第七章建筑聲環境主要內容第一節建筑聲環境的基本知識第二節人體對聲音環境的反應原理與噪聲評價第三節聲音傳播與衰減的原理第四節材料與結構的聲學性能第五節噪聲的控制與治理方法主要內容聲環境控制的意義創造良好的滿足要求的聲環境保證居住者的健康提高勞動生產率保證工藝過程的要求（演播室、錄音棚等）理想的聲環境需要的聲音（講話、音樂等）能夠高度保真不需要的聲音不干擾人的學習、工作和生活建筑聲環境主要研究建筑環境中的噪聲控制問題聲音是怎樣產生和傳播的？聲源（振動的固體、液體、氣體）傳聲途徑接收者聲音的三個表征量音量大小音調高低音色好壞第一節建筑聲環境的基本知識聲波和波動方程聲波：是聲源振動引起彈性媒質的壓力變化，并在彈性媒質中傳播的機械波空氣中的聲波是一種壓強波聲壓：因聲波而引起的空氣壓強的變化量聲壓p是10-5~10Pa的量級第一節建筑聲環境的基本知識大氣靜壓強的量級？聲速聲波在介質中的傳播速度聲速與介質本身的物理特性以及溫度等有關聲波在不同介質中傳播速度（0℃）第一節建筑聲環境的基本知識常溫下空氣的聲速取340m/s介質聲速m/s松木3200軟木500鋼5000水1450頻率、波長周期T：聲波通過空氣或其它彈性介質傳播時，介質質點在其平衡位置附近來回振動完成一次完全振動所需要的時間頻率f：1s內的振動次數，T的倒數波長λ：聲波在一個周期內傳播的距離第一節建筑聲環境的基本知識人耳能聽到的聲波頻率范圍：20~20000Hz之間低于20Hz的聲波為次聲高于20000Hz的聲波為超聲第一節建筑聲環境的基本知識人耳聽不到高頻聲低頻聲中頻聲31.25Hz頻率聲音信號和頻譜純音：簡諧音聲壓隨時間的變化是一個頻率為f的余弦函數

f確定音調，聲壓幅值Pm確定聲音的強弱頻譜圖是位于該頻率坐標處的一條豎直線第一節建筑聲環境的基本知識人耳收到的空氣中聲壓隨時間的變化稱為聲音。聲音信號和頻譜復音：周期性信號含有基頻f0和諧頻nf0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，稱為線狀譜（離散譜）第一節建筑聲環境的基本知識復音音調的高低取決于基頻，音色取決于諧頻分量的構成第一節建筑聲環境的基本知識聲音信號和頻譜噪聲：非周期性信號頻譜為連續譜第一節建筑聲環境的基本知識噪聲不能用離散的簡諧分量的疊加來表示。聲音的頻帶在聲學測量中將聲音的頻率范圍分成若干個頻帶頻帶的劃分通常以各頻帶的頻程數n相等來劃分中心頻率ISO和國標中對倍頻帶劃分的標準規定：中心頻率為31.5、63、125、250、500、1000、2000、4000、8000及16000Hz第一節建筑聲環境的基本知識上界頻率下界頻率波陣面在某一時刻，波動所達到的各點的包絡面，即空間中相位相同的相鄰點構成的面平面波：波陣面為平面球面波：波陣面為球面第一節建筑聲環境的基本知識聲線自聲源發出代表聲能傳播方向的曲線表示聲波傳播的方向在各向同性的介質中，聲線是直線，與波陣面垂直

第一節建筑聲環境的基本知識聲功率W聲源在單位時間內向外輻射的聲能，單位為W聲強I衡量聲波在傳播過程中聲音強弱的物理量，單位為W/m2球面波對平面波，聲強與距離無關聲壓p介質中有聲波傳播時，介質中的壓強相對于無聲波介質靜壓強的改變量，單位為Pa第一節建筑聲環境的基本知識注意：電功率與聲功率的區別“級”的概念可聽閾：人耳能聽見的下限聲強為10-12W/m2，下限聲壓為2×10-5Pa煩惱閾：人能忍受的上限聲強為1W/m2，上限聲壓為20Pa疼痛閾：I=100W/m2，p