1-07章建筑声环境--建筑环境学

第七章建筑声环境2本章内容建筑声环境的基本知识人体对声环境的反应原理与噪声评价声音传播与衰减的原理材料与结构的声学性能噪声的控制与治理方法第一节建筑声环境的基本知识*声波的基本物理性质*声音的计量41.声音是什么？声波：声源振动引起弹性媒质的压力变化，并在弹性媒质中传播的机械波。（3个基本要素）声源：振动的固体、液体、气体传播途径：声压:空气压强的变化量,10-5-10Pa量级特性：波长、频率f、声速c接收者：声音的频带，如何计量等波长fc一声波的基本物理性质52.声音的传播速度声速与媒质的弹性、密度和温度有关空气中的声速：理想气体中k绝热指数，R气体常数，T绝对温度。空气中声速是温度的单值函数。在建筑环境领域中变化范围很小，近似：340m/s固液体中的声速钢5000m/s松木3320m/s水1450m/s软木500m/skRTc63.声音的频带简谐声波：用频率f和声压幅值Pm两个独立变量描述。确定音调确定声音的强弱（响度）fc周期T：声波通过空气或其他弹性介质传播时，介质质点在其平衡位置附近来回振动完成一次完全振动所需的时间，单位为秒频率f：一秒内的振动次数，即周期T的倒数，单位：赫兹（Hz）波长λ：声波在一个周期内传播的距离，单位为m73.声音的频带20Hz为次声，20KHz为超声。其中，人耳感觉最重要的部分约在100Hz~4000Hz，相应的波长约3.4m~8.5cm.噪声控制中，粗略将声波的频率分为：低频声(300Hz以下)、中频声(300-1000Hz)、高频声(1000Hz以上)。8连续谱9频程：把可听声的频率变化范围划分为若干小的段落频程宽度：上下限频率值之差，简称频带宽。倍频程：对频率作相对比较的单位，频程上、下界频率值f1、f2中心频率值fc频程倍数122logffnnff21221fffcISO和国标：fc=31.5、63、125、250、500、1000、2000、4000、8000、16000Hz3个倍频程意味着其频率之比为23。101.声音的计量声功率W：声源在单位时间内对外辐射的声能，即在全部可听范围所辐射的功率，单位W。也可特指在某个有限频率范围所辐射的功率，亦称频带声功率。二声音的计量声源种类声功率喷气飞机10kW气锤1W汽车0.1W钢琴2mW女高音1000～7200μW对话20μw现在你明白说话不会让我们筋疲力尽，而在大房间内演讲需用扩声设备的原因了吧。注意：电功率：声源输入功率声功率：声源输出功率11I=W/SW/㎡式中S—声能所通过的面积，㎡。声强I：单位时间内，在垂直于声波传播方向的单位面积上所通过的声能，单位为W/㎡。是衡量声音强弱的物理量，有方向性，难以测量，通常测量声压，通过计算求得声强和声功率。噪声控制中，粗略将声波的频率分为：低频声(300Hz以下)、中频声(300-1000Hz)、高频声(1000Hz以上)。12声压P：某瞬时，有声波时介质中的压强(P)相对于无声波时的静压强(P0)的改变量，单位即压强的单位，Pa。任何一点的声压都随时间而变瞬时声压：每一瞬间的声压有效声压：某段时间内瞬时声压的平均值，用均方根值表示cpI02w/m20c0—介质的特性阻抗，20℃时=415Ns/m3。—空气密度，kg/m3；c—空气中的声速，m/s；式中p—有效声压，Pa；132.量级差非常大——听觉范围可闻阈(听阈)——人耳刚能感受的声音p0=2×10-5PaI0=1×10-12W/m2疼痛阈——闻之人耳则痛，p=200Pa，I=100W/m2烦恼阈——闻之烦恼不安p0=20Pa，I0=1W/m2两人面对面交谈时的平均声压为2x10-2Pa，纺织车间噪声声压超过2Pa。143.声压级、声强级、声功率级0lg20ppLPdB式中P—考察点声压；p0—基准声压，=2×10-5Pa。声压级级：做相对比较的量。声强级0lg10IILIdB式中I—考察点声强；I0—基准声强，在空气中I0=10-12W/㎡。人听觉对声音强弱的响应接近对数关系，引入对数标度，又称分贝标度。15声功率级0lg10WWLwdB式中W—考察声源声功率；W0—基准声功率，=10-12W。一般条件下：可认为声强级LI=声压级Lp；在高原地区和其他特殊条件下：声强级LI和声压级Lp未必相等。声强级、声压级、声功率级和声强、声压、声功率一样吗？16声强叠加：I=I1+I2+……+In22221npppp声压叠加：声压级、声强级叠加：按对数运算规律数值相等：数值不等：总声压级按表计算nLpnpLpplg10lg201021]101lg[1010/)(121ppLLppLL)101010lg(1010101021pnppLLLpL第二节人体对声环境的反应原理与噪声评价1.