建筑外環(huán)境聲環(huán)境

建筑外環(huán)境聲環(huán)境第1頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一1本章內(nèi)容建筑聲環(huán)境的基本知識(shí)人體對聲環(huán)境的反應(yīng)原理與噪聲評價(jià)聲音傳播與衰減的原理材料與結(jié)構(gòu)的聲學(xué)性能噪聲的控制與治理方法第2頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一2聲環(huán)境控制的意義創(chuàng)造良好的滿足要求的聲環(huán)境保證居住者的健康提高勞動(dòng)生產(chǎn)率保證工藝過程要求

錄音棚、演播室高保真音樂廳第3頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一3第一節(jié)

建筑聲環(huán)境的基本知識(shí)聲波的基本物理性質(zhì)聲音的計(jì)量第4頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一4聲音是什么？聲波：聲源振動(dòng)引起彈性媒質(zhì)的壓力變化，并在彈性媒質(zhì)中傳播的機(jī)械波聲源：振動(dòng)的固體、液體、氣體聲壓：空氣壓強(qiáng)的變化量，10-5～10Pa量級特性：波長、頻率f、聲速c波長7-1.1聲波的基本物理性質(zhì)第5頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一5聲音的傳播速度聲速與媒質(zhì)的彈性、密度和溫度有關(guān)空氣中的聲速：理想氣體中

k絕熱指數(shù)，R氣體常數(shù)，T絕對溫度?？諝庵新曀偈菧囟鹊膯沃岛瘮?shù)。在建筑環(huán)境領(lǐng)域中變化范圍很小，近似：340m/s

固液體中的聲速鋼5000m/s

松木3320m/s

水1450m/s

軟木500m/s7-1.1聲波的基本物理性質(zhì)第6頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一6聲音的頻帶人耳可以聽見范圍為20~20000Hz

人耳聽不見的范圍

20Hz以下：次聲

20000Hz以上：超聲

高頻聲低頻聲中頻聲31.25Hz頻率7-1.1聲波的基本物理性質(zhì)第7頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一7聲音的頻帶簡諧音（純音）聲壓變化為只有一個(gè)頻率的余弦函數(shù)的聲音只需要頻率f和聲壓幅值Pm就可以描述復(fù)音周期性信號，含有基頻和諧頻，諧頻是基頻的整倍數(shù)其頻譜圖可以表示為在基頻f0和2f0、3f0、……nf0處的一系列高矮不等的豎直線——線狀譜(離散譜)普通聲響頻譜一般為連續(xù)頻譜7-1.1聲波的基本物理性質(zhì)第8頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一8樂聲的線狀譜音調(diào)的高低取決于基頻，而音色取決于諧頻分量的構(gòu)成7-1.1聲波的基本物理性質(zhì)基頻諧頻880,1320,1760,2200,2640,3080,3520……第9頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一9普通聲響頻譜一般為連續(xù)頻譜7-1.1聲波的基本物理性質(zhì)第10頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一10聲音的頻帶頻程把聲頻范圍劃分成幾個(gè)頻段，稱作頻程或頻帶倍頻程兩個(gè)頻率之比為2:1的頻程。一般用倍頻程劃分頻帶，中心頻率分別為：31.3(31.25)、63(62.5)、125、250、500、1000、2000、4000、8000Hz。7-1.1聲波的基本物理性質(zhì)第11頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一11聲音的計(jì)量聲功率W：聲源在單位時(shí)間內(nèi)對外輻射的聲能，即在全部可聽范圍所輻射的功率，單位W。也可特指在某個(gè)有限頻率范圍所輻射的功率，亦稱頻帶聲功率。聲強(qiáng)I：單位時(shí)間內(nèi)通過垂直于傳播方向上單位面積的平均聲功率，W/m2。聲壓p：聲波的壓強(qiáng)與媒質(zhì)的靜壓之差，Pa媒質(zhì)的密度7-1.2聲音的計(jì)量第12頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一12聽覺范圍——量級差非常大

可聞閾(聽閾)

——人耳剛能感受的聲音p0=2×10-5Pa

I0=1×10-12W/m2疼痛閾——聞之人耳則痛，p=200Pa，I=100W/m27-1.2聲音的計(jì)量

煩惱閾

——聞之煩惱不安 p0=20

Pa，I0=1W/m2第13頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一13聲音的度量分貝標(biāo)度和聲級L，單位dB

