建筑考试《建筑物理》复习资料.doc
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【建筑考试】《建筑物理》复习资料 第一章 建筑声学基本知识
1、 了解声音的基本性质，明确声功率、声强、声压、声功率级、声强级、声压级、频程和频谱等有关建筑声学物理概念及计算方法。
声功率：声源在单位时间内向外辐射的声能，符号：W，单位：瓦（W）， 微瓦（μW）
声强：在单位时间内，垂直于声波传播方向的单位面积所通过的声能。符号：I，单位：（W/m2），
声强与声功率的计算： I= w/s 声压：某瞬时，介质中的压强相对于无声波时压强的改变量。符号：p,单位：N/m2, Pa（帕）， μb（微巴）。1N/m2 = 1 Pa = 10 μb
声压级：一个声音的声压与基准声压之比的常用对数乘以20。 Ｌp = 20lg (p/p0) (dB) （ 在0~120分贝之间） 式中 p０——参考声压（基准声压）， p０＝２´１０－５Ｎ／m2，使人耳感 到 疼痛的上限声压为２０Ｎ／m2
声强级：一个声音的声强与基准声强之比的常用对数乘以10。 ＬI = 10lg (I/I0 ) (dB) （ 在0~120分贝之间） 式中I0——参考声强（基准声强）， I0＝１０－１２ W/m2，使人耳感到疼痛的上限声压为１ W/m2。
声功率级：一