人的主观听觉特性2.噪声的评价及噪声的标准18一、人的主观听觉特性1）什么是噪声？人们不愿意听到的任何声音空气声：经空气和围护结构传播固体声：振动噪声噪声，等响曲线，声级计，掩蔽效应19以连续纯音作试验，取1000Hz的某声压级，如40dB作为参考，则听起来和它同样响的其他频率纯音的各自声压级就构成了一条40方的等响曲线。烦恼阈频率为100Hz、声压级为85dB的某声音与频率为1000Hz、声压级为80dB的另一声音在同一条等响曲线上，他们的响度级是方。2）等响曲线203）.声级计：A、B、C、D计权网络声级计为模拟人耳听觉而进行滤波，分别模拟人耳对40方、70方和100方纯音的反应而得到A、B、C三种计权方式。D计权用于测量航空噪声。测量声音响度级和声压级时所使用的仪器。214）掩蔽效应掩蔽效应：人耳对一个声音的听觉灵敏度因为另一个声音的存在而降低的现象。掩蔽量：听阈提高的分贝数。频率相近时声音掩蔽最显著，掩蔽声声压级越大，掩蔽量越大，掩蔽的频率范围越宽；掩蔽音对比其频率低的声音的掩蔽作用小，对比其频率高的声音掩蔽作用大；人耳对响度不大、没有表达含义的连续噪声的适应能力很强。掩蔽阈：提高后的听阈。225）双耳听闻效应（方位感）方位感强的声音更能吸引人的注意力；方位感明显的噪声更易引起人心理上的烦躁；无明确方位感的噪声易被人忽略；人耳判断声源的远近比较差，但确定声源的方向较准确第二节人体对声环境的反应原理与噪声评价1.人的主观听觉特性2.噪声的评价及噪声的标准24二、噪声评价1.A声级用A计权方式测得的噪声级称作A声级，是一个综合叠加得到的单一的数值。环境噪声响度多在40方上下，故A声级能够较好地反映人对噪声的主观反应。7-2.3噪声的评价NR曲线：中国、欧洲常用，ISO推荐考虑了低频噪声难消除的因素使用：要求现场实测噪声的各个倍频带声压级值不得超过由该曲线所规定的声压级值。例:剧场的噪声限值为NR25。当剧场背景噪声为63,125,250…时各个倍频带声压级值不得超过5543LA=NR+5dB2.噪声评价曲线：NR(NoiseRating)263.噪声评价曲线NC对低频的要求比NR曲线苛刻，用于评价室内噪声对语言的干扰和噪声引起的烦恼。LA=NC+10dBNC=NR-527音乐厅声环境的目标就是NC-15当乐队与观众一起沉浸在片刻寂静中时，真是令人为之陶醉——多么难得的声音环境。用技术术语来讲，人们听到了NC-15的声音。28我国的室内噪声标准房间类型NR(dB)A声级dB(A)卧室、书房、病房35~4540~50起居室40~4540~50语言教室3540一般教室4550门诊室50~5555~60手术室40~4540~50宾馆客房30~4535~50会议室3035学术报告厅、阅览室2530室内乐、演唱厅2025办公室3540宴会厅3540第三节声音传播与衰减的原理1.声音在室外空间的传播（自由声场）2.声音在室内空间的传播（室内声场）301.声音的传播规律遇到障碍物：吸收、透射、反射、散射、衍射(绕射)AE障碍物相对波长的尺度由大至小7-3.1声音传播与衰减的原理能量守恒：总声能E0=Eρ+Eτ+Eα312.声波的透射与吸收EEEE00EE透射系数0EE反射系数001EEE吸收系数τ小的为隔声材料，ρ小的为吸声材料。32隔声材料：是指把空气中传播的噪声隔绝、隔断、分离的一种材料、构件或结构。分隔噪声源和接收者。对于隔声材料，要减弱透射声能，阻挡声音的传播，就不能如同吸声材料那样多孔、疏松、透气，相反它的材质应该是重而密实的，如钢板、铅板、砖墙等一类材料。隔声材料材质的要求是密实无孔隙或缝隙；有较大的重量。由于这类隔声材料密实，难于吸收和透过声能而反射能强，所以它的吸声性能差。严格意义上说，几乎所有的材料都具有隔音作用，其区别就是不同材料间隔音量的大小不同而已。331.在自由场声音的传播和衰减（点声源、线声源）相对参考值7-3.2声音在室外空间的传播6dB3dB距离每增加1倍衰减6分贝距离每增加1倍衰减3分贝无反射、无吸收的理想声场342.声音在室内空间中的传播室内声场由直达声与多次反射声组成声音比自由声场大，且不随距离平方衰减有“混响现象”如果使用吸声材料降低室内声场的传播，是降低直达声还是反射声？声源停止后声场中还存在来自各个界面的迟到的反射声，声场的能量有一个衰减的过程，产生混响。35混响半径指在直达声的声能密度与反射声的声能密度相等处距声源的距离。采取隔声、吸声等减噪措施时：•接收点在r0之内：接收的主要是直达声，效果不大；•接收点在r0之外：接收的主要是反射声，效果明显。