噪聲控制與建筑聲學設備和材料選用手冊

第1章　概述

1.1　噪聲控制的主要任務

1.2　噪聲控制技術的發(fā)展現(xiàn)狀

1.3　噪聲與振動控制方法

1.4　設計程序和設備材料的選用

1.5　建筑聲學技術的市場前景

第2章　基礎知識

2.1　噪聲

2.1.1　聲音

2.1.2　聲級

2.1.3　噪聲煩惱與危害

2.1.4　國家現(xiàn)行噪聲法規(guī)標準簡介

2.2　室外聲學與環(huán)境噪聲

2.2.1　聲音傳播

2.2.2　聲速、頻率、波長 2100433B

本手冊較系統(tǒng)地介紹了我國目前生產(chǎn)制造的主要用于噪聲振動控制以及建筑聲學領域的設備、材料、裝置、儀器等，給出了具體的型號、規(guī)格、參數(shù)、特點、選用原則、安裝要求、適用范圍等。針對各種噪聲源、振動源、室內(nèi)聲學特性要求等，闡述了控制方法，列出了計算公式，提供了工程實例，是一本綜合性的工具書。自1987年以來，本手冊已連續(xù)出版了1、2版，頗受歡迎。每版均增刪一半以上，薈萃了國內(nèi)噪聲振動控制和建筑聲學設備材料的最新成果，使本手冊更具有科學性、實用性、可靠性和先進性。內(nèi)容包括基礎知識、消聲器、吸聲降噪、隔聲構件、隔振器材、阻尼材料、聲學和振動測量儀器、典型案例以及附錄中的常用標準目錄、書籍名稱、生產(chǎn)廠家名錄等，可滿足設計選型、施工安裝、設備配套等需要。

本書介紹了噪聲控制的聲學基礎、噪聲的危害、評價和標準；敘述了噪聲的測試、吸聲、隔聲、隔振與減振、消聲器等噪聲控制技術；主要研究隔聲、消聲裝置等噪聲控制設備，但研究方法不同于一般常規(guī)的方法，它是應用現(xiàn)代信息技術、振動與聲學的基本理論，采用機械最優(yōu)化的設計方法，運用機械動力學的理論模態(tài)分析，進行機械動力學的實驗模態(tài)分析，尋找噪聲控制設備的特性參數(shù)，利用模態(tài)參數(shù)識別原理，對結構進行靈敏度分析及結構動力修改，設計結構緊湊、重量輕、性能優(yōu)良的噪聲控制設備及新型元器件。

序

第1章 建筑聲學及基本概念

1.1簡介

1.2基本概念

1.3設計規(guī)范

1.4建筑聲學中選擇的標準

參考文獻及深入研究閱讀資料

案例分析

哈佛大學Fogg藝術博物館講演廳(1895"para" label-module="para">

第2章 聲學材料和研究方法

2.1簡介

2.2聲音的衰減

2.3聲吸收

2.4常見的建筑材料

2.5聲學材料

2.6特殊裝置

2.7性能表

參考文獻及深入研究閱讀資料

案例分析

Duke大學禮拜堂：聲學材料應用的范例

第3章 建筑噪聲控制應用

3.1簡介

3.2聲學分析

3.3建筑物噪聲標準

3.4噪聲控制方法

參考文獻

推薦讀物

案例分析

馬薩諸塞州，伍斯特市，麥坎尼克斯大廳，冷卻塔隔聲

第4章 聲學設計：聽音場所

4.1簡介

4.2聽音場所的聲音傳播"para" label-module="para">

4.3音樂廳和演奏廳

4.4歌劇院，話劇院，一般功能禮堂和宗教場所

4.5用于演講和音樂活動的其他場所

參考文獻

深入研究閱讀資料

案例分析

紐約州，斯卡斯代爾市，HITCHCOCK長老會教堂

案例分析

紐約州，CHAUTAUQUA教育中心，LENNA大廳

案例分析

賓夕法尼亞州，費城，美國哲學會，BEN FRANKuN大廳

第5章 擴聲系統(tǒng)

5.1簡介

5.2揚聲器系統(tǒng)

