第章室内声环境三建筑隔声室内声环境设计概要课件

室内环境概论第9章室内声环境（三）建筑隔声室内声环境设计概要建筑工程学院邰燕知识回顾室内音质评价的主观标准；室内音质评价的物理指标；室内声环境评价？无声学缺陷合适的响度较高的清晰度和明晰度优美的音质（丰满度，空间感）混响时间反射声的时间分布反射声的空间分布背景噪声知识回顾常见的吸声和隔声建筑材料和结构？多孔吸声材料空腔共振吸声结构薄膜与薄板共振吸声结构其他吸声结构室内声环境（一）——授课内容授课内容一、 建筑隔声二、 室内声环境设计概要室内声环境（一）——课程单元目标课程目标1.能够区分透射系数和隔声量等基本的物理概念；2.能够说出常规围护结构的隔声构造。3.能够说出室内声环境设计的概要，包括如何确定厅堂容积，厅堂体型和混响时间。一.建筑隔声二.室内声环境设计概要三.课堂小结四.作业布置目录Contents一.建筑隔声本节要点：1.隔声的计量；

2.维护结构的隔声；

一.隔声的计量噪声传播途径1.空气声建筑中经过空气传播而来的噪声。2.固体声建筑中经建筑结构传播而来的机械振动引起的噪声，即由于撞击或设备运行而引起的振动在固体中传播,然后再由固体表面辐射出的声音。一.隔声的计量一.隔声的计量吸声性能好≠隔声性能好透射1%的声音透射0.001%的声音一.隔声的计量一.隔声的计量一、隔声的计量1.计量（1）透射系数：（2）隔声量意义：构件的透射系数越大，则隔声量越小，隔声性能越差；反之，透射系数越小，则隔声量越大，隔声性能越好。测量：隔声量R一般是在标准隔声实验室内测试得出，根据R值可以推算出值。二.维护结构的隔声1.单层匀质密实墙体的隔声（1）单层匀质墙的隔声性能（R与f的关系）劲度控制区质量控制区吻合效应区二.维护结构的隔声劲度控制区a）弹性控制：声的频率<板的共振频率，墙板的K（弹性、劲度）起决定作用。刚性越大，R值越高，且f增大，R值下降。b）共振控制：共振频率附近，墙板的阻尼起决定作用，声激起共振，墙板振幅大，声透射大，R特性曲线出现低谷。质量控制区从最低共振频率的2~3倍一直延伸到临界频率，此区域R与f成线性关系，频率增大，隔声量增大吻合效应区在此领域，隔声量R值明显下降二.维护结构的隔声（2）质量定律经验公式R——墙体隔声量

M——面密度kg/㎡

特点：a）墙板质量增加1倍，⊿R=6dBb）入射声频率每倍频程变化⊿R=6dB意义：

a）重墙较普通的轻墙隔声性能好，重隔声。

b）可用增大墙体质量M的方法提高R值。48二.维护结构的隔声（3）吻合效应定义：声波斜入射，墙的固有弯曲波波长与入射波波长相吻合时的效应。增强了墙板的振动，此时，墙板隔声能力显著下降。二.维护结构的隔声与共振的区别共振：外界的频率与墙体的固有频率相同，墙体振动速度极大，墙体与外界能量交换极大——无隔声能力。吻合：必须是斜入射入射声波的频率在板上的投影与板上固有弯曲波的频率相等时，该固有弯曲波振幅极大。隔声下降约10dB。改善措施

a）硬而厚的板使吻合频率降低。

b）薄而软的板使吻合频率升高。二.维护结构的隔声（4）孔洞与缝隙的影响特点：孔洞、缝隙的τ=1，R=0孔洞：对隔声的影响在高频。缝隙：对R值的影响较孔洞更为严重，不仅高频。中低频均有极大的下降。（5）消除洞缝影响的措施要求施工墙体砌缝严密，砂浆饱满，避免出现缝隙。墙体必须双面抹灰，堵塞可能出现的缝隙，且有1dB的改善。墙体当需要打洞时，应注意位置，避免在角上打洞，同时应尽可能的塞满多孔材料。二.维护结构的隔声2.双层匀质密实墙体的隔声问题的提出高隔声要求，按质量定律——增大M（厚度），增大隔声量。墙体厚度面密度平均隔声量一砖240mm480kg/m2

