建筑声学——原理和实践

序

第1章 建筑声学及基本概念

1.1简介

1.2基本概念

1.3设计规范

1.4建筑声学中选择的标准

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案例分析

哈佛大学Fogg艺术博物馆讲演厅(1895"para" label-module="para">

第2章 声学材料和研究方法

2.1简介

2.2声音的衰减

2.3声吸收

2.4常见的建筑材料

2.5声学材料

2.6特殊装置

2.7性能表

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案例分析

Duke大学礼拜堂：声学材料应用的范例

第3章 建筑噪声控制应用

3.1简介

3.2声学分析

3.3建筑物噪声标准

3.4噪声控制方法

参考文献

推荐读物

案例分析

马萨诸塞州，伍斯特市，麦坎尼克斯大厅，冷却塔隔声

第4章 声学设计：听音场所

4.1简介

4.2听音场所的声音传播"para" label-module="para">

4.3音乐厅和演奏厅

4.4歌剧院，话剧院，一般功能礼堂和宗教场所

4.5用于演讲和音乐活动的其他场所

参考文献

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案例分析

纽约州，斯卡斯代尔市，HITCHCOCK长老会教堂

案例分析

纽约州，CHAUTAUQUA教育中心，LENNA大厅

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宾夕法尼亚州，费城，美国哲学会，BEN FRANKuN大厅

第5章 扩声系统

5.1简介

5.2扬声器系统

5.3设备

5.4扩音及声音播放系统举例

5.5特别的音响系统安装

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案例分析

麻萨诸塞州，康科德，concoId"para" label-module="para">

案例分析

麻萨诸塞州，波士顿，东北大学法学院，Cargill97报告厅的音响系统

案例分析

路易斯安那州，新奥尔良，路易斯安那体育馆的音响系统

案例分析

佛罗里达州，Vero海滩的社区教堂的音像系统

案例分析

泰国，曼谷，sitikit女皇国际会议中心的音响系统

案例分析

香港，九龙，香港文化中心的音响系统，TSIM SHA TSUI

6.5结论

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参考文献

案例分析

奥伦奇县，表演艺术中心，西格斯通礼堂

案例分析

德克萨斯州，达拉斯，莫顿H.梅尔森交响乐中心，马克狄莫特音乐厅

案例分析

阿拉斯加州，安克雷奇，阿拉斯加表演艺术中心，伊万杰琳艾特伍德音乐厅

案例分析

声学模型测试

附录

附录A 转换因数，单位名称及符号

附录B 世界各地的声学协会

附录C 声学顾问的选择

术语表

索引2100433B

威廉J·卡瓦诺夫，马萨诸塞州·萨德伯里一个声学顾问公司CAVANAUGH TOCCI ASSOCIATES，INC.的创始人之一和高级负责人。他有着长达四十余年的杰出的职业经历，先后在世界领先的建筑和工程公司担任声学顾问，并在建筑学院任教。担任国家声学顾问委员会和噪声控制工程师学会的主席。

建筑声学是研究建筑环境中声音的传播，声音的评价和控制的学科，是建筑物理的组成部分。

建筑声学学会组织召开了“中国建筑声学产业发展峰会”、“ 全国建筑声学技术交流大会”，举办了“中国（上海）建筑声学展览会”，启动了“全国建筑声学专业水平能力评定系列培训教材--《建筑声学与绿色建筑促进》”组织编写工作，帮助着中国建筑材料联合会团体标准《民用建筑门声学评价技术要求》、《民用建筑窗声学评价技术要求》的立项和制订，筹备着建筑声学“专业、等级”培训工作：持续举办“声学专业掌握建筑要求、建筑专业了解声学发展”复合型人才高级培训服务。策划、调研着建筑声学行业人才、企业、产品的等级评价和评定工作。所有这些创新办会工作，为促进建筑声学行业“快捷、健康、科学、规范及自律”发展。

建筑声学学会已与绿促会（中国建材工业经济研究会绿色建筑促进会简称）、绿建投（中国建筑节能协会绿色建筑投资促进分会简称）、改造加固协会（中国建筑节能协会工程改造与加固分会简称）等机构建立了长期友好合作伙伴关系，以便资源共享、优势互补及经验交流。在中国声学学会领导下，建筑声学学会获得中国工程建设标准化协会、中国建筑材料联合会、中国继续工程教育协会等行业协会支持，拓宽学会服务领域和提升专业服务层级。 2100433B

