建筑物理9省名師優(yōu)質(zhì)課賽課獲獎?wù)n件市賽課一等獎?wù)n件

第十二章室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計(jì)室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計(jì)是指對音樂廳、劇院、體育館、演播廳等對聲音質(zhì)量要求較高民用建筑設(shè)計(jì)。其目標(biāo)是防止和減弱房間聲學(xué)特征不利影響，或?qū)⒉焕绊懽円杂欣?，使聽眾能不受干擾地接收到有足夠響純真和美化了聲音。聲波在室內(nèi)傳輸比在露天場所復(fù)雜得多，聲源在室內(nèi)發(fā)聲和傳輸，界面反射、吸收、擴(kuò)散和透射，形成室內(nèi)聲學(xué)特點(diǎn)。第1頁一、室內(nèi)音質(zhì)影響原因1、聽眾與聲源距離第2頁2、聽眾對直達(dá)聲反射和吸收3、房間對直達(dá)聲反射和吸收4、來自界面相交凹角反射聲5、室內(nèi)裝修材料表面散射6、界面邊緣聲衍射7、障板背后聲影區(qū)8、界面前次反射聲9、鋪地板共振10、界面之間對聲波反射、混響和駐波11、聲波透射第3頁對于要求有良好聽聞條件房間，建筑設(shè)計(jì)主要能夠經(jīng)過空間體形、尺度、材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置，來利用、限制或消除上述若干聲學(xué)現(xiàn)象，為取得優(yōu)良室內(nèi)音質(zhì)創(chuàng)造條件。在綜合考慮各種有利于室內(nèi)音質(zhì)原因時，應(yīng)力爭取得與建筑造型和藝術(shù)處理效果統(tǒng)一。有音質(zhì)要求廳堂，能夠粗略地歸納為3類：供語言通信用，供音樂演奏用以及多用途廳堂。因?yàn)楣┱Z言通信用廳堂與供音樂演奏用廳堂有不一樣要求，所以需要對他們分別地加以討論。第4頁而在多用途廳堂中，要兼顧語言和音樂要求，有時是相互矛盾，只能提供折衷處理方案。二、各類語言類用途廳堂聲學(xué)設(shè)計(jì)主要是滿足聽眾對語言可懂度可懂度=語言聲功率+清楚度在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮原因主要有：1、聽眾與聲源距離（考慮直達(dá)聲）第5頁第6頁2、聲源方向性SA＝15m，聽聞不費(fèi)勁；SA＝15—20m良好可懂度；SA＝20—25m聽聞滿意；SA＝30m，不用擴(kuò)聲系統(tǒng)聽聞距離極限。第7頁

依據(jù)可懂等值線來布置觀眾席和作聽眾大廳平面形態(tài)。第8頁3、聽眾對直達(dá)聲有一定吸收，假如把大廳地面設(shè)計(jì)成逐排升起形狀，到抵達(dá)后排聽眾席直達(dá)聲波就遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于前排聽眾頭部，所以幾乎沒有或者極少校吸收。第9頁4、設(shè)置有效反射面假如在廳堂里能夠正確地設(shè)置反射面，就能夠?qū)χ边_(dá)聲加強(qiáng)起主要作用。因?yàn)槁牭铰曇羰侵边_(dá)聲和反射聲疊加，假如這兩部分聲音抵達(dá)聽者時差很短，人們聽到是一個提升了聲級。第10頁第11頁5、選取擴(kuò)聲系統(tǒng)對擴(kuò)聲系統(tǒng)基本要求是：適當(dāng)頻率響應(yīng)范圍，適當(dāng)功率輸出，能夠輻射足夠聲壓級而不失真。必須放在正確位置而且與大廳建筑裝修設(shè)計(jì)很好地結(jié)合。第12頁6、在建筑設(shè)計(jì)中防止出現(xiàn)聲影區(qū)、回聲。第13頁第14頁第15頁7、選擇適當(dāng)混響時間(s)類型倍頻帶中心（Hz）1252504000歌劇院1—1.31—1.150.9—10.8—0.9戲曲話劇院1—1.11—1.10.9—10.8—0.9電影院1—1.21—1.10.9—10.8—1會場、禮堂等1—1.21—1.10.9—10.8—1第16頁要使大型廳堂有適當(dāng)混響時間，需要控制大廳容積。普通地，歌劇院：5—6m3/座話劇院：4—4.5m3/座戲曲院：3.5—4m3/座；電影院：3.5—5m3/座多功效廳：3.5—5m3/座。8、預(yù)防噪聲干擾主要是背景噪聲和侵?jǐn)_噪聲。背景噪聲是由使用者使用室內(nèi)空間引發(fā)噪聲，侵?jǐn)_噪聲是由外界透過建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳入室內(nèi)噪聲，這些噪聲都會影響聽聞效果。第17頁三、音樂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)1、音樂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)指標(biāo)音樂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)高于采取普通擴(kuò)聲廳堂建筑。原因是：A、音樂建筑均采取自然聲演出，怎樣利用有限自然聲能，確保聽眾席有足夠響度是音質(zhì)設(shè)計(jì)最關(guān)鍵指標(biāo)。B、音樂建筑中廳堂（房間）是樂器或演唱者共鳴箱，要求能起到美化演奏效果作用。第18頁C、對音樂和音樂觀賞音質(zhì)評價(jià)，有其特殊評價(jià)指標(biāo)。D、對音樂演奏純真度要求很高，而最好擴(kuò)聲系統(tǒng)也有失真。普通考慮指標(biāo)：1、響度：對音樂廳，足夠響度是最基本要求。經(jīng)過確定聲壓值可到達(dá)滿意響度。提議交響樂：75dB（A），室內(nèi)樂：70dB(A)

