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第10章建筑声学基本知识1. 声音的基本性质① 声波的绕射当声波在传播途径中遇到障板时.不再是直线传播，而是绕到障板的背后改变原來的传播方向，在它的背后继续传播 的现象。
② 声波的反射当声波在传播过程中遇到一块尺寸比波长人得多的障板时，声波将被反射。
③ 声波的散射（衍射）当声波传播过程中遇到障碍物的起伏尺寸与波长大小接近或更小时，将不会形成定向反射，而是声能散播在空间中, 这种现象称为散射，或衍射。
④ 声波的折射像光通过棱镜会弯曲，介质条件发生某些改变时，虽不足以引起反射，但声速发生了变化，声波传播方向会改变。
这 种由声速引起的声传播方向改变称之为折射。
白天向下弯曲 夜晚向上弯曲 顺风向下弯曲 逆风向上弯曲 ⑤ 声波的透射与吸收当声波入射到建筑构件（如顶棚，墙）时，声能的一部分被反射，一部分透过构件，还有一部分由于构件的振动 或声音在英内部传播时介质的摩擦或热传导而被损耗（吸收）。
根据能量守恒定理：E 0 = E z + £a + E r£0一一单位时间入射到建筑构件上总声能；E r 一一构件反射的声能；E a 一一构件吸收的声能；E r 一一透过构件的声能。
透射系数T = E r /E Q ；反射系数/=E Z /£0；实际构件的吸收只是优，但从入射波和反射波所在空间考虑问题，常常定义吸声系数为:⑥ 波的干涉和驻波1 •波的干涉：当具冇相同频率、相同相位的两个波源所发出的波相遇叠加时，在波逼叠的区域内某些点处，振动始终 彼此加强、而在另一些位置，振动始终互相削弱或抵消的现彖"2•驻波：两列同频率的波在同一直线匕相向传播时，可形成驻波。
2•声音的计量① 声功率指声源在单位时间内向外辐射的声能。
符号 单位：瓦（W ）或微瓦（屮）。
②声强声波—振动在弹性介质中传播］ 声波的传播特性声波波长越长绕射的现象越明显。
定义1:是指在单位时间内，改点处垂直于声波传播方向的单位團积上所通过的声能。
1.吸声材料和吸声结构的分类？①多孔材料，板状材料，穿孔板，成型顶棚吸声板，膜状材料，柔性材料吸声结构：共振吸声结构，包括1。
空腔共振吸声结构，2。
薄膜，薄板共振吸声结构。
其他吸声结构：空间吸声体，强吸声结构，帘幕，洞口，人和家具，空气吸收(空气热传导性，空气的黏滞性和分子的弛豫现象，前两种比第三种的吸收要小得多)。
吸声与隔声有什么区别？吸声量与隔声量如何定义？它们与那些因素有关？答：吸声指声波在传播途径中，声能被传播介质吸收转化为热能的现象。
隔声指防止声波从构件一侧传向另一侧。
吸声量：指材料的吸声面积与其吸声系数的乘积，单位为m2。
隔声量：指建筑构件的传声损失，，单位为（dB）。
它们主要与构件的透射系数有关，和构件的反射系数和吸声系数有关。
2. 衍射的定义：当声波在传播过程中遇到障碍物的起伏尺寸与波长大小接近或更小时，将不会形成定向反射，而是声能散播在空间中，这种现象称为散射，或衍射。
影响因素：障碍物的尺寸或缝孔的宽度与波长接近或更小时，才能观察到明显的衍射现象，不是决定衍射能否发生的条件，仅是使衍射现象明显表现的条件，波长越大，越容易发生衍射现象。
3.解释“波阵面”的概念，在建筑声学中引入“声线”有什么作用？答：声波从声源发出，在某一介质内向某一方向传播，在同一时刻，声波到达空间各点的包迹面称为“波阵面”，或“波前”。
“声线”主要是可以较方便地表示出声音的传播方向；利用作图法确定反射板位置和尺寸。