設(shè)立的必要性數(shù)據(jù)范圍太大，如2×10－5Pa~20Pa

人的聽覺響應(yīng)與聲強(qiáng)、聲壓呈對數(shù)關(guān)系聲強(qiáng)級聲壓級聲功率級可聞閾值1×10-12W7-1.2聲音的計(jì)量第14頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一14聲源的擴(kuò)散和疊加特性點(diǎn)聲源的聲功率和聲強(qiáng)：聲音球面擴(kuò)散聲強(qiáng)可以直接疊加，故有:

總聲壓是各聲壓的均方根:rW7-1.2聲音的計(jì)量球面波平面波第15頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一15聲源聲級疊加：非線性！兩個(gè)聲源疊加(I、P、W聲級同理)：

n個(gè)相同聲源L1疊加：兩個(gè)相同聲源疊加，聲級增加了10lg2=3dBL=3dB7-1.2聲音的計(jì)量第16頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一16兩個(gè)不同聲源疊加，差別超過10~15dB，可以忽略。增加的聲級數(shù)聲源聲級差7-1.2聲音的計(jì)量第17頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一17聲源的指向性在距聲源中心等距離的不同方向的空間位置處的聲壓級不相等指向性指數(shù)DI——在離聲源相同距離r處，某個(gè)方向的實(shí)際聲壓級Lp(r,θ,φ)與參考聲壓級Lp0(r)之差指向性因數(shù)Q——實(shí)際聲強(qiáng)I(r,θ,φ)與參考聲強(qiáng)I0(r)的比值。Q與指向性指數(shù)DI的關(guān)系：DI=10lgQ

參考聲壓Lp0(r)參考聲強(qiáng)I0(r)無方向性的點(diǎn)聲源形成的聲壓場7-1.3聲源的指向性第18頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一18S0為聲源面積，f為頻率，I～I(xiàn)V是聲源的4種位置7-1.3聲源的指向性聲源的指向性因數(shù)Q聲源尺寸比波長大得越多，指向性就越強(qiáng)指向性與邊界對聲波自由擴(kuò)散的阻礙有關(guān)處于喇叭狀角落，指向性最強(qiáng)第19頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一19第二節(jié)

人體對聲環(huán)境的反應(yīng)原理與噪聲評價(jià)人的主觀聽覺特性噪聲的評價(jià)噪聲的標(biāo)準(zhǔn)第20頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一20人的主觀聽覺特性什么是噪聲？人們不愿意聽到的任何聲音空氣聲：經(jīng)空氣和圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳播固體聲：振動(dòng)噪聲7-2人體對聲環(huán)境的反應(yīng)原理與噪聲評價(jià)第21頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一21聽覺機(jī)構(gòu)7-2人體對聲環(huán)境的反應(yīng)原理與噪聲評價(jià)

自由場最小可聽閾煩惱閾疼痛閾第22頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一22人耳的聽覺特征

特征：對高頻聲比對低頻聲敏感響度級：用1000Hz純音的聲壓級代表其等響曲線的響度級，單位Phon等響曲線聽閾痛閾7-2.2聽覺特性第23頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一23聲級計(jì)：A、B、C、D計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)聲級計(jì)為模擬人耳聽覺而進(jìn)行濾波，分別模擬人耳對40方、70方和100方純音的反應(yīng)而得到A、B、C三種計(jì)權(quán)方式。D計(jì)權(quán)用于測量航空噪聲。對不同的頻率有不同的衰減。1000Hz的衰減均為是0。7-2.2聽覺特性第24頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一24掩蔽效應(yīng)一種聲音存在提高了另一種聲音的可聞閾頻率相近則掩蔽作用顯著對高頻掩蔽作用比對低頻掩蔽作用大有利有弊弊：聽不清要聽的內(nèi)容，降低工作效率利：避免一些噪聲的干擾，提高工作效率掩蔽音的聲壓級被掩蔽音的聲壓級dB7-2.2聽覺特性第25頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一25掩蔽效應(yīng)適合的掩蔽背景聲的特點(diǎn)無表達(dá)含義響度不大連續(xù)無方位感掩蔽背景聲低響度的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)噪聲往往是很好的掩蔽背景聲輕微的音樂聲隱約的語言聲7-2.2聽覺特性第26頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一26日本辦公樓噪聲干擾感覺的調(diào)查7-2.2聽覺特性第27頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一27噪聲評價(jià)：A聲級用A計(jì)權(quán)方式測得的噪聲級稱作A聲級，是一個(gè)綜合疊加得到的單一的數(shù)值。環(huán)境噪聲響度多在40方上下，故A聲級能夠較好地反映人對噪聲的主觀反應(yīng)。