52.6dB二砖490mm960kg/m252.6+5.4=58dB四砖1000mm1920kg/m258+5.4=63.4dB（面密度为240墙的4倍，隔声增加10.8dB。）双层墙120+100+120mm480kg/m264dB四砖墙：笨重且浪费材料，占去较大的建筑面积。双120砖墙：相同的效果，节省3/4的砖，有效使用面积大二.维护结构的隔声（1）空气层的作用与效果作用：空气层起衰减声波的作用。当声波入射使第一层墙体振动时，封闭空气层具有弹性起减振作用。同时，第二层墙的振动来源于空气层传递的振动，故被减弱，使总隔声量提高。隔声能力的影响因素A）空气层厚度（8~12cm）B）围护结构的刚度、固有振动频率、周围的连接状况C）声桥二.维护结构的隔声空气层厚度对隔声量的影响二.维护结构的隔声（2）双层墙的固有振动频率特点：当入射声波与双层墙的固有振动频率相同时，会发生共振，声能透射显著增加，隔声量有很大下降。措施：空气层中悬挂或铺放多孔材料以消除共振。（3）声桥问题定义：双层墙、墙板间的刚性连接影响：声桥传递了两墙板的振动。空气层失去了衰减作用，使隔声量显著下降。影响因素：刚性连接的紧密程度、声桥的数量多少

二.维护结构的隔声二.维护结构的隔声（4）双层墙设计注意事项高隔声要求，双层重墙，分离基础减振处理（隔振）空气层填多孔材料

放置方法：厚度大，α高——效果显著薄层多孔材料，用波浪形，弧形等抹灰、填洞与缝施工要求，特别是不能形成声桥二.维护结构的隔声3.轻质隔墙的空气隔声轻质墙板材料，如果按照普通做法，依据质量定律，隔声性能会很差，为提高轻质墙的隔声效果，有如下措施将多层密实板材用多孔材料分隔，做成夹层结构，隔声量比同材料的单层墙提高很多。避免板材的吻合临界频率在100~2500Hz范围内。用轻质的吸声材料填充空气层轻型板材与龙骨间垫弹性垫层采用双层和多层薄板叠合。多层复合、双墙分立、薄板叠合、弹性连接、加填吸声材料、增加结构阻尼二.维护结构的隔声二.维护结构的隔声二.维护结构的隔声二.维护结构的隔声4.门窗的隔声特点

A）轻便灵活——提高门、窗扇的隔声能力

B）多缝隙——注意缝隙的构造设计与施工。（1）隔声门单层门、双层门、声锁（声闸）A.单层门

a）门扇：多用双层薄钢板，其间填塞多孔吸声材料

b）门轴与铰链：具备一定的承载能力，隔声门较重，其安装应不影响缝隙的出现，不易变形。二.维护结构的隔声c）门缝：单、双、斜企口橡胶条、乳胶条海绵条、毛毡条地面：斜企口橡皮条扫地羊毛毡扫地二.维护结构的隔声B.双层门a）构造：在门洞上安装2层门b）特点：空气层——利用2层门的空气层得到附加隔声量吸声处理——2层门间内表面做吸声处理，降低声能，提高隔声量轻便——较单扇门易轻便开启(较厚重的单层门）。c）效果：普通单层门25dB

双层门35dB一般可提高10dB二.维护结构的隔声C.声锁（声闸）a）构造：双层隔声门，小空间内进行吸声处理b）效果：低、中、高频普遍有15dB以上的附加隔声量c）设计要点：门连线与法线夹角大（相对错位大）拉开两扇门间的距离门斗内强吸声处理，声闸内吸声与不吸声效果可差10dB以上的隔声量二.维护结构的隔声声锁设计要点二.维护结构的隔声（2）隔声窗设计特点：通常为不能开启的固定窗——做观察窗A）窗缝——固定窗的缝隙处理较易用羊毛毡或橡胶条作为密封条夹条宽度>30mm玻璃部分B）窗扇采用较厚的玻璃6~12mm