=200Pa級：一個量與同類基準量之比的對數第一節建筑聲環境的基本知識級是相對比較的量聲壓級聲強級聲功率級第一節建筑聲環境的基本知識可聽閾值10-12W聲級的疊加聲強疊加聲壓疊加聲壓級疊加第一節建筑聲環境的基本知識n個數值相等的聲壓級疊加兩個聲壓級疊加n個聲壓級疊加兩個數值相等的聲壓級疊加，聲壓級比原來增加3dB兩個聲壓級差超過15dB，附加值可以忽略第一節建筑聲環境的基本知識L=3dB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DI在離實際聲源相同距離r處，某個方向（θ，φ）的實際聲壓級Lp（r，θ，φ）與參考聲壓級Lp0（r）之差指向性因數Q實際聲強I（r，θ，φ）與參考聲強I0（r）

的比值第一節建筑聲環境的基本知識參考聲壓級Lp0(r)參考聲強I0(r)無方向性的點聲源形成的聲壓場指向性因數Q與聲源面積S0及頻率f有關第一節建筑聲環境的基本知識若不是點聲源聽覺機構第二節人體對聲音環境的反應原理與噪聲評價

自由場最小可聽閾煩惱閾疼痛閾人耳的頻率響應與等響曲線第二節人體對聲音環境的反應原理與噪聲評價人耳對于不同頻率的聲音響應是不同的聲級計A計權網絡：參考40方等響曲線，對500Hz以下的聲音有較大衰減，以模擬人耳對低頻不敏感的特性C計權網絡：具有接近線性的較平坦的特性，以模擬人耳對85方以上的聽覺響應B計權網絡：介于A和C之間，很少使用D計權網絡：用于測量航空噪聲

第二節人體對聲音環境的反應原理與噪聲評價掩蔽效應人耳對一個聲音的聽覺靈敏度因為另一個聲音的存在而降低的現象頻率相近的聲音掩蔽效應顯著掩蔽音對比其頻率低的聲音作用小，對比其頻率高的聲音作用大背景噪聲的存在會干擾有用信號的通信；掩蔽不希望聽見的聲音第二節人體對聲音環境的反應原理與噪聲評價雙耳聽聞效應（方位感）同一聲源發出的聲音傳至人耳時，由于到達雙耳的聲波之間存在一定的時間差、位相差和強度差，使人耳能夠知道聲音來自哪個方向聲源方位感明顯的噪聲更容易引起人心理上的煩躁無明確方位感的噪聲易被忽略聽覺疲勞聽閾暫時提高，事后可以恢復的現象聽力損失聽閾的提高是永久性不可恢復的第二節人體對聲音環境的反應原理與噪聲評價噪聲凡是人們不愿聽的各種聲音都是噪聲噪聲的危害影響工作和生活造成聽覺疲勞和聽覺損失噪聲評價對各種環境條件下的噪聲作出其對接收者影響的評價，并用可測量計算的評價指標來表示影響的程度第二節人體對聲音環境的反應原理與噪聲評價A聲級LA（或LpA）用聲級計上的A計權網絡直接讀出反映了人耳對不同頻率聲音響度的計權是目前國際上使用最廣泛的環境噪聲評價方法第二節人體對聲音環境的反應原理與噪聲評價倍頻帶中心頻率31.5631252505001000200040008000A響應（對應于1000Hz）-39.4-26.2-16.1-8.6-3.201.21.0-1.1等效連續A聲級針對聲級隨時間變化的噪聲，在一段時間內能量平均的等效聲級方法離散噪聲讀數時間間隔Ti相等第二節人體對聲音環境的反應原理與噪聲評價實際測量時間隔讀數的晝夜等效聲級Ldn夜間噪聲對人的干擾比白天大10dB左右累積分布聲級LX用聲級出現的累積概率來表示噪聲的大小第二節人體對聲音環境的反應原理與噪聲評價中值起伏噪聲的峰值背景噪聲噪聲在晚上比白天更容易引起煩惱。