波阵面为平面的称为“平面波”，波阵面为球面的称为“球面波”。
4.什么是等响线？从等响线图说明人耳对声音的感受特性。
答：等响线是指响度相同的点所组成的频谱特征曲线，从等响线图可知：1.人耳在高声压级下，对声音频率的响应较一致；2.在低声压级下，人耳对于低于1000Hz的声音和高于4000Hz的声音较不敏感，而对1000Hz~ 4000Hz的声音感受最为敏锐；3.在同一频率下，声压级提高10dB，相对响度提高一倍。
建筑物理（声）课堂笔记第一章基础知识建筑声学的两大任务：噪声控制，音质设计。
课程内容：1、声音的基本性质：声音的产生和传播2、人对声音的感知和评价：心理和生理声学3、室内传声质量4、材料和构件的吸声和隔声性能5、建筑物内外噪声控制当前建筑设计中存在的若干声学问题：1、大量住宅建设中的隔声问题2、各类厅堂中的室内音质问题3、轻薄结构和预制构件带来的隔声新问题4、施工和建筑内的机械设备5、城市噪声环境6、重造型、轻功能声环境控制的意义：创造良好的满足要求的声环境1、保证良好的听闻条件2、保证安静的环境，防止噪声干扰3、保证工艺过程要求（录音棚、演播室等）声音的产生是物体振动的结果，这些物理波动现象引起听觉感觉。
建筑声学考虑的问题都与主观听觉有关，因此频率、强度有限听觉的频率范围：20—20000Hz,正常频率100—8000Hz小于20Hz是次声波，如潜艇；大于20000Hz是超声波，如海豚。
声学的频带：把声频范围划分成几个频段，叫做频带，度量单位为频程。
频带宽度：△f=f2-f1频带中心频率：f c=错误！未找到引用源。
倍频程：两个频率之比为2:1的频程声音的传播声速与媒质的弹性、密度和温度有关。
空气中的声速：理想气体中c=错误！未找到引用源。
声压是空气压强的变化量而不是空气压强本身。
声音传播过程是一个状态传播过程，而不是空气质点的输运过程。
本质是能量的传播。
声源的种类：1、点声源（如嘴巴），尺寸小于1/7波长，波阵面为球面；2、线声源（如西大直街），单一尺寸小于1/7波长，波阵面为柱面；3、面声源，波阵面为平面。
波阵面是波形中振动相同的点所组成的面。
反射定律：1、入射角=反射角；2、入射线与反射线在法线两侧；3、入射线、法线、反射线在同一平面内。
透射系数：τ=Eτ/E0 ；反射系数：γ=Eγ/E0 ；吸声系数：α=1-γ=1- Eγ/E0一般情况下，透射部分的能量要小于反射部分的能量。
τ小的材料成为“隔声材料”，γ小的材料称为“吸声材料”。
第3篇建筑声学第1章声音的物理性质及人对声音的感受1．什么是正常听觉的频率范围，语言声、音乐声大致的频率范围，以及建筑声环境分析的主要频率范围？答：（1）正常人耳可听的频率范围为20～20000Hz，语言声的频率范围是160～5200Hz，音乐声的频率范围大致是50～11000Hz。
（2）就建筑声环境而言，常用的8个倍频带的中心频率是63Hz、125Hz、250Hz、500Hz、1kHz、2kHz、4kHz及8kHz。
250Hz以下的倍频带通常称为低频，500Hz至1kHz 的倍频带是中频，2kHz以上的倍频带称为高频。
2．什么是声音的频谱图？用图分析连续的频谱和只有纯音成分的频谱的区别。
答：声音的频谱图是用来表示声音各组成频率的声压级分布图，其以频率（或频带）为横坐标，声压级为纵坐标。
连续频率成分的噪声的频谱是连续谱，为连续的曲线；纯音成分的频谱是具有单一频率的声音的频谱，其频谱图为一直线段。
