第0章建筑声学概述

建筑声学概述建筑声学课程的两大任务为创造安静的环境，降低、隔绝和控制不需要的声音―噪声控制提供良好的听闻环境，满意的音质―音质设计一、建筑声学课程的内容1.了解声音的基本性质：声音的产生和传播等物理现象2.人对声音的感知和评价,涉及心理和生理声学3.研究室内传声的质量，以使在建筑设计中从音质上保证符合使用要求4.材料和构件的吸声和隔声性能5.建筑物内部噪声的控制6.户外环境噪声的控制主要是音乐厅、剧院、礼堂、报告厅、多功能厅、电影院等。设计得好:音质丰满、浑厚、有感染力、为演出和集会创造良好效果。设计得不好:嘈杂、声音或干瘪或浑浊，听不清、听不好、听不见。音质设计1、主要是针对有安静要求的房间，如录音室、演播室、旅馆客房、居民住宅卧室等等。2、对于录音室、演播室等声学建筑对隔声隔振要求非常高，需要专门的声学设计。加装隔振结构使机器与建筑分开隔声隔振3、对于旅馆、公用建筑、民用住宅等，人们对安静的要求也越来越重视。当前，为了节约空间和建筑造价，越来越多地使用薄而轻的隔墙材料，施工时常带有缝隙，造成隔声问题越来越多。加装隔振结构使机器与建筑分开隔声墙与隔声玻璃材料的吸声机理、如何测定材料的吸声系数、不同吸声材料的应用等等。例如：各种穿孔板、纤维材料的吸声性能，剧场座椅吸声性能的研究。.吸声材料微穿孔板植物纤维环保材料材料的隔声机理，如何提高材料的隔声性能，如何评定材料的隔声性能，材料隔振的机理，不同材料隔振效果等。轻质隔墙产品隔声性能、如何提高隔声能力？隔声材料：噪声的标准、规划阶段如何避免噪声、出现噪声如何解决、交通噪声。采用消音片消除噪声隔音罩隔绝电机噪声环境噪声的防止与治理附利用公共建筑底层做声屏障建设地下道路或铁路利用声屏障利用植物绿化做声屏障某豪华别墅前的植物声屏障利用声屏障贵黄高速公路声屏障日本高速公路声屏障隔声屏障二、建筑声学发展简史圜丘坛回音壁、三音石天坛回音壁、山西永济的普救蟾声、河南三门峡蛤蟆塔四川潼南大佛寺石琴山西省永济市鹳雀楼古罗马的露天剧场露天剧场存在的问题是：1、露天状态下，声能下降很快。2、相当大的声能被观众吸收。3、噪声干扰。解决方法：加声反射罩；控制演出时周围的噪声干扰。中世纪教堂建筑自从罗马帝国被推翻后，中世纪建造的唯一厅堂就是教堂。中世纪的室内声学知识主要来源于经验，科学的成分很少。教堂的声学环境的特点是音质特别丰满，混响时间很长，可懂度很差。十五世纪的剧场十五世纪后欧洲建了很多剧场，有些剧场的观众容量很大。如意大利维琴察，由帕拉帝迪奥设计的奥林匹克剧院，建于1579~1584，有3000个座位。又如1618年由亚历迪奥设计的意大利帕尔马市的法内斯剧场，可容纳观众2500人。从掌握的资料来看，虽然这个时代的建筑师几乎没有任何室内声学知识，但这个时代建造的几座剧院和其他厅堂没有发现任何显著的音质缺陷。主要的原因是由于观众的吸声和剧场内华丽的表面装饰起到了扩散作用，使剧场的混响时间控制比较合理，声能分布也比较均匀。17世纪的马蹄形歌剧院从十五世纪修建的一些剧院发展到十七世纪，出现了马蹄形歌剧院。这种歌剧院有较大的舞台和舞台建筑，以及环形包厢或台阶式座位阿，排列至接近顶棚。这种剧院的特点是利用观众坐席大面积吸收声音，是混响时间比较短，这种声学环境适合于轻松愉快的意大利歌剧演出。在十七世纪开始有人研究室内声学。十七世纪的阿．柯切尔所著的《声响》,最早介绍了室内声学现象，并论述了早期的声学经验和实践。十九世纪初，德国人E.F.弗里德利科察拉迪所著的《声学》一书中，致力于解释有关混响的现象。19世纪的音乐厅音乐厅早期发展阶段是在十七世纪中后到十九世纪，包括：早期音乐演奏室、娱乐花园和大尺度的音乐厅，后来古典“鞋盒型”音乐厅的就是在这一时期逐渐发展起来的。19世纪前作曲家所做的音乐作品是与其表演空间相适应的，这一时期的演奏空间基本是矩形空间。19世纪以后，随着浪漫主义音乐及现代音乐的产生，演出空间变得丰富多彩，出现了扇形、多边形、马蹄形、椭圆形、圆形等多种形状，其混响时间及室内装饰风格也各不相同。在这一时期，音乐厅的声学设计仍然没有太多的理论可以遵循。音乐厅声学设计理论的出现从十九世纪开始，在维也纳、莱比锡、格拉斯哥和巴塞尔等城市，都建造了一些供演出的音乐厅，这些十九世纪建造的音乐厅已反映出声学上的丰硕成果，直到今天仍然有参考价值。到二十世纪，赛宾（WallaceClementSabine，1868-1919）（哈佛大学物理学家、助教）在1898年第一个提出对厅堂物理性质作定量化计算的公式——混响时间公式，并确立了近代厅堂声学，从此，厅堂音质设计的经验主义时代结束了。赛宾在28岁时被指派改善哈佛福格艺术博物馆（FoggArtMuseum）内半圆形报告厅的不佳音响效果，通过大量艰苦的测量和与附近音质较好的塞德斯剧场（SanderTheater）的比较分析，他发现，当声源停止发声后，声能的衰减率有重要的意义。他曾对厅内一声源（管风琴）停止发声后，声音衰减到刚刚听不到的水平时的时间进行了测定，并定义此过程为“混响时间”，这一时间是房间容积和室内吸声量的函数。1898年，赛宾受邀出任新波士顿交响音乐厅声学顾问，为此，他分析了大量实测资料，终于得出了混响曲线的数学表达式，即著名的混响时间公式。这一公式被首次应用于波士顿交响音乐厅的设计，获得了巨大成功。至今，混响时间仍然是厅堂设计中最主要的声学指标之一。建筑声学设计的复杂性近几十年来，很多音乐厅都进行了有效的声学设计，但是仍有许多失败的例子。事实上，现代音乐厅的音质之所以不如古典先例，关键在于古典音乐正是在古典形式的厅堂中产生和发展起来的，现代厅堂在尺度、体型和材料等方面已有了很大变化，而在其间演奏的音乐（绝大多数）依旧是原来的音乐。因此，白瑞纳克博士对世界上已有的70多座著名音乐建筑进行了系统调研，并著有《音乐、声学和建筑》一书，在音质评价方面提出很多有用的见解。目前，声学上的探索正在逐步揭开厅堂音质之迷。建筑师们一方面积极研究有效利用新的声学理论及技术成果，但是看看历史上许多失败的例子，音乐家们对新音乐厅的不满和不安不会消除。现代的建筑声学1930年以后出现了电影，从那时开始，高质量的录音和声音重现在科学、教育、文化、社会活动、娱乐中，开始起到极大的作用。无线广播的飞速发展，给声学提出了一系列新问题，同时也为人们提供了更多更高级的音乐欣赏技术。声学材料的大量生产和实验室实验，给建筑师控制建筑内的声学问题提供了必要的工具。世界各国修建了相当大规模的厅堂。隔声隔噪、吸声降噪、噪声源控制等噪声处理问题在现代社会中越来越引起人们的重视。噪声于建筑密不可分，噪声污染的防治与治理已经成为建筑声学重要的组成部分。噪声规划、噪声控制等理论也逐渐演化开来。作业：建筑声学词汇英译中ArchitecturalacousticsAcousticaldesignAir-bonesoundinsulationDacibelEchoPinknoiseReverberationtimeSoundabsorptioncoefficientSoundbridgeSoundpowerSoundtransmissioncoefficientColorationHasseffectBandEqual-loudnesscontourMaskingeffectMasslaw