在中世纪，欧洲教堂采用大的内部空间和吸声系数低的墙面，以产生长混响声，造成神秘的宗教气氛。

建筑声学的基本任务是研究室内声波传输的物理条件和声学处理方法。因此，现代建筑声学可分为室内声学和建筑环境噪声控制两个研究领域。

建筑声学室内声学

当室内几何尺寸比声波波长大得多时，可用几何声学方法研究早期反射声分布，以加强直达声，提高声场的均匀性，避免音质缺陷。统计声学方法是从能量的角度研究在连续声源激发下声能密度的增长、稳定和衰减过程（即混响过程），并给混响时间以确切的定义，使主观评价标准和声学客观量结合起来，为室内声学设计提供科学依据。当室内几何尺寸与声波波长可比时，易出现共振现象，可用波动声学方法研究室内声的简正振动方式和产生条件，以提高小空间内声场的均匀性和频谱特性。室内声学设计内容包括体型和容积的选择，最佳混响时间及其频率特性的选择和确定，吸声材料的组合布置和设计适当的反射面以合理地组织近次反射声等。声学设计要考虑到两个方面。一方面要加强声音传播途径中有效的声反射，使声能在建筑空间内均匀分布和扩散，如在厅堂音质设计中应保证各处观众席都有适当的响度。另一方面要采用各种吸声材料和吸声结构，以控制混响时间和规定的频率特性，防止回声和声能集中等现象。设计阶段要进行声学模型试验，预测所采取的声学措施的效果。

处理室内音质一方面要了解室内空间体型、所选用的材料对声场的影响。另一方面要考虑室内声场声学参数与主观听闻效果的关系，即音质的主观评价。可以说，确定室内音质的好坏，最终还在于听众的主观感受。由于听众的个人感受和鉴赏力的不同，在主观评价方面的非一致性是这门学科的特点之一；因此，建筑声学测量作为研究、探索声学参数与听众主观感觉的相关性和室内声信号主观感觉与室内音质标准相互关系的手段，也是室内声学的一个重要内容。 在大型厅堂建筑中，往往采用电声设备以增强自然声和提高直达声的均匀程度，还可以在电路中采用人工延迟、人工混响等措施以提高音质效果。室内扩声是大型厅堂音质设计必不可少的一个方面，因此，现代扩声技术已成为室内声学的一个组成部分。

建筑声学建筑环境噪声控制

即使有良好的室内音质设计，如果受到噪声的严重干扰，也将难以获得良好的室内听闻条件。为了保证建筑物的使用功能，保证人们正常生活和工作条件，也必须减弱噪声的影响。因此，控制建筑环境噪声，保证建筑物内部达到一定的安静标准，是建筑声学的另一个重要方面。 噪声干扰，除与噪声强度有关外，还与噪声的频谱、持续时间、重复出现次数以及人的听觉特性、心理、生理等因素有关。控制噪声就是按照实际需要和可能，将噪声控制在某一适当范围内。这一范围所容许的最高噪声标准称为容许噪声级即噪声容许标准。对于不同用途的建筑物，有不同建筑噪声容许标准：如对工业建筑主要是为保护人体健康而制定的卫生标准；而对学习和生活环境则要保证达到一定的安静标准。 在噪声控制中，首先要降低噪声源的声辐射强度，其次是控制噪声的传播，再次是采取个人防护措施。在城市规划和建筑布局上要有合理的安排。一般按照各类建筑对安静程度的要求，划分区域并布置道路网，使要求安静的建筑物，如住宅、文教区远离喧闹的工厂区或交通干线，避免交通流量大的街道和高速公路穿过住宅区，这是控制城市噪声的基本措施。在各分区内各单体建筑物中，同样需要从控制噪声的角度，对有不同安静程度要求的建筑群和各个房间分别进行合理的安排和布局（见建筑物隔声）。

噪声按传播途径可分为两种：一是由空气传播的噪声，即空气声；一是由建筑结构传播的机械振动所辐射的噪声，即固体声。空气声因传播过程的衰减和设置隔墙而大大减弱；固体声由于建筑材料对声能的衰减作用很小，可传播得较远，通常采用分离式构件或弹性联接等技术措施来减弱其传播。 建筑物空气声隔声的能力取决于墙或间壁（隔断）的隔声量。基本定律是质量定律，即墙或间壁的隔声量与它的面密度的对数成正比。现代建筑由于广泛采用轻质材料和轻型结构，减弱了对空气声隔声的能力，因此又发展出双层墙体结构和多层复合墙板，以满足隔声的要求。 在建筑物中实现固体声隔声，相对地说要困难些。采用一般的隔振方法，如采用不连续结构，施工比较复杂，对于要求有高度整体性的现代建筑尤其是这样。人在楼板上走动或移动物件时产生撞击声，直接对楼下房间造成噪声干扰。可用标准打击器撞击楼板，在楼下测定声压级值。声压级值越大，表示楼板隔绝撞击声的性能越差。控制楼板撞击声的主要方法是在楼板面层上或地面板与承重楼板之间设置弹性层，特别是在楼板上铺设弹性面层，是隔绝撞击声的简便有效的措施。

在工业建筑物中，隔声间或隔声罩已成为广泛采用的降低设备噪声的手段。建筑物的通风空调设备会产生空气动力噪声。在气流通道上设置消声器是防止空气噪声的措施。工程上采用的消声器，根据消声原理大致可分为阻性、抗性或阻抗复合等类型。许多国家的消声器已发展成为商品化的消声器系列。（见通风空调系统的噪声控制）在机械设备下面设置隔振器，以减弱振动，是建筑设备隔振的主要措施。，隔振器已由逐个设计发展成为定型产品。