图1-1 纯音的频谱图1-2 随机噪音的频谱3．什么是倍频带？倍频带中心频率与其上限频率及下限频率的关系如何？中心频率为500Hz的上限频率和下限频率各是多少Hz？答：（1）倍频带是两个频率限值之间的连续频率，频带宽度是频率上限值与下限值之差。
正常人耳可听的频率范围相当大（20～20kHz），不可能处理其中某一个的频率，只能将整个可听声音的频率范围划分成为许多频带，以便研究与声源频带有关的建筑材料和围蔽空间的声学特性。
（2）倍频带的中心频率须由上限频率与下限频率的几何平均值求得，就是上限频率与下限频率乘积的平方根。
（3）中心频率为500Hz，其上限频率为：=1.414×500=707Hz 下限频率为：=0.707×500=353.5Hz4．倍频带与1／3倍频带有什么关系？列出在建筑声环境频率分析中常用的倍频带中心频率和1／3倍频带中心频率。
答：（1）在某些情况下，为了更仔细地分析与声源频率有关的建筑材料、噪声环境和围蔽空间的声学特性，用1／3倍频带作测量分析。
建筑物理声学1. 概述建筑物理声学是研究建筑中声学特性及其对人类生活、工作产生的影响的学科，主要包括建筑声学、环境声学和室内声学三个分支。
建筑声学研究建筑结构在声场中的传递、反射、吸收等特性，以及建筑在城市环境中的声环境的特性和标准。
环境声学则是研究环境中噪声的来源、传播规律以及对人类生活、通讯等各个方面的影响，并探讨并制定相应的标准和规范。
室内声学研究室内声场的特性及其对声学环境的影响，以及室内声环境的规划和设计。
建筑物理声学在建筑设计、施工、使用、维护等方面都具有重要意义。
一方面，建筑声学能够为建筑的设计提供依据，如声隔声设计、室内音响设计、构件表面吸声设计等。
另一方面，环境声学能够为城市建设和交通规划提供科学依据，如道路交通噪声控制、工厂噪声标准等。
2. 建筑声学建筑声学主要研究建筑结构的声学特性，如声隔声、声吸声、声反射等特性。
影响建筑声学的因素主要包括建筑的结构形式、围护结构、材料、窗户和门，以及周围环境的声场特性等。
建筑声学中的重要参数包括隔声指数、吸声系数、反射系数等。
隔声指数是指隔声墙体能够隔离低于该值的声音。
吸声系数是指固体材料表面能够吸收入射声波的能力。
反射系数是指物体表面能够反射入射声波的能力。
在建筑声学设计中，通过合理配置各个参数，能够达到声学环境良好的目的。
3. 环境声学环境噪声是指环境中任何超过背景声值的声音，包括交通噪声、建筑施工噪声、工业噪声等。
环境噪声对人类健康和心理状态都有一定的影响，如产生头痛、心跳加速等不适症状，长期暴露更会导致听力损失、睡眠障碍、心理抑郁等疾病。
为了控制环境噪声，环境声学专家通常使用噪声等级、等效声级等参数进行测量和分析，并以此为基础制定相应的标准和规范。
例如，交通噪音影响评价标准GB/T 15173-2017标准就规定了不同区域和不同时间段内允许的最大噪声限值。
4. 室内声学室内声学是研究室内声场特性及其对室内环境的影响的学科。
室内声学对于音响系统的设计、噪声控制、声学隔离等方面都有重要作用。
1.吸声材料和吸声结构的分类？①多孔材料，板状材料，穿孔板，成型顶棚吸声板，膜状材料，柔性材料吸声结构：共振吸声结构，包括1。
空腔共振吸声结构，2。
薄膜，薄板共振吸声结构。
其他吸声结构：空间吸声体，强吸声结构，帘幕，洞口，人和家具，空气吸收(空气热传导性，空气的黏滞性和分子的弛豫现象，前两种比第三种的吸收要小得多)。
吸声与隔声有什么区别？吸声量与隔声量如何定义？它们与那些因素有关？答：吸声指声波在传播途径中，声能被传播介质吸收转化为热能的现象。