使玻璃与框之间软接触玻璃窗框间做吸声处理窗框与墙体间设隔振材料多层玻璃不平行，不同厚度，破坏驻波与消除吻合二.维护结构的隔声二、固体（撞击）声隔绝（一）问题的提出：墙体、楼板具有一定的强度和刚度，有较好的隔绝空气声能力。但正因为其强度和刚度，在撞击时易振动，阻尼小，声波在其中传播很远，噪声干扰十分严重。二.维护结构的隔声（二）改善方法面层法、垫层法、吊顶法1.面层法（1）做法：在楼板（或地面）最表面设弹性面层。（2）作用：a）直接缓和对楼板的撞击和冲击

b）弹性面层可减弱撞击声的传递

c）减弱外界振动从板面的辐射（3）效果：改善中、高频撞击声（4）优点：简便，改善非常明显二.维护结构的隔声二.维护结构的隔声2.垫层法（1）做法：在结构层与面层间设置弹性垫层。弹性垫层可以是松散材料，找平较麻烦，要求施工质量高，否则易断裂。（2）作用：减弱振动撞击或振动向楼板的传递。（3）效果：a垫层弹性好，将有明显效果

b若施工等原因垫层密实，效果一般。（4）构造：a构造层次多，施工工序复杂，增加楼板重量

b在减弱振动传递上，仍是重要措施。（5）注意要点：a垫层平整，防面层开裂，干作业

b柔性连接，踢脚板与地面间有空隙或与弹性层分离。二.维护结构的隔声弹性垫层二.维护结构的隔声3.吊顶法（1）做法：在楼板下面，一定距离处做吊顶吊顶与楼板结构层间要刚性连接——使用弹性吊钩。吊顶的拼接要完整——缝隙处理好（2）作用：减弱结构层向下方的直接声辐射。吊顶与结构层之间的空气层起缓冲作用（3）效果：a一般吊顶密封好，弹性吊钩,LN为65dB左右，木地板加吊顶可降到60dB以下

b可提高楼板的空气声隔绝能力二.维护结构的隔声弹性吊顶二.维护结构的隔声弹性吊钩种类二.维护结构的隔声4.三种措施的比较面层法：施工简单，效果显著垫层法：施工复杂，效果与垫层弹性关系大，效果一般。吊顶法：施工复杂，改善空气声明显，撞击声一般。处理措施应视具体情况，采取单项或多项措施。二.室内声环境设计概要本节要点：1.室内音质设计的原则

2.厅堂容积的确定

3.厅堂体形的确定4.室内的混响设计

一.室内音质设计的原则室内音质设计的原则1.清晰度高2.合适的响度3.无声学缺陷的干扰4.和用途相适应的混响时间及其频率特征5.一定的空间感

二.厅堂容积的确定影响因素：响度、混响时间一、足够的响度体积大，声源不变的情况下，声能密度D小，则Lp（响度）较小1.以自然声为主（声功率有限）——体积受限制2.以电声为主（保证响度）——体积不受限制二.大厅容积的确定声源种类最大允许容积（m3）讲演2000~3000有训练的讲话或戏剧对白6000乐器独奏、独唱10000大型交响乐队20000二.厅堂容积的确定二、合适的混响时间T60与V（体积）成正比，与A（吸声量）成反比。观众的数量n与A有较大关联，因此，控制好厅堂的容积V与观众人数n的比例，就在一定程度上保证或控制了T60——V/n1.每座容积对已判定为音质良好的厅堂大量统计分析所得到的结果。