第19頁2、混響時間（豐滿度）類型混響時間（s）交響樂廳1．7—2．0室內(nèi)樂廳1．2—1．6合唱、獨(dú)唱（奏）廳1．2—1．4歌劇院觀眾廳1．4左右3、聲擴(kuò)散聲擴(kuò)散是表示室內(nèi)聲場均勻分布和各構(gòu)件方向性擴(kuò)散。是音樂建筑一項(xiàng)第20頁

主要聲學(xué)辦法，以此可消除音質(zhì)缺點(diǎn)，取得均勻聲場分布和良好頻度響應(yīng)。擴(kuò)散值d可用下式計(jì)算：m０——在自由聲場內(nèi)測得擴(kuò)散值m——為實(shí)測室內(nèi)聲場擴(kuò)散值第21頁ΔＭ——聲強(qiáng)平均值差Ｍ——各方位角平均聲強(qiáng)提議值：音樂排練廳d≥0.7以音樂為主多功效廳d≥0.８音樂廳和歌劇院0.9≥d≥0.8自然混響音樂錄音棚d≥0.94、聲場分布聽眾席響度差異應(yīng)在允許范圍，不允許出現(xiàn)“死角”。第22頁

表征廳內(nèi)聲場分布不均勻度值ΔＰ是用廳內(nèi)測得最大與最小聲壓級差值來確定：ΔＰ——聲場不均勻度值（dB）Pmax,Pmin——分別為廳內(nèi)任一位置上測得最大與最小聲壓級值（dB）在自然聲演奏音樂建筑中不均勻度指標(biāo)為：

第23頁無樓座聽廳堂：在１２５——４０００Ｈz覆蓋頻率范圍內(nèi)，ΔＰ≤6dB有樓座聽廳堂：在１２５——４０００Ｈz覆蓋頻率范圍內(nèi)，ΔＰ≤８dB5、頻率響應(yīng)：為在聽眾席上某一位置上接收到各頻率聲壓級均衡程度，關(guān)系到聽聞純真度。第24頁普通廳堂建筑頻率范圍為125—4000Hz，音樂建筑頻率范圍通常要擴(kuò)展兩個倍頻，即為63—8000Hz。頻率響應(yīng)指標(biāo)F1為63—8000Hz覆蓋頻率范圍內(nèi)各頻率聲壓級差，要求F1≤10dB?？山?jīng)過實(shí)時分析儀測定圖形直接求得。6、早期反射聲和聲能比（明晰度）早期反射聲能夠提升直達(dá)聲強(qiáng)度和親切感。經(jīng)常把反射聲分為早期（50ms,80ms）和后期(50--∞,80ms--∞)，第25頁