隔声指防止声波从构件一侧传向另一侧。
吸声量：指材料的吸声面积与其吸声系数的乘积，单位为m2。
隔声量：指建筑构件的传声损失，，单位为（dB）。
它们主要与构件的透射系数有关，和构件的反射系数和吸声系数有关。
2.衍射的定义：当声波在传播过程中遇到障碍物的起伏尺寸与波长大小接近或更小时，将不会形成定向反射，而是声能散播在空间中，这种现象称为散射，或衍射。
影响因素：障碍物的尺寸或缝孔的宽度与波长接近或更小时，才能观察到明显的衍射现象，不是决定衍射能否发生的条件，仅是使衍射现象明显表现的条件，波长越大，越容易发生衍射现象。
3.解释“波阵面”的概念，在建筑声学中引入“声线”有什么作用？答：声波从声源发出，在某一介质内向某一方向传播，在同一时刻，声波到达空间各点的包迹面称为“波阵面”，或“波前”。
“声线”主要是可以较方便地表示出声音的传播方向；利用作图法确定反射板位置和尺寸。
波阵面为平面的称为“平面波”，波阵面为球面的称为“球面波”。
4.什么是等响线？从等响线图说明人耳对声音的感受特性。
答：等响线是指响度相同的点所组成的频谱特征曲线，从等响线图可知：1.人耳在高声压级下，对声音频率的响应较一致；2.在低声压级下，人耳对于低于1000Hz的声音和高于4000Hz的声音较不敏感，而对1000Hz~ 4000Hz的声音感受最为敏锐；3.在同一频率下，声压级提高10dB，相对响度提高一倍。
5. 等效连续A声级解释Leq，L50 LA表示什么意义？答： Leq 的含义是：噪声的A声级是变化的，不能简单的使用某一时刻的A声级，需要使用在一段时间内使用平均A声级来表示能量平均，即Leq。
L50的意义是： L50 表示在所测的时间范围内有百分之50的时间出现了A声级大于 L50 的情况。
如：L10=70dB，表示有10%的时间里噪声的A声级超过了70dB。
Las是声级计上的A计权网络直接读出的数据，单位dB。
等效连续A声级：噪声评价的一种方法。
在规定的时间内某一连续稳态声的A（计权网络）声压具有与时间变化的噪声相同的均方A声压级，则这一连续稳态的声级就是此时间变化噪声的等效声级。
6.解释“声功率”、“声强”、“声压”概念。
答：声功率：单位时间内声源向外辐射的能量，单位为J/s或W。
声强：单位时间内通过声波传播方向垂直单位面积上的声能。
声压：空气质点由于声波作用而产生振动时所引起的大气压力起伏;有两层意思，（1）瞬时声压，是指某时刻媒质中的压力超过静压力的值即压差；（2）有效声压,即在一段时间(几个周期)内,各瞬时值平方的算术平均值的平方根,不影响计算过程。
符号P, 单位N/m 2 (牛顿/米2 ) ，或Pa(帕斯卡）。
7.在建筑声学中，采用“级”的方法来计量声音的强弱有何意义？答：“级”是某一物理量与对应基准值的比值取对数所得到的数值。
在建筑声学中采用“级”来计量声音的强弱，可以大大压缩计量的范围，例如1000Hz的声音，人耳刚能听到的声压为2×10-5Pa，感到震耳时为20Pa ，两者相差百万倍。
另外，人耳对声音的感觉并不与声压或声强成正比，而是近似与其对数成正比，采用“级”来计量声音的强弱，可与人耳对声音的感受一致。
8.分别写出声功率级、声强级、声压级的计算表达式，以及它们的基准值和单位。