2.确定体积的方法

功能——选每座容积

容量——观众数量考虑其它要求体积厅堂性质每座容积（m3/座）音乐用8~10语言用3.0~5.0多功能5~6.0二.厅堂容积的确定【例题】：设计一座可容纳1200名观众的多功能厅堂，应如何选择较为合适的容积？答：根据多功能厅每座容积的推荐值：4.5～5.5m3/座可得：V=1200×（4.5～5.5）=5300～6600m3三.厅堂体形的确定（一）、充分利用直达声保证直达声可达到每个听众（1）影响因素：长距离的自然衰减-6dB/倍距离遮挡和掠射吸收（30m有10~20dB的衰减）偏离辐射主轴角度增大时，高频声明显减弱三.厅堂体形的确定三.厅堂体形的确定（2）措施：减少直达声传播距离（大厅尺寸的控制）

a）观众席位尽可能靠近声源，一般剧场长度<30mb）短而宽的方式

c）设楼座三.厅堂体形的确定（2）措施：避免声源方向性的影响偏座的控制：夹角<120°（极限<140°）三.厅堂体形的确定（二）、争取和控制早期反射声早期反射声的分析方式时差→声程差，即50ms——17m；30ms——10.2m早期反射声利用的一般原则天花高度<13m厅堂宽度<26m（按17m声程差计算）超过此尺度，应加以特殊处理早期反射声的形成部位

a）天花

b）侧墙

c）楼座

d）挑台三.厅堂体形的确定（1）厅堂的平面设计基本平面形式

扇形六边形椭圆形窄长形平面三.厅堂体形的确定（1）厅堂的平面设计基本平面形式扇形六边形

椭圆形窄长形平面三.厅堂体形的确定（2）厅堂的剖面设计顶棚、侧墙、楼座、挑台顶棚平面式锯齿式折线式弧面式扩散体式浮云式三.厅堂体形的确定A）前部顶棚（台口附近）顶棚提供一次反射，故其高度与倾角十分重要原则：一次反射均匀的分布在大部分观众席。

a）尽可能控制面光孔的面积。单排灯净空约0.7m，双排灯<1.2m。

b）利用好前部每块面积音箱桥下部、音箱桥与面光孔间面积、面光孔下底板

c）过高天花可在舞台前悬吊反射板。B）后部顶棚原则：向观众席及侧墙扩散声能。形式：如折板式、锯齿式、扩散体式三.厅堂体形的确定顶棚设计内容音箱桥面光桥三.厅堂体形的确定悬吊反射板三.厅堂体形的确定悬吊反射板侧墙反射板三.厅堂体形的确定侧墙A）尽可能减小耳光孔的面积——减小声能消耗B）耳光室悬挑，利用其侧面、底部的反射D）侧墙设反射板E）侧墙内倾反射BTV剧院三.厅堂体形的确定倾斜侧墙扩散反射三.厅堂体形的确定楼座（包厢）A）落地式楼座B）跌落式包厢三.厅堂体形的确定跌落式包厢三.厅堂体形的确定挑台A）挑台下部进深D的控制

音乐D≤H；剧院D≤2HB）利用挑台下部顶棚反射C）挑台前沿栏杆的处理三.厅堂体形的确定（三）、适当的扩散处理目的（1）声场分布均匀（2）增强环绕感扩散处理方式（1）将厅堂内表面处理成不规则形状和设扩散体。（2）体型设计中采用不规则平、剖面处理。（3）吸声材料不均匀布置

三.厅堂体形的确定（四）、防止和消除声缺陷回声（颤动回声）、声聚焦、声影（1）回声与颤动回声危害：干扰听闻、破坏音质出现部位：舞台、乐池、观众席前部产生部位：台口前天花（过高）一次反射

楼座栏板二次反射

后墙二次反射三.厅堂体形的确定措施：

A）前部天花：高度<13m或扩散（吸声）

B）楼座栏板：倾角扩散或吸声处理

C）后墙处理：吸声吸声系数>0.6的强吸声扩散，不形成定向反射倾角.调整向后部提供一次反射三.厅堂体形的确定（2）声聚焦出现部位：弧形墙面、壳形天棚前空间的某位置。产生条件：曲率半径小墙面或天棚为强反射材料危害：形成第二声源，严重干扰听闻室内声场极不均匀措施：布置强吸声材料避