A聲級LA(或LpA)

針對穩(wěn)態(tài)噪聲。對于一個(gè)噪聲的倍頻帶譜：7-2.3噪聲的評價(jià)第28頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一28噪聲評價(jià)：A聲級等效連續(xù)A聲級針對聲級隨時(shí)間變化的噪聲，在一段時(shí)間內(nèi)能量平均的等效聲級累積分布聲級LX

用隨機(jī)噪聲聲級出現(xiàn)的累積概率來表示:例如L10＝70dB，表示有10%的測量時(shí)間內(nèi)聲級超過70dB7-2.3噪聲的評價(jià)離散噪聲第29頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一29噪聲評價(jià)曲線：NR

(NoiseRating)單值A(chǔ)聲級不能反映噪聲的頻譜特性

NR曲線：中國、歐洲常用，ISO推薦考慮了低頻噪聲難消除的因素

LA=NR+5dB7-2.3噪聲的評價(jià)第30頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一30噪聲評價(jià)曲線：NC

NC曲線(NoiseCriterionCurves)，Beranek于1957年提出，1968年開始實(shí)施。ISO推薦，英、美、日常用。對低頻的要求比NR曲線苛刻

LA=NC+10dBNC＝NR－57-2.3噪聲的評價(jià)第31頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一31噪聲評價(jià)曲線：PNCPNC(PreferredNoiseCurves)是對NC曲線進(jìn)行的修正對低頻部分更進(jìn)一步進(jìn)行了降低PNC=3.5+NC7-2.3噪聲的評價(jià)第32頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一32我國的室內(nèi)噪聲標(biāo)準(zhǔn)房間類型 NR(dB) A聲級dB(A)

臥室、書房、病房 35~45 40~50

起居室 40~45 40~50

語言教室 35 40

一般教室 45 50

門診室 50~55 55~60

手術(shù)室 40~45 40~50

賓館客房 30~45 35~50

會(huì)議室 30 35

學(xué)術(shù)報(bào)告廳、閱覽室 25 30

室內(nèi)樂、演唱廳 20 25

辦公室 35 40

宴會(huì)廳 35 407-2.4噪聲的標(biāo)準(zhǔn)第33頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一33第三節(jié)

聲音傳播與衰減的原理第34頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一34聲音的傳播規(guī)律遇到障礙物：反射、散射、衍射(繞射)AE障礙物相對波長的尺度由大至小7-3.1聲音傳播與衰減的原理第35頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一35聲音的透射和吸收吸收透射吸收透射7-3.1聲音傳播與衰減的原理反射入射第36頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一36在自由場的聲音的傳播和衰減對于點(diǎn)聲源相對參考值117-3.2聲音在室外空間的傳播6dB3dB第37頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一37聲音在室內(nèi)空間中的傳播室內(nèi)聲場由直達(dá)聲與多次反射聲組成聲音比自由聲場大，且不隨距離平方衰減有“混響現(xiàn)象”平均吸聲系數(shù)室內(nèi)聲級隨時(shí)間t衰減的量

7-3.3聲音在室內(nèi)空間的傳播房間容積房間界面總面積第38頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一38聲能密度Dt，J/m3

聲音在室內(nèi)的增長和衰減室內(nèi)吸聲量越大，衰減越快房間容積越大，衰減越慢7-3.3聲音在室內(nèi)空間的傳播停止發(fā)聲后衰減60dB的時(shí)間稱為混響時(shí)間：第39頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一39rrLpLpLWLWS0為聲源面積，f為頻率，I～I(xiàn)V是聲源的4種位置指向性因數(shù)QAB室內(nèi)的聲壓級室內(nèi)某點(diǎn)聲壓級Q－指向性因數(shù)，取決與聲源與接收點(diǎn)的相對關(guān)系R－房間常數(shù)S－房間總表面積

a－平均吸聲系數(shù)第40頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一40第四節(jié)

材料與結(jié)構(gòu)的聲學(xué)性能第41頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一41吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)吸聲材料的吸聲系數(shù)和吸聲量吸聲系數(shù)a：吸收聲占入射聲的比例吸聲特性和聲波入射角度有關(guān)——均勻方向的稱作“無規(guī)入射”或“擴(kuò)散入射”室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)中通常用擴(kuò)散入射吸聲系數(shù)而在消聲器設(shè)計(jì)中通常用垂直入射吸聲系數(shù)同一種材料和結(jié)構(gòu)對于不同頻率的聲波有不同的吸聲系數(shù)。吸聲構(gòu)件的實(shí)際吸聲量與吸聲構(gòu)件的圍蔽面積有關(guān)：A＝aS