計算24h的等效聲級時，晚上的噪聲要加上10分貝的計權噪聲評價曲線NR是一組使用最廣泛的用于評價公眾對戶外噪聲反應的評價曲線，也用作工業噪聲治理的限值NR數與A聲級有較好的相關性第二節人體對聲音環境的反應原理與噪聲評價噪聲評價曲線NC對低頻的要求比NR苛刻與A聲級和NR曲線的關系第二節人體對聲音環境的反應原理與噪聲評價噪聲評價曲線PNC對NC曲線的修正對低頻部分更進一步進行降低與NC曲線的關系第二節人體對聲音環境的反應原理與噪聲評價NC曲線和PNC曲線適用于評價室內噪聲對語言的干擾和噪聲引起的煩惱噪聲允許標準和法規GBJ118民用建筑隔聲設計規范規定了住宅、學校、醫院和旅館四類建筑的室內允許噪聲GBJ87工業企業噪聲控制設計規范工業企業噪聲衛生標準（試行草案）GB3096-2008聲環境質量標準GB22337-2008社會生活環境噪聲排放標準第二節人體對聲音環境的反應原理與噪聲評價噪聲允許標準和法規第二節人體對聲音環境的反應原理與噪聲評價聲波遇到不同尺度的障礙物時，產生反射、繞射和散射的情況第三節聲音傳播與衰減的原理聲波的透射與吸收透射系數反射系數材料的吸聲系數第三節聲音傳播與衰減的原理吸收透射吸收EαEρE0Eτ隔聲材料：τ值小的材料吸聲材料：ρ值小的材料聲音在自由場中的傳播球面波的聲強隨接收點與聲源距離的增加而衰減自由場球面波發散衰減的“平方反比定律”：接收點的聲強與點聲源的距離平方成反比，距離每增加1倍衰減6dB線聲源在自由場中的衰減規律：接收點的聲強與線聲源的距離成反比，距離每增加1倍衰減3dB第三節聲音傳播與衰減的原理第三節聲音傳播與衰減的原理相對參考值6dB3dB聲音在傳播過程中的衰減發散衰減隨著傳播距離的增加，聲波的能量散布在越來越大的面積上，聲強也越來越弱大氣吸收衰減大氣吸收與大氣溫度、濕度以及聲波的頻率有關地面吸收衰減衰減情況與地面形態和聲波的頻率有關其他衰減Aoth遇到障礙物發生反射、透射和吸收引起的衰減第三節聲音傳播與衰減的原理氣象條件的影響——氣溫、風速聲源的上風向聲音傳播速度是靜風狀態下空氣中的聲速減去風速，其梯度分布是近地面處大而隨高度的降低減少聲源的下風向聲音傳播速度是靜風狀態下空氣中的聲速加上風速，其梯度分布是近地面處小而隨高度的降低增大第三節聲音傳播與衰減的原理聲音在室內空間中的傳播室內聲場由直達聲和多次反射聲組成聲音強度比自由聲場大，且不隨距離的

平方衰減有“混響現象”擴散聲場的假定聲能密度在室內均勻分布，即在室內任意一點上，聲音強度都相等在室內任一點上，聲波向空間各個方向傳播的概率是相同的第三節聲音傳播與衰減的原理平均吸聲系數室內聲場的衰減過程聲能密度隨時間的衰減聲級隨時間衰減的量混響時間室內聲場在聲源停止發聲后衰減60dB的時間依林混響公式賽賓混響公式第三節聲音傳播與衰減的原理室內聲場的穩態分布分布公式直達聲產生的聲能密度反射聲的聲能密度全部聲能密度聲強聲壓級第三節聲音傳播與衰減的原理房間常數之前的假定，室內聲能密度是各點相同的。實際不是。混響半徑（臨界半徑）在直達聲的聲能密度與反射聲的聲能密度相等處，距聲源的距離加大房間的吸聲量降低室內噪聲時接收點在r0之內：接收的主要是聲源的直達聲，效果不大接收點在r0之外：接收的主要是聲源的反射聲，效果明顯第三節聲音傳播與衰減的原理直達聲反射聲材料和結構的聲學特性與入射聲波的頻率和入射角度有關控制噪聲的方法吸聲：聲波入射到吸聲材料表面上被吸收，降低了反射聲隔聲：利用隔層把噪聲源和接收者分隔開兩種方法采用的材料特性不同厚重密實的材料隔聲性能好松散多孔的材料吸聲系數較高第四節材料與結構的聲學性能第四節材料與結構的聲學性能隔聲透過聲能越少，隔聲越好密實厚重吸聲差吸聲反射越小，吸聲越好透氣、多孔隔聲差防止相