5.3設備

5.4擴音及聲音播放系統(tǒng)舉例

5.5特別的音響系統(tǒng)安裝

參考文獻及深入研究閱讀資料

案例分析

麻薩諸塞州，康科德，concoId"para" label-module="para">

案例分析

麻薩諸塞州，波士頓，東北大學法學院，Cargill97報告廳的音響系統(tǒng)

案例分析

路易斯安那州，新奧爾良，路易斯安那體育館的音響系統(tǒng)

案例分析

佛羅里達州，Vero海灘的社區(qū)教堂的音像系統(tǒng)

案例分析

泰國，曼谷，sitikit女皇國際會議中心的音響系統(tǒng)

案例分析

香港，九龍，香港文化中心的音響系統(tǒng)，TSIM SHA TSUI

6.5結論

深入研究閱讀資料

參考文獻

案例分析

奧倫奇縣，表演藝術中心，西格斯通禮堂

案例分析

德克薩斯州，達拉斯，莫頓H.梅爾森交響樂中心，馬克狄莫特音樂廳

案例分析

阿拉斯加州，安克雷奇，阿拉斯加表演藝術中心，伊萬杰琳艾特伍德音樂廳

案例分析

聲學模型測試

附錄

附錄A 轉換因數(shù)，單位名稱及符號

附錄B 世界各地的聲學協(xié)會

附錄C 聲學顧問的選擇

術語表

索引2100433B

廳堂建筑空間都比較大，所以 在設計上尤其是保證其內(nèi)部聲學設計合理到位，吸音材料以及其他的各種聲學材料不可缺少，所以合理的設計及材料設備的正確使用才能確保其音質效果，只有了解廳堂上的聲學要求和設計方法才能保障有效的音質設計。

建筑聲學建筑聲學設計的要點

一般而言，建筑聲學設計的要點主要包括噪聲控制和音質設計兩大部分。

(一)噪聲控制

通常音樂廳、劇場等廳堂都要求很低的室內(nèi)背景噪聲，因此，這些廳堂的選址很重要，應盡可能遠離戶外的噪聲與振動源。另外，還要進行場地環(huán)境噪聲與振動調(diào)查、測量與仿真預測，目的是為進行廳堂建筑圍護結構的隔聲設計提供依據(jù)。保證廳堂建成后能達到預定的室內(nèi)噪聲標準。此外，建筑聲學設計的另一個重要任務就是進行室內(nèi)音質設計。

(二)音質設計

音質設計通常包括下述工作內(nèi)容：

1.確定廳堂體型及體量。

2.確定音質設計指標及其優(yōu)選值。根據(jù)廳堂的使用功能選擇混響時間、明晰度、強度指數(shù)、側向能量因子、雙耳互相關系數(shù)等音質評價指標，并確定各指標的優(yōu)選值，是音質設計的重要任務。

3.對樂池、樂臺、包廂、樓座及廳堂各界面進行聲學設計。

4.計算廳堂音質參量。當廳堂的平、剖面及樓座、包廂、樂池、樂臺等設計方案擬定以后，就可開始計算廳堂音質參量。

5.進行聲學構造設計。廳堂音質除了受前述建筑因素影響之外，還與室內(nèi)裝修材料與構造密切相關。聲學裝修構造設計通常包括各界面材料的選擇和繪制構造設計圖，需詳細規(guī)定材料的面密度、表觀密度、厚度、穿孔率、孔徑、孔距、背后空氣層厚度以及龍骨的間距等技術參數(shù)。

6.聲場計算機仿真。對廳堂建筑進行仔細的聲場分析和音質參量計算，有賴于聲場三維計算機仿真。

7.縮尺模型試驗。對于重要的廳堂，除了計算機仿真外，通常還須建立一定縮尺比的廳堂模型，進行縮尺模型聲學試驗。

8.可聽化主觀評價。可聽化技術是通過仿真計算。或者通過模型試驗測量獲得雙耳脈沖響應，將之與在消聲室中錄制的音樂或語言“干信號”卷積，輸出已加入廳堂影響的聲音信號，供受試者預先聆聽建成后的廳堂音質效果。這是近年發(fā)展起來的建筑聲學領域一項高新技術。

9.建筑聲學測量。建筑聲學測量包括噪聲與振動測量，圍護構造隔聲測量，重要材料與構造的吸聲量測量以及廳堂音質參量的測量等。

10.對電聲系統(tǒng)設計提供咨詢意見。對于需要安裝電聲系統(tǒng)的廳堂，建筑聲學專家尚需與音響工程師配合，對電聲系統(tǒng)的設備選型、設計與安裝提供咨詢意見。

