广东建筑声学
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建筑声环境一般有两个构成要素:声源;声音传播其中的建筑环境。
声源一般是指受外力作用而产生振动的发声体。声源的振动通过媒介传播,形成一种物理波动.在空气介质中.就是空气的压力波动,成为物理学意义上的客观声音。如果这种压力的波动作用于人耳,在一定条件下,就会形成听觉中的声音,这是生理学意义上的主观声音。
建筑环境一般是指人类生存其问的人工建成物及其所在区域的状态和格局。不同的建成物具有不同的使用功能.对传播其中的声音也具有不同的声学要求.例如,学校、剧院、会议厅等都有一定的音质要求.住宅区、文教区、商业区、工厂区等又都有相应的噪声标准。通常,采取建筑布局、阻尼、吸声、隔声、隔振、反射、消声器和个人防护等八大措施,可分别在声源、传声途径和听觉器官三个阶段上,合理有效地创造出以人为核心的,有益于身心健康的声环境。声学常识告诉我们,任何一种实际材料,从气态、液态到同态,都可以是声音的产生者、传递者和接受者。这些材料一经有意识有选择的运用,就可能成为改造或创造某种声环境的功能材料。声场中,独立于声源存在的某种材料的同有组成结构决定了该种材料一定的声学特性;而一种或几种材料的某种组合构造,又会具有相应独特的声学性能。习惯上,常称前者为某种声学材料,后者为某种声学结构。例如,玻璃棉、矿岩棉等这类无机纤维材料,结构本身多孔蓬松,孔口外开,孔道曲折,具有很好的吸声性能,便称之为多孔性吸声材料;另如,金属穿孔板、金属穿孔板后填玻璃棉等这类制成品及装置,结构加工成声学共振构造,也具有一定较强的吸声性能,则称之为共振吸声结构。建筑声环境材料是对建筑声学材料和建筑声学结构的统称。
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有关建筑声学的记载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。当时也曾使用吸收低频声的共振器,用以改善剧场的声音效果。
15~17世纪,欧洲修建的一些剧院,大多有环形包厢和排列至接近顶棚的台阶式座位,同时由于听众和衣着对声能的吸收,以及建筑物内部繁复的凹凸装饰对声音的散射作用,使混响时间适中,声场分布也比较均匀。剧场或其他建筑物的这种设计,当初可能只求解决视线问题,但无意中却取得了较好的听闻效果。
16世纪,中国建成著名的北京天坛皇穹宇,建有直径65米的回音壁,可使微弱的声音沿壁传播一二百米。在皇穹宇的台阶前,还有可以听到几次回声的三音石。
18~19世纪,自然科学的发展推动了理论声学的发展。到19世纪末,古典理论声学发展到高峰。20世纪初,美国赛宾提出了著名的混响理论,使建筑声学进入力学范畴。从20年代开始,由于电子管的出现和放大器的应用,使非常微小的声学量的测量得以实现,这就为现代建筑声学的进一步发展开辟了道路。
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吸声降噪是指室内利用吸声材料或悬挂的空间吸声体吸收声能以降低噪声,是建筑环境噪声控制技术的一项重要措施。随着吸声材料及其结构形式的发展,吸声降噪技术在工业与民用建筑噪声控制中的应用日益广泛
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建筑隔声是指降低噪声源对特定空间或敏感对象的干扰程度的一切措施。按照污染的方式和传播途径,建筑隔声包括噪声与振动控制两个方面,其中,噪声控制又分为空气声隔声和固体声隔声。
噪声和振动干扰音乐的表演、掩蔽人们对音质信号的听觉动态、降低语言清晰度、干扰人们的注意力。空间布局复杂的建筑物,噪声与振动控制至少包含两个方面的内容,一是建筑物外部噪声控制;二是建筑内部空间之间的噪声控制。
四川海岩在分析噪声源和噪声敏感房间的基础上基于先进的建筑隔声和建筑吸声模拟技术为不同功能的建筑物进行隔声设计。包含空气声隔声设计和振动控制设计。建筑隔声的基本原理有:增加噪声源与敏感建筑或接受者之间的距离;使用隔声墙或隔声屏障将声能反射;使用吸声结构对声能进行吸收;触发反相声源消除噪声的影响(主动降噪)。
技术方案合理的建筑隔声设计不仅为建筑设计和结构设计提供声学专业支持,而且会让二次装修设计的自由度大大增加,甚至会节约工程造价。建筑隔声效果对剧院和音乐厅的演出效果、学校建筑的学习环境质量,对需要安静的办公室、会议室、住宅、医院、美术馆和博物馆非常重要。建筑隔声对办公室或会议室之间的语言私密性具有不可忽视的重要作用。四川海岩首先根据空间的使用功能确定背景噪声的限值,然后现场调查与测量噪声、振动污染情况,基于此并根据建筑结构形式进行建筑隔声设计和针对噪声源的各类降噪技术方案设计。
四川海岩积累了大量的现场噪声与振动测量数据,同时对各类材质和结构的墙体、楼板、门、窗等建筑构件的空气声隔声量或撞击声传声等级实验室检测也非常熟悉。这些是我们开展科学、合理的建筑隔声设计的基础。
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