建筑声学课件

建筑声学山东建筑大学建筑城规学院建筑技术教研室建筑声学噪声控制音质设计山东建筑大学建筑城规学院20100719控制室外噪声使室内安静建筑物理—声学控制室内噪声使环境达标满足听音要求使音质丰满动听满足拾音要求保证录音效果第3章建筑声学3.1声音的物理性质及人对声音的感受3.2建筑吸声扩散反射建筑隔声3.3声环境规划与噪声控制3.4室内音质设计山东建筑大学建筑城规学院201007193.1.1声音声源空气中的声波3.1.2声音的物理性质与计量3.1.3声音在户外的传播3.1.4声波的反射折射衍射扩散吸收和透射3.1.5声音在围蔽空间内的传播3.1.6人对声音的感受3.1.7噪声对人的影响建筑物理—声学建筑物理—声学山东建筑大学建筑城规学院201007193.2.1建筑吸声3.2.2扩散反射3.2.3建筑隔声3.2.4墙体、门、窗及屋顶隔声3.2.5楼板隔声3.2.6建筑隔声测量与单值评价量第3章建筑声学3.1声音的物理性质及人对声音的感受3.2建筑吸声扩散反射建筑隔声3.3声环境规划与噪声控制3.4室内音质设计建筑物理—声学山东建筑大学建筑城规学院201007193.3.1城市噪声及相关的评价量3.3.2声环境立法、标准和规范3.3.3城市声环境规划与降噪设计3.3.4创造愉悦的声景观3.3.5几类建筑声环境设计要点及工程实例3.3.6建筑物的吸声降噪第3章建筑声学3.1声音的物理性质及人对声音的感受3.2建筑吸声扩散反射建筑隔声3.3声环境规划与噪声控制3.4室内音质设计3.3.7建筑物的隔声减噪3.3.8建筑隔振与消声建筑物理—声学山东建筑大学建筑城规学院201007193.4.1围蔽空间里的声学现象综述3.4.2供语言通信用的厅堂音质设计3.4.3供音乐欣赏用的厅堂音质设计3.4.4多用途厅堂音质设计3.4.5大型厅堂音质设计工程实例3.4.6室内音质设计各论第3章建筑声学3.1声音的物理性质及人对声音的感受3.2建筑吸声扩散反射建筑隔声3.3声环境规划与噪声控制3.4室内音质设计3.4.7混响时间的设计计算第3章建筑声学建筑物理—声学3.2建筑吸声扩散反射建筑隔声3.3声环境规划与噪声控制3.4室内音质设计山东建筑大学建筑城规学院201007193.1.1声音声源空气中的声波3.1.2声音的物理性质与计量3.1.3声音在户外的传播3.1.4声波的反射折射衍射扩散吸收和透射3.1.5声音在围蔽空间内的传播3.1.6人对声音的感受3.1.7噪声对人的影响3.1声音的物理性质及人对声音的感受声音声源空气中的声波山东建筑大学建筑城规学院201007192、声源声源通常是受到外力作用而产生振动的物体。例如拨动琴弦或运转的机械设备引起与其连接建筑部件的振动；声波也可能因为空气剧烈膨胀等导致的空气扰动所产生。例如汽笛或喷气引擎的尾波。3.1.1声音声源空气中的声波声音声源空气中的声波山东建筑大学建筑城规学院201007191）声音只传播振动的能量扬声器膜向前振动，引起邻近空气质点的压缩，这种密集的质点层依次传向较远的质点。3空气中的声波在声音传播途径中任何一处的空气质点，都只是在其原有称平衡位置两侧来回运动，没有空气流动。3.1.1声音声源空气中的声波声音声源空气中的声波山东建筑大学建筑城规学院20100719与声源不同距离处的压力变化，中间的一条水平线代表空气处于正常的大气压力，起伏曲线代表因声波经过时压力的增加和减少，亦即增加或减少的大气压。对于中等响度的声音，这种压力变化仅为正常大气压的百分之一。1）声音在只传播振动的能量3.1.1声音声源空气中的声波声音声源空气中的声波山东建筑大学建筑城规学院201007192）波阵面与声线声源向各个方向辐射声能，在某一时刻，波动所达到的各点的包迹面。称为波阵面。波振面的形状：点声源——球面波线声源——柱面波面声源——平面波1）声音在只传播振动的能量3.1.1声音声源空气中的声波声音声源空气中的声波山东建筑大学建筑城规学院20100719声线代表了声传播的方向,又不考虑波动性，因此声传播问题得到了简化，它是一种研究声传播规律的简明工具。