11.組織主觀評價。對于重要廳堂，在工程落成后，組織專門的演出和主觀評價，來檢驗建成后廳堂的音質效果，是建筑聲學設計最后一個重要環(huán)節(jié)。

建筑聲學聲學設計的手段

準確地預測房間的音質效果一直是建筑聲學研究者追求的理想。廳堂音質模型測定是建筑聲學設計的重要手段。隨著軟件技術的發(fā)展，使用計算機進行聲場的模擬研究成為現(xiàn)實。近年來，使用基于有限元理論的方法模擬聲音的高階波動特性，在低頻模擬上獲得了一些進展。

廳堂中短延時反射聲的分布，是決定音質的重要因素。在縮尺模型中，用電火花作為脈沖聲源測得的短延時反射聲分布，與實際大廳的短延時反射聲分布有良好的對應，對在設計階段確定廳堂的大小、體型等有重要參考意義。混響時間是公認的一個可定量的音質參數(shù)，通過模型試驗可以預測所要興建廳堂的混響時間。聲場不均勻度也是一個重要的音質參數(shù)。

模型試驗的測量系統(tǒng)、測量方法和結果的表達與實際廳堂相同，但需要根據(jù)廳堂模型的縮尺比s，在混響時間測量和聲場不均勻度測量時對測量頻率作相應改變。不同頻率的聲波，在空氣介質中傳播，特別是高頻聲波，它的由空氣吸收引起的衰減在不同溫、濕度條件下差別很大，對混響時間測量結果，需采取對空氣吸收的影響作相應的修正，且有足夠的精度。

對于短延時反射聲分布測量，廳堂音質模型的縮尺比s一般采用1/5或1/10，也有采用1/20的，但因受試驗設備和頻率過高的限制，精度受到一定影響。對混響時間的測量，縮尺比s為1/20時只能對應實際廳堂1000Hz或2 000Hz以下的頻率。推薦縮尺比s不小于1/10，對混響時間和聲場不均勻度的測量可擴展至實際廳堂中的4000Hz。短延時反射聲分布測量的精度也較高。

模型的內(nèi)表面形狀，有些起伏尺寸比較小，對聲波的反射和擴散沒有多大影響，在制作模型時可適當簡化。但必須保留等于或大于實際廳堂中聲波為2000Hz的波長的起伏，不能省略。因為這些部分會對聲場的不均勻度有較大影響。要使廳堂音質模型的內(nèi)表面各個部分，包括觀眾席的吸聲系數(shù)在所測量的頻率范圍內(nèi)與相對應的實際廳堂內(nèi)表面各部分及觀眾席的吸聲系數(shù)完全相符，實際上有很大難度，因此允許有±10%的誤差。

為了避免在模型中的背景噪聲過高導至動態(tài)范圍達不到要求而影響精度，廳堂音質模型的外殼必須有足夠的隔聲量。舞臺空間大小、形狀及吸聲狀況，對觀眾廳的短延時反射聲分布、混響時間及聲壓級分布有很大影響。在模型試驗時，這部分宜包括在內(nèi)。舞臺空間部分的吸聲狀況也應進行相應的模擬。

短延時反射聲分布測量所用的聲源信號為電容器放電時產(chǎn)生的脈沖聲，適于用做模型試驗中的脈沖聲源信號。聲源中心位置規(guī)定為一般演出區(qū)的中心，高度相當于人口的高度。聲場不均勻度測量的聲源位置與高度，與混響時間測量相同。短延時反射聲分布測量常用的方法是將接收到的直達聲和反射聲信號經(jīng)過放大，以時間為橫軸在示波器上顯示，即脈沖響應聲圖譜(回聲圖)。

接收用傳聲器，可以用電容傳聲器或靈敏度比較高的球形壓電晶體傳聲器。傳聲器口徑不宜過大，防止傳聲器的圓柱體型在接收位置對聲場形成影響。在測量時要求記錄模型內(nèi)空氣的溫度和相對濕度，是為了修正由于高頻聲在模型內(nèi)過量的空氣吸收所造成的低于實際廳堂混響時間的偏差。