鄰空間噪聲干擾吸聲減噪吸聲材料和吸聲結構吸聲材料的吸聲系數和吸聲量吸聲特性與聲波的入射角有關同一種材料和結構對于不同頻率的聲波有不同的吸聲系數吸聲量第四節材料與結構的聲學性能吸聲材料和吸聲結構的分類第四節材料與結構的聲學性能多孔吸聲材料吸聲機理：聲波順著微孔進入材料內部，引起空隙中空氣的振動，由于空氣的黏滯阻力、空氣與孔壁的摩擦和熱傳導作用等，使相當一部分聲能轉化為熱能而被損耗對中高頻吸聲效果明顯影響多孔材料吸聲系數的因素厚度：對中低頻影響顯著，高頻變化不大密度：沒有厚度的影響顯著空腔：可提高中低頻吸聲性能面層：金屬網格等罩面對吸聲性能影響不大，穿孔板和薄膜面層可分別提高低頻和中頻吸聲系數第四節材料與結構的聲學性能第四節材料與結構的聲學性能第四節材料與結構的聲學性能第四節材料與結構的聲學性能有空腔對中低頻吸聲性能有所提高共振吸聲結構吸聲機理：共振結構在聲波的激發下發生振動，振動的結構和物體由于自身內部摩擦和與空氣的摩擦，會把一部分能量轉變成熱能共振≠共鳴共振現象：把聲能轉化為機械能，最終轉變為熱能的過程共鳴現象：把機械能通過激發物體振動轉化為聲能的過程共振吸聲結構一般有兩種空腔共振吸聲結構薄板吸聲結構第四節材料與結構的聲學性能空腔共振器孔頸中的空氣柱由于共振產生劇烈振動，振動中空氣柱和孔頸側壁摩擦而消耗聲能第四節材料與結構的聲學性能穿孔板共振器穿孔板與墻間空腔形成共振腔第四節材料與結構的聲學性能穿孔板組合共振吸聲結構實例1-空氣層；2-多孔吸聲材料；3-穿孔（縫）板；4-玻璃布等護面層；5-木板條第四節材料與結構的聲學性能穿孔板后鋪設多孔材料，增加空氣運動阻力薄板共振吸聲結構不透氣的薄板與板壁間有一空氣夾層，薄板振動消耗聲能第四節材料與結構的聲學性能空間吸聲體第四節材料與結構的聲學性能吸聲材料強吸聲結構吸聲尖劈是常用的強吸聲結構第四節材料與結構的聲學性能第四節材料與結構的聲學性能隔聲和構件的隔聲特性隔聲量與透射系數第四節材料與結構的聲學性能30dB45dB34dB空氣層對隔聲效果的影響空氣間層的彈性變形具有減振作用第四節材料與結構的聲學性能噪聲控制原則聲源的噪聲控制噪聲源的控制在傳聲途徑中控制按照“鬧靜分開”的原則合理布置噪聲源的位置改變噪聲傳播的方向或途徑隔聲、吸聲、減振在接收點的噪聲控制佩戴護耳器減少在噪聲中暴露的時間第五節噪聲的控制與治理方法噪聲控制方法吸聲降噪在室內吊頂或墻面上布置吸聲材料，可使混響聲減弱只能降低混響音，很難把噪聲降低10dB以上在靠近聲源處發揮的作用很小：直達聲占主導降噪量在室內原來的平均吸聲系數很小的時候，吸聲降噪的效果明顯第五節噪聲的控制與治理方法？隔聲適當的隔聲設施可降低噪聲20~50dB平均透射系數隔聲構件的綜合隔聲量【例題】：某墻面積為20㎡，墻上有一門，面積2㎡。墻體的隔聲量為50dB，門的隔聲量為20dB。求該墻的綜合隔聲量。第五節噪聲的控制與治理方法小孔對隔聲的影響房間的噪聲降低值第五節噪聲的控制與治理方法減振和隔振振動的危害干擾工作產生噪聲損壞建筑物和設備隔振在設備上安裝隔振或減振機構，使設備與基礎之間的剛性連接變成彈性連接，從而避免振動造成的危害阻尼減振在設備外罩上噴涂或粘貼高內阻的黏彈性材料，在振動過程中能量消耗在阻尼中，一部分振動能量轉變為熱能第五節噪聲的控制與治理方法第五節噪聲的控制與治理方法隔振材料的固有頻率比振源頻率越低，震動傳遞比就玉簫，隔振效果就越好。隔聲罩把聲源發出的聲能封閉在隔聲罩內，盡可能地在罩內消耗掉，減少其向外的傳播降噪效果用插入損失IL