答：声功率级LW=10lg（W/W0）（dB）W0=1×10-12W 声强级LI=10lg（I/I0）（dB）I0=1×10-12W/(m2) 声压级LP=20lg（P/P0）（dB）I0=2×10-5W/(m2)或Pa9.简述声音在空气中的传播特性答：人耳能感受的声音最终是通过空气才感受到的;质点振动方向与波的传播方向一致。
声音在空气中传播主要有以下特性：A.声波为行波中的“纵波”，质点只在自身位置来回运动，振动方向与传播方向相同 ;B.声波传播方向与空气流动没有关系或与流向无关；C.压力变化微小,是大气压的百万分之一。
D.振动随距声源距离的增加而减小（振动能量减少）。
2.常温下空气声速约为（ 340 ）m/s,1000Hz 的声音，其波长为（ 0.34 ）m。
解：根据公式λ=c/f=340/1000=0.34m10.声音的绕射有什么特点？在进行声音的反射设计和扩散处理时，要注意什么问题？答：1.声音在传播过程中遇到孔洞或障碍物将发生绕射现象。
绕射的情况与声波的波长和障碍物（孔洞）的尺寸有关，而与原声波的波形无关。
2.在进行声音的反射和扩散处理时，要正确地使用凸形界面，以有助于声场的均匀扩散和防止一些声学缺陷的出现；避免出现凹形界面，使声音汇聚于某一区域或出现声焦点，从而造成声场分布不均匀。
11.什么是“吻合效应”，如何消除吻合效应？答：“吻合效应”是声波斜入射时在一定的频率范围使墙体放生弯曲共振（这是入射声波沿墙体激发的弯曲波的波长在声波入射方向的投影等于入射波的波长）的现象。
消除“吻合效应”的方法是：①材料选择注意避开吻合效应频率范围；②采用双层构造，且两层不平行布置12.人耳听觉定位有什么特点？答：人耳听觉定位是由双耳对声音感觉的时间差和强度差来判定的。
通常对于高于1400Hz的声音，主要由强度差其主要作用；而对于低于1400Hz的声音，主要由时间差起主要作用。
人耳对声音的方向感强于远近感，对水平方向声音位置的变化的识别强于竖直方向。
13.简述哈斯效应及其在室内音质设计中的应用。
答：当同一声音的反射声到达人耳的时间迟于直达声的时间在50ms之内时，人耳分辨不出是两次声音，反射声对直达声音有加强作用，且人耳感到声音方向与直达声相同，不会有声音漂移感。
而当前后两次声音到达人耳的时间差超过50ms后，人耳就有近似回声感；当时间差超过80ms后，有明显的回声感，这种效应称为哈斯效应。
14.什么是掩蔽效应？声音掩蔽有何特征？答：一个声音的听阙因另一个声音的存在而提高的现象，叫声音的掩蔽效应。
听阙提高的分贝数，称为掩蔽级。
声音掩蔽有下列的特点：1.频率相近的声音掩蔽效应强；2.低频声对高频声的掩蔽较强；3.高频声对低频声的掩蔽效应弱；4.一个声音低于另一个声音10dB后，其对另一个声音的掩蔽效应可忽略去。
15.音质的主观评价和客观指标：答：1合适的响度2较高的清晰度和明晰度3足够的丰满度4良好的空间感5没有声缺陷和噪声干扰客观指标：1声压级与混响时间2反射声的时间与空间分布16早期反射声：在直达声以后到达的对房间的音质起到有利作用的所有反射声。
时间范围一般取直达声以后50ms，也有人认为可取到95ms。
早期反射声能与混响声能之比称为明晰度。
明晰度高，语言清晰度也高，如明晰度达到50%，音节清晰度就可达90%以上。
对听音乐来说，情况复杂得多，不仅要考虑早期反射声所占的比重，还要考虑从侧向来的早期反射声，能使声源的空间距离展宽，增加立体感，但侧向早期反射声过强，又会形成虚声源，造成移位错觉的不良后果。
1充分利用直达声2争取控制早期反射声3扩散设计17.以横排的方式，列出31.5Hz～2000Hz之间的倍频程和1/3倍频程数值。