7-4材料與結(jié)構(gòu)的聲學(xué)性能第42頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一42吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)多孔吸聲材料微孔很多且相互連通，吸收多，反射少，效果好，如纖維板、毛氈、礦棉微孔靠得很近卻不相通，效果不好，如泡沫樹脂、多孔橡膠

共振吸聲結(jié)構(gòu) 薄膜、薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)空腔、穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)

空間吸聲體7-4材料與結(jié)構(gòu)的聲學(xué)性能第43頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一43吸聲材料吸聲原理聲波導(dǎo)致空氣在吸聲材料中行進(jìn)、反射、折射過程中產(chǎn)生摩擦而損耗聲能，轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芪暡牧弦踩菀淄嘎?-4.2吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)第44頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一44吸聲材料的頻譜特性

——高頻較易消除7-4.2吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)第45頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一45薄膜薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)不透氣薄膜薄板與板壁間有一空氣夾層，薄膜、薄板振動(dòng)消耗聲能。7-4.2吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)第46頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一46共振消聲原理共振結(jié)構(gòu)在聲波激發(fā)下振動(dòng)，振動(dòng)的結(jié)構(gòu)由于本身的內(nèi)摩擦和與空氣間的摩擦把部分振動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏鴵p耗。因此振動(dòng)的結(jié)構(gòu)消耗聲能，產(chǎn)生吸聲效果。適應(yīng)頻帶：中、低頻共振會(huì)放大聲音嗎？共振共鳴！共鳴：機(jī)械能激發(fā)物體振動(dòng)向空氣輻射聲能共振：空氣中傳播的聲能激發(fā)物體機(jī)械振動(dòng)7-4.2吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)第47頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一47空腔共振器空腔孔頸空氣柱由于共振而激烈運(yùn)動(dòng)，消耗能量，腔內(nèi)空氣起彈簧緩沖作用7-4.2吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)第48頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一48穿孔板共振器穿孔板與墻間空腔形成共振腔7-4.2吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)第49頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一49空間吸聲體當(dāng)房間表面不足作吸聲表面時(shí)使用。吸聲材料7-4.2吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)第50頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一50隔聲7-4.3隔聲和構(gòu)件的隔聲特性開窗單3雙3-100雙3-200雙13單13第51頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一51不同類型的隔聲構(gòu)件的隔聲量7-4.3隔聲和構(gòu)件的隔聲特性304030dB45dB34dB第52頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一52空氣間層的彈性變形具有減振作用空氣層厚度有一個(gè)最佳值7-4.3隔聲和構(gòu)件的隔聲特性空氣層對隔聲效果的影響第53頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一53小孔對隔聲作用的影響孔徑相對波長越大，衍射作用越強(qiáng)=11.7cm=3.4m7-4.3隔聲和構(gòu)件的隔聲特性第54頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一54第五節(jié)

噪聲的控制與治理方法

聲源控制氣流噪聲的消除噪聲的掩蔽第55頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一55噪聲控制措施降低噪聲源噪聲噪聲源的控制、減振傳播途徑降低噪聲吸聲、隔聲、消聲、隔振掩蔽主動(dòng)加入掩蔽噪聲7-5噪聲的控制與治理方法第56頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一56降低噪聲的方法吸聲降噪在室內(nèi)天花或墻面上布置吸聲材料，可使混響聲減弱，但直達(dá)聲不會(huì)降低靠吸聲降噪很難把噪聲降低10dB以上在靠近聲源處作用很?。褐边_(dá)聲為主減振和隔振

隔聲適當(dāng)?shù)母袈曉O(shè)施，能降低噪聲20~50dB7-5.1噪聲源的控制第57頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一57振動(dòng)與隔振原理振動(dòng)的危害使人煩惱，妨礙工作產(chǎn)生噪聲損壞建筑物和設(shè)備振動(dòng)傳遞比T：輸出的動(dòng)力占振源輸入動(dòng)力的百分比

f為振源頻率，f0為減振結(jié)構(gòu)固有頻率7-5.1噪聲源的控制第58頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一58振動(dòng)與隔振原理振動(dòng)傳遞曲線7-5.1噪聲源的控制第59頁，共68頁，2023年，2月