《建筑声学基础》word版

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1、第2节：建筑声学基础有关建筑声学的记载最早见于公元前一世纪罗马建筑师维特鲁威所写的《建筑十书》，书中记述了古希腊剧场中的音响调节方法，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（这一时期维也纳金色大厅开始修建，并于1867年开工1869年竣工）。20世纪初，建筑声学的创始人美国学者赛宾提出了著名的混响理论，建筑声学内容逐渐充实，礼堂、剧院等的声学设计有规律可循。与此同时，欧洲也造就了很多专家，使声学其它方面也有所发展。建筑声学是研究建筑中声学环境问题的科学。它主要研究室内音质和建筑环境的噪声控制。建筑

2、声学的基本任务是研究室内声波传输的物理条件和声学处理方法，以保证室内具有良好听闻条件；研究控制建筑物内部和外部一定空间内的噪声干扰和危害。室内声学的研究方法有几何声学方法、统计声学方法和波动声学方法。当室内几何尺寸比声波波长大得多时，可用几何声学方法研究早期反射声分布以加强直达声，提高声场的均匀性，避免音质缺陷；统计声学方法是从能量的角度，研究在连续声源激发下声能密度的增长、稳定和衰减过程(即混响过程)，并给混响时间以确切的定义，使主观评价标准和声学客观测量结合起来，为室内声学设计提供科学依据；当室内几何尺寸与声波波长可比时，易出现共

3、振现象，可用波动声学方法研究室内声的简正振动方式和产生条件，以提高小空间内声场的均匀性和频谱特性。一、室内声音情况（理论分析）1、站在时间的角度上：室内声音组成（直达声和早期反射声与混响声的时间关系）①在房间中存在三种声。自然声源直接到达接受点的声音叫直达声(DirectSound)，它是声音的最主要信息；相对直达声延迟在50ms内的短延时的一次、二次以及少数三次等反射声叫做早期反射声，由于这部分声音与直达声间隔太短，人耳难以将其与直达声分开，故对直达声有加强作用，影响声音的宏亮感与空间感；比直达声晚50ms以上，不包含声音信息，但能

4、使声场均匀、音质丰满的多次反射声称为混响声。三者的一般关系如图所示:◆2-1同一听音位置直达声、早期反射声、混响声时间关系图②、室内声场的增长、稳定和衰减与声场10混响时间及其计算（塞宾公式、爱林公式、菲兹罗依公式）如果在室内打开一个声源，等声场达到一个稳定的状态后，立即关掉声源，会看到室内接收点声音没有马上消失，而是有一个逐渐衰减的过程。某一个频率的声音在某一房间内达到最大值以后衰减60dB所需要的时间，称为此房间此频率的混响时间。一般计算至少4个频点(125Hz，500Hz，1kHz，4kHz)的频率的混响时间取平均值定位该房间的

5、混响时间。混响时间按照房间用途有相应的标准。◆2-2室内声场增长、稳定和衰减图*同一声源在不同的空间，听着听到的声音不同。*电音真实声音制作的和拟音。建筑声学的著名学者赛宾(Sabine)、爱林(Eyring)、菲兹罗依(Fitztoy)都提出了混响时间的计算公式：S=房间表面积(单位：平方米)V=房间总容积(单位：立方米)α=房间表面的平均吸声系数百分率赛宾公式RT60=0.16V/Sα适用于α<0.2时爱林公式RT60=0.16V/〔-Sln(1-α)〕适用于α>0.2时菲兹罗依公式(Fitztoy)RT60=0.16V/S｛2X

6、Y/〔-ln(1-αXY)〕+2XZ/〔-ln(1-αXZ)〕+2YZ/〔-ln(1-αYZ)〕｝X,Y,Z为房间尺寸；适用于室内吸声不均的矩型房间混响时间的计算较为复杂，一般计算至少4个频点(125Hz，500Hz，1kHz，4kHz)的平均吸声系数：α=(S1α1+S2α2+…+Snαn)/(S1+S2+…+Sn)例如，某房间长宽高分别为20、12、7m，材料的吸声系数如下表所示，计算500Hz的混响时间。材质α(500Hz时)尺寸面积：平方米Sα地毯(地面)0.620*12240144胶合板(天花板)0.220*1224048石

7、膏板(侧墙)0.0420*71405.6石膏板(侧墙)0.0420*71405.6砖墙(前墙面)0.512*78442垂帘(后墙面)0.5512*78446.2合计928291.410α=(S1α1+S2α2+S3α3+S4α4+S5α5+S6α6)/(S1+S2+S3+S4+S5+S6)=291.4/928=0.31用爱林公式计算：RT60=0.16V/〔-Sln(1-α)〕=(0.16*1680)/〔-928*ln(1-0.31)〕=0.78s按照菲兹罗依公式计算：RT60=0.16V/S｛2XY/〔-ln(1-αXY)〕+2XZ

8、/〔-ln(1-αXZ)〕+2YZ/〔-ln(1-αYZ)〕｝=269/861184〔480/0.51+168/0.73+280/0.04=2.4s思考：为何计算差异这么大？那个数据更可靠一些？3、站在空间距离的角度上：