几何声学：用声线来研究声传播的声学。2）波阵面与声线1）声音在只传播振动的能量3.1.1声音声源空气中的声波3.1.1声音声源空气中的声波声音声源空气中的声波山东建筑大学建筑城规学院201007193）声源的方向性大多数单个声源是向所有方向辐射声音，但是也有不少声源则在某一个方向的辐射有较大的强度。声音的频率越高，或者说声源尺寸比声波波长大得越多，声音的方向性就越强。2）波阵面与声线1）声音在只传播振动的能量第3章建筑声学建筑物理—声学3.1声音的物理性质及人对声音的感受3.2建筑吸声扩散反射建筑隔声3.3声环境规划与噪声控制3.4室内音质设计山东建筑大学建筑城规学院201007193.1.1声音声源空气中的声波3.1.2声音的物理性质与计量3.1.3声音在户外的传播3.1.4声波的反射折射衍射扩散吸收和透射3.1.5声音在围蔽空间内的传播3.1.6人对声音的感受3.1.7噪声对人的影响频率和频谱声音的计量山东建筑大学建筑城规学院201007193.1.2.1频率和频谱1）频率：声源单位时间内完成的全振动的次数。用如以f表示频率，λ表示波长，c表示声速，则上式可写为：λ=c/f或fλ=c声速随空气温度的变化很小，声波在空气中的传播速度通常取340m/s频率决定声音的音调，高频声音是高音调，低频声音是低音调。3.1.2声音的物理性质与计量3.1.2声音的物理性质与计量频率和频谱声音的计量山东建筑大学建筑城规学院20100719下图表示了语言和音乐的频率范围语言声能有将近3/4属于较低频成分的元音，形成了每个人的语音品质。辅音是语言的高频成分，包含的声能相对较少，但提供了人们的语言清晰度。3.1.2声音的物理性质与计量频率和频谱声音的计量山东建筑大学建筑城规学院201007192）频谱声音频率与能量的关系用频谱表示。线状谱：音乐的频谱是由一些离散频率成份形成的谱，即断续的线状谱。连续谱：建筑声环境大多由复杂的声音构成，并且往往包含了连续的频率成份，因此它们的频谱是连续的曲线。单簧管的频谱组成几种噪声的频谱1）频率3.1.2声音的物理性质与计量频率和频谱声音的计量山东建筑大学建筑城规学院3）频带倍频带的中心频率就是上限频率与下限频率乘积的平方根。倍频带：频带是两个频率限值之间的连续频率，频带宽度是频率上限值与下限值之差。倍频带的上限频率fu与下限频率fL之间是2:1，中心频率fcucc21.414fffLcc20.707fff常用的8个倍频带的中心频率：63Hz、125Hz、250Hz、500Hz、1kHz、2kHz、4kHz、及8kHz。低频：250Hz以下中频：500Hz—1KHz高频：2KHz以上1）频率2）频谱201007193.1.2声音的物理性质与计量频率和频谱声音的计量山东建筑大学建筑城规学院201007191/3倍频带：为了更仔细地分析与声源频率有关的建筑材料、噪声环境和围蔽空间的声学特性，用1/3倍频带作测量分析。每个倍频带分为3个1/3倍频带。3）频带1）频率2）频谱3.1.2声音的物理性质与计量频率和频谱声音的计量山东建筑大学建筑城规学院201007191）声功率声强声压3.1.2.2声音的计量声功率：是指声源在单位时间内向外辐射的声音能量，记作W，单位为瓦（W）或微瓦（μW）。所有声源的平均声功率都是很微小的。400万人同时大声讲话产生的功率只相当于一只40W灯泡的电功率声强：在声波传播过程中，每单位面积波阵面上通过的声功率称为声强，记为I，单位是瓦每平方米（W/m2）。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称为声压，记作p，单位是牛顿每平方米（N/m2）。