答：倍频程：31.5、63、125、250、500、1000、2000 1/3倍频程：31.5、40、50、63、80、100、125、16018.产生驻波的必要条件是什么?1000Hz声音产生的驻波,离壁面最近的波节其距壁面距离为多少?答：产生驻波的必要条件是：1.频率相同的波；2.两列波在同一直线上相向而行。
什么是驻波? 频率和振幅均相同、振动方向一致、传播方向相反的两列波叠加后形成的波19.简述门窗的隔声措施答：1、要提高门扇本身的隔声能力及门缝的密闭程度。
可采用复合结构的门，即夹层门，也可选用密实厚重的材料做门，甚至是钢筋混凝土做的门扇。
经常开启的门，门扇不宜太重，否则门缝不易密封。
当要求较高时，可采用双层门，也可设置“声闸”，即做成门斗形式，在门斗两道门之间布置强吸声材料。
2、隔声窗的设计，要保证窗玻璃有足够的厚度，各层玻璃的厚度应不相同，以错开“吻合谷”，同时两层玻璃不应平行，以免引起共振。
另外，两层玻璃之间的窗樘上应布置强吸声材料，保证玻璃与窗扇边梃、窗扇与窗框、窗框与墙壁等所有接口的密封。
20. 什么是质量隔声定律？180mm砖墙对500Hz的隔声量为多少？答：墙的单位面积的质量越大，其隔声效果越好，这一规律被成为“质量定律”。
查表得180mm砖墙的面密度为450kg/m2。
21.环境噪声有哪些危害？答：噪声的危害主要有：1、噪声对人的听力具有很大的损坏作用。
2、噪声对睡眠产生一定的干扰。
3、噪声对语言交流产生干扰。
4、噪声可引起多种疾病。
5、噪声可降低工作的效率。
6、噪声对建筑物的寿命产生一定的影响22.城市噪声的来源有哪些？试从建筑群体布置和建筑单体设计的角度论述如何控制噪声。
答：城市噪声的主要来源有：交通噪声污染、其次是施工机械噪声及工厂噪声，此外还有商业噪声和社会生活噪声。
23.消声器的结构形式？答：阻性（在管道内布置阻性吸声材料吸收声能，对高频较有效），抗性（利用声音的共振，反射，叠加，干涉等原理消声，用于中低频噪声）阻抗复合式（用于频带较宽的噪声）公式：声强I=dw÷ds 即声能除以面积自由声场中：I=p2÷ρC (ρC=415N?S∕m3)声能密度：D=I∕C声压级：Lp=20 lg(P∕P0) 其中：P表示某点的声压，P0表示参考声压，以2×10的负五次方为参考值声强级：Li=10 lg(I∕I0) 其中：I表示某点的声强，I0表示参考声强，以10的负12次方为参考值声功率级：Lw=10 lg(W∕W0) 其中：W表示某声源的声功率，W0表示参考声功率，以10的负12次方为参考值室外声压级：Lp=Lw＋10 lg(1∕4πr2) Lp表示空间某点的声压级，Lw表示声源的声功率级，r表示测点与声源的距离Lp=Lw－20lgr－11室内声压级：Lp=Lw＋10lg(Q／4πr2 ＋ 4／R ),其中，Lw表示声源的声功率级，W表示声源声功率，r表示离开声源的距离，Q表示声源指向性因数度，R表示房间常数，R=S×α／（1－α） S表示室内总表面积，α表示室内平均吸声系数Lp=10lgW + 10lg(Q／4πr2 + 4／R) +120混响半径： Q／4πr2 = 4／R 其中，Q表示声源的指向性因数；r表示混响半径；R表示房间常数1.简述多孔吸声材料的吸声机理和吸声特性；影响多孔吸声材料吸声的因素有哪些？如何提高多孔吸声材料的在中低频范围内的吸声性能？答：多孔材料的吸声机理：①当声波入射到多孔材料上，声波能顺着孔隙进入材料内部，引起空隙中空气分子的振动。