要求其聲能密度之比C50和C80。C50適應(yīng)于以清楚為主廳堂，C80適應(yīng)于以豐滿為主廳堂。第26頁C值大，表示清楚度較高，也即混響較短。C值小，表示豐滿度，也即混響時間較長，也是說后期聲能占很大比重。7、允許噪聲級噪聲對語言聽聞有很大掩蔽作用，尤其是低頻噪聲。所以必須將噪聲控制在允許范圍內(nèi)：第27頁音樂廳、歌劇院：允許噪聲級為25dB（A），評價(jià)曲線NR-30音樂錄音棚：自然混響音樂棚允許噪聲級為25dB（A），評價(jià)曲線NR-30強(qiáng)吸聲道錄音棚：允許噪聲級為25--30dB（A），評價(jià)曲線NR-308、沒有聲學(xué)缺點(diǎn)主要是沒有聲影區(qū)和聚焦區(qū)。第28頁（二）音樂廳設(shè)計(jì)應(yīng)考慮基本方面1、音樂廳規(guī)模、形狀和容積(1)規(guī)模：包含容積和容納觀眾人數(shù)兩方面，與演奏（唱）內(nèi)容和樂隊(duì)規(guī)模相關(guān)類型容量（名）每座容積（m3）交響樂大廳1200—30007—10室內(nèi)樂廳500—6006—7合唱廳200—7005管風(fēng)琴250—40013.8—22演奏廳第29頁2、音樂廳平面組成，除了聽眾大廳外還有：（1）聽眾活動部分：出入通道、演出前等候、中場休息和觀眾服務(wù)等。（2）行政管理部分：傳達(dá)、辦公、會議、貯藏、衛(wèi)生間、陳列等。（3）機(jī)械設(shè)備部分：空調(diào)、制冷系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、燈光照明、擴(kuò)聲系統(tǒng)演奏臺升降系統(tǒng)、吸聲結(jié)構(gòu)調(diào)整系統(tǒng)等。第30頁（４）演奏廳部分：采取中心式布局，演奏臺兩側(cè)盡可能壓縮，應(yīng)設(shè)計(jì)得緊湊，普通寬度在１３－１８m范圍，最大不超出２０m，面積按樂隊(duì)１.2m2/人來設(shè)計(jì)，合唱隊(duì)員按０.25—0.3m2／人來設(shè)計(jì)，演奏臺面積在１３０－２００m2左右。（５）演出準(zhǔn)備部分：休息室、化裝室、排練廳、監(jiān)聽、琴房等。第31頁3、音樂廳體形設(shè)計(jì)，體形設(shè)計(jì)主要考慮四個方面（１）要使聽眾席有足夠響度；（２）使聽眾席有均勻聲強(qiáng)分布和良好聲擴(kuò)散，沒有音質(zhì)缺點(diǎn)，包含回聲、顫動回聲和聲聚焦；（３）為聽眾和樂師提供足夠強(qiáng)側(cè)向早期和晚期反射聲，前者可提升直達(dá)聲強(qiáng)度，后者則為取得空間感覺主要條件；第32頁（４）演奏臺應(yīng)有良好聲擴(kuò)散，并為樂師們提供相互聽聞條件。體形：對容量小于1000座音樂廳，能夠沿用傳統(tǒng)“鞋盒”式形體，但應(yīng)尤其注意平行墻間引發(fā)顫動回聲，也可采取扇形平面。對大容量音樂廳，尤其當(dāng)容量超出1500座，就必須建立新、適合大容量音樂廳形式。有多邊形（墨西哥大學(xué)音樂廳）、三角形（挪威奧斯陸音樂廳）、圓形（加拿大湯姆森音樂廳）、橢圓形（新西蘭克雷斯特徹奇音樂廳）、六角形英國加夫音樂廳）。第33頁4、早期反射設(shè)計(jì)早期反射對明晰度、親切感和響度都有主要作用，來自側(cè)墻較強(qiáng)早期反射聲，還能增加對聲音圍繞感。側(cè)向早期反射聲設(shè)計(jì)要處理以下問題：（１）側(cè)向反射聲有足夠強(qiáng)度（２）時延間隙要短，即一次反