lp=Lw-20lg-10.9对于半球面扩散：

Lp=Lw-20lg-7.9第22页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性对于球面扩散的声波，当距离声

第三节建筑声学材料的基本特性6、声强与声强级（1）声强I

——在垂直于声传播方向上，通过单位面积的声能的多少；w/m2;①由自由声场中，点声强与声功率为：

W=②远场的声强与声压的关系：

I=式中：

Pr——远场处的声压，Pa；

P0——参考基准声压，2×10-5Pa；第23页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性6、声强与声强级第23页/共

第三节建筑声学材料的基本特性（2）声强级LI

——声强用级来表示，单位：dB；式中：

LI——声强级；

I——声强,w/m2；

L0——基准声强，10-12w/m2；第24页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性（2）声强级LI第24页/共

第三节建筑声学材料的基本特性（3）声压与声强级的关系式中：式中：

——空气密度；

c——空气的声速；第25页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性（3）声压与声强级的关系式中

第三节建筑声学材料的基本特性7、响度和响度级（1）响度N

——度量一个声音比另一个声音响多少的量，单位：宋（sone）；（2）声压越大，声音越响，但不成比例；不能单纯的用声压级大小衡量声音轻或响。（3）响度级LN与响度N的关系第26页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性7、响度和响度级第26页/共

第三节建筑声学材料的基本特性8、噪度Nn和感觉噪度级LPN(1)感觉噪度

——人们对噪声烦扰感觉的反应程度，单位：呐（noy）；（2）一个3noy声音听起来为1noy声音的3倍响；（3）感觉噪声级LPNNn=20.1(LPN-40)式中：

LPN——感觉噪声级（PNdB）；

Nn——感觉噪度（noy）；第27页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性8、噪度Nn和感觉噪度级LP

第三节建筑声学材料的基本特性9、A声级与等效连续A声级（1）A声级是单一的数值，是噪声的所有频率成分的综合反映；（2）A声级总比响度级低12dB左右；（3）A声级只反映了噪声影响与频率的关系，噪声影响与持续时间有关；（4）对于简短的随时间变化的噪声，应以等效A声级评价；第28页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性9、A声级与等效连续A声级第

第三节建筑声学材料的基本特性

“等效A声级”：按分贝运算规则，把A声级对时间进行平均后所得的结果。10、声级叠加

——几个声音的声压级相加时，总声压级不是几个声压级的简单算术和。第29页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性“等效A声级”：按分

第三节建筑声学材料的基本特性一、吸声材料和吸声结构

——当声波在一定空间传播，并入射至材料或结构壁面时，有部分声能被反射，另一部分被吸收。由于这种吸收特性，使反射声能减少，从而使噪声得以降低。这种具有吸声特性的材料和结构称为吸声材料和吸声结构。1、分类（1）按吸声机理分①多孔性吸声材料；②共振吸声结构；③空间吸声体；④吸声劈尖结构；⑤帘幕吸声体。第30页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性一、吸声材料和吸声结构1、分主要吸声材料的种类

第四节吸声材料名称例子

主要吸声特性多孔材料矿棉、玻璃棉、泡沫塑料、毛毡中高频吸声好，背后留空腔还能吸收低频板状材料胶合板、石棉水泥、石膏板、硬纤维板低频吸收较好穿孔板穿孔胶合板、石棉水泥、石膏、金属板中频吸收较好吸声天花板矿棉、玻璃棉、软质纤维板透气的同多孔材料，不透气的同板材膜状材料塑料薄膜、帆布、人造革吸收中低频柔性材料海绵、乳胶块气孔不连通，靠共振有选择地吸收中频（2）按外观和构造特征分第31页/共59页主要吸声材料的种类第四节吸声材料名称例子主要吸声

第三节建筑声学材料的基本特性二、多孔性吸声材料1、分类纤维类、泡沫和颗粒三类。（1）纤维类材料①包括超细玻璃棉、离心玻璃棉毡、岩棉、矿渣棉、化纤棉等。②优点质轻、耐热、抗冻、防蛀、耐腐蚀、不燃、隔热、导热系数和吸湿率低，成型好。第32页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性二、多孔性吸声材料第32页/

第三节建筑声学材料的基本特性（2）泡沫类塑料①包括氨基甲酸酯、脲醛泡沫塑料、泡沫橡胶等。②优点质轻、防潮、富有弹性、易于安装、导热系数小。③缺点易老化，耐火性能差，不用于明火，有酸碱腐蚀性气体的场合不能使用。3、颗粒类吸声材料①包括膨胀珍珠岩、陶土吸声砖、泡沫玻璃等。②优点使用寿命长，防腐蚀，防火，耐高温，不需装饰面材料，施工方便。第33页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性（2）泡沫类塑料第33页/共

第三节建筑声学材料的基本特性三、多孔性吸声材料的吸声机理吸声性能是通过内部具有大量内、外连通的微小空隙和孔洞实现的，当声波沿着微孔或间隙进入材料内部，激发空气振动，空气与孔壁摩擦产生热传导作用，空气在微孔中产生阻力，使振动空气的能量不断转化为热能被消耗，声能减弱达到吸声目的。四、多孔吸声材料吸声特性（1）吸声系数随f增大而增大；（2）由低频向高频逐渐升高，其间有不同程度的起伏，起伏幅度在高频位趋缓。第34页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性三、多孔性吸声材料的吸声机理

第三节建筑声学材料的基本特性五、影响吸声特性的因素1、材料厚度①多孔材料一般对中、高频吸声性能好，对低频吸声效果差；②增大厚度可提高材料对低频吸声能力，对高频影响不大；③理论上，当厚度=时，在相应频率下具有最大吸声性能；④常温空气中，100~4000HZ的（波长范围在3.4~8.5m）不会制厚的材料适应中低频波长；⑤不要盲目提高厚度。第35页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性五、影响吸声特性的因素第35

第三节建筑声学材料的基本特性2、空气流阻①比流阻：单位厚度材料的流阻；②材料厚度不大时，比流阻越大，吸声性能越差，但比流阻太小，声能因摩擦力、粘滞力而损耗的效率就低，吸声性能下降；③流阻的高低与材料的孔隙率有关，密实性吸声材料易形成高流阻；④任何吸声材料都应有合理流阻值，过高或过低的流阻都无法使材料有良好的吸声性能；⑤流阻是定型多孔吸声制品出厂的重要技术指标。第36页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性2、空气流阻第36页/共59

第三节建筑声学材料的基本特性3、结构因子①由多孔材料结构特性决定的，反映材料内部微观结构的物理量，与材料内部形状、孔隙率及材料自身特性有关；②筋络间孔隙：空气振动4、表观密度①同种多孔材料密度增大，孔隙率减小，比流阻增，厚度不变，增加密度，可使中低频吸声系数提高，比增加厚度效果差；②若厚度不限，多孔材料松散为宜；③同样密度，增加厚度，不改变比流阻，吸声系数总增大，当厚度增加到一定时，吸声性能改善不显著。第37页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性3、结构因子第37页/共59

第三节建筑声学材料的基本特性5、孔隙率①吸声性能较好的材料孔隙率一般在70~90%；②孔隙率分布应均匀，孔隙之间相互连通，孔隙率与流阻、结构因子、容积密度有直接关系，如果孔隙率不均匀，会使结构因子不规则，影响吸声效果。6、背后空气层①在多孔材料背后留空腔，能有效地提高中低频的吸声效果；②吸声系数随空腔中空气层的厚度增加而增加，但增加到一定值就不明显了。第38页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性5、孔隙率第38页/共59页

第三节建筑声学材料的基本特性7、吸水性①材料含湿首先使高频吸声系数降低，然后随含湿量增加，受影响的向中低频扩大，且对低频的影响程度高于高频在多孔材料饱水情况下，吸声性能大幅度下降。8、护面层护面层本身具有一定的声质量与声阻作用。（1）网罩①塑料窗纱、塑料网、金属丝网、钢板网等；②声质量和声阻都很小，忽略其影响。（2）纤维织物（廉价护面材料）玻璃纤维（最广泛）、尼龙布、面麻织物。第39页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性7、吸水性第39页/共59页

第三节建筑声学材料的基本特性（3）塑料薄膜①潮湿环境中作护面层；②薄膜不透气，靠其自身的振动传递声波；③低频段：薄膜对材料本身吸声性能影响而忽略；高频段：使背后材料的吸声系数下降。④当穿孔率较高时，对吸声层的性能无明显影响；⑤薄膜对吸声系数的影响与薄膜材质厚度有关：第40页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性（3）塑料薄膜第40页/共5

第三节建筑声学材料的基本特性A：较小的厚度不降低吸声系数；B：适当厚度可提高吸声系数；C：较大厚度堵塞多孔结构，减弱空腔共振结构，吸声系数降低，甚至严重降低。a:喷一层油漆，对多数频段表现为提高吸声作用；b:刷一层，在低频吸声系数提高，高频吸声系数降低；c:刷两层油漆，吸声作用严重消弱。第41页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性A：较小的厚度不降低吸声系数

第三节建筑声学材料的基本特性六、共振吸声结构

——声波传播遇到物体，激发物体振动，振动物体与自身围蔽的空气产生摩擦，转化为热能损耗，产生吸声效果。1、当物体的固有f和f声波相同时，物体振动最强烈，振幅和振速达到最大，“共振现象”声能消耗量最大，吸声系数在共振频率处最大。2、共振原理设计的吸声结构①空腔共振吸声结构；②薄板或薄膜共振吸声结构；③微穿孔板吸声结构。第42页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性六、共振吸声结构——声波

第三节建筑声学材料的基本特性1、木质吸音板第43页/共59页第三节建筑声学材料的基本特性1、木质吸音板第43页/共5

第五节隔声材料吸声材料：质轻、疏松、多孔；隔声材料：沉重、密实。1、空气声

——声音只通过空气的振动而传播，如说话、唱歌。2、固体声（撞击声）

——某种声源不仅通过空气辐射，同时引起建筑物某一部分振动，如大提琴、电动机等。第44页/共59页第五节隔声材料吸声材料：质轻、疏松、多孔；第44页/共5

第五节隔声材料3、空气声隔声选用不易振动的单位面积质量大的材料，必选用密实、沉重的材料，如粘土砖、砼等。4、固体声隔声最有效的隔声措施：结构处理，即在构件间加设弹性衬垫，如软木、矿棉毡等。第45页/共59页第五节隔声材料3、空气声隔声第45页/共59页

第五节隔声材料一、空气声隔绝1、单层均匀密实墙的空气声隔绝①劲度B：式中：B——弹性模量；t——板厚。第46页/共59页第五节隔声材料一、空气声隔绝式中：第46页/共59页

第五节隔声材料②阻尼

——指任何振动系统在振动中由于外界作用或系统本身固有的原因引起的振动幅度逐渐下降的特性。③内阻尼

——材料内部的阻尼，当振动的物体发生形变时，在材料内部出现的应力、应变的驰豫现象。④单层均匀密实墙的隔声性能与入射声波的频率有关其频