3.1.2声音的物理性质与计量频率和频谱声音的计量山东建筑大学建筑城规学院20100719声压和声强有密切的关系，在不受边界影响的情况下（即远离反射或吸收的界面或称自由声场），某点的声强与该点声压的平方成正比，即：20pIc1）声功率声强声压3.1.2声音的物理性质与计量频率和频谱声音的计量山东建筑大学建筑城规学院201007192）级和分贝人耳对声音变化的反应而是接近于对数关系，所以对声音的计量用对数标度比较方便。声强级I010lgILI声压级p020lgpLp1）声功率声强声压3.1.2声音的物理性质与计量频率和频谱声音的计量山东建筑大学建筑城规学院声功率级式中Lw——声功率级，dB；W——所研究的声音的声功率，；W0——基准声功率，其值为10-12W。W010lgWLW2）级和分贝1）声功率声强声压201007193.1.2声音的物理性质与计量频率和频谱声音的计量山东建筑大学建筑城规学院201007193）组合的声级2）级和分贝1）声功率声强声压当有两个甚至多个声音同时出现时，其总的声压级不能由各个声音的声压级直接相加求得。简单方法是：1）算出拟相加的两个声压级差；2）依表3.1-1决定拟加到较高一个声压级上的数值，并算出总声压级。3.1.2声音的物理性质与计量频率和频谱声音的计量山东建筑大学建筑城规学院201007193）组合的声级2）级和分贝1）声功率声强声压一些代表性声源及其声压、声压级和对应的环境噪声举例。3.1.2声音的物理性质与计量频率和频谱声音的计量山东建筑大学建筑城规学院201007193）组合的声级2）级和分贝1）声功率声强声压声压级相减的计算与声压级相加的相反步骤3.1.2声音的物理性质与计量3.1.2声音的物理性质与计量频率和频谱声音的计量山东建筑大学建筑城规学院201007193）组合的声级2）级和分贝1）声功率声强声压声压级组合运算得到规律：1）两个声压级合成（相加）时，总声压级比大的声压级最多大3个分贝。2）当两个声压级差超过10个分贝时，小的声压级可以忽略不计。所以在噪声治理中，治理重点为声压级高的噪声源，而对同一个噪声源而言，治理重点为声压级高的那个频带，因此频谱分析很重要。第3章建筑声学建筑物理—声学3.1声音的物理性质及人对声音的感受3.2建筑吸声扩散反射建筑隔声3.3声环境规划与噪声控制3.4室内音质设计山东建筑大学建筑城规学院201007193.1.1声音声源空气中的声波3.1.2声音的物理性质与计量3.1.3声音在户外的传播3.1.4声波的反射折射衍射扩散吸收和透射3.1.5声音在围蔽空间内的传播3.1.6人对声音的感受3.1.7噪声对人的影响点声源线声源山东建筑大学建筑城规学院201007193.1.2.1点声源与平方反比律面声源3.1.3声音在户外的传播点声源：声源的尺度与该声源和测点位置之间的距离相比小得多，该声源就相当于点声源。在即自由声场，声功率为W的点声源向外辐射的能量呈球状扩展，往所有方向同样地辐射声音。在与声源距离为r处的声强度Ⅰ的算式为：dsrwI24可以看出声强度与距离的平方成反比，即所谓平方反比律。3.1.3声音在户外的传播点声源线声源山东建筑大学建筑城规学院20100719面声源由公式可推导出：与声源的距离增加1倍，其声强度是前述点的1/4。与声源的距离每增加1倍，声压级降低6dB。dsrwI243.1.3声音在户外的传播点声源线声源山东建筑大学建筑城规学院201007193.1.2.1线声源与平方反比律面声源线声源：线声源是由排列在一条直线上的许多点声源构成。下图表示无限长的线声源，其单位长度的声功率保持不变。2线声源2圆柱面在与声源距离为r处的声强度Ⅰ的算式为：22rwI＝线声源声强度是和与声源的距离成反比，即所谓反比律。3.1.3声音在户外的传播点声源线声源山东建筑大学建筑城规学院20100719面声源2线声源2圆柱面在与声源距离为r处的声强度Ⅰ的算式为：22rwI＝在有限长线声源情况下：如果距离较近，则距离每增加1倍，声压级降低3dB；如果距离较远，则距离每增加1倍，声压级降低6dB。3.1.3声音在户外的传播点声源线声源山东建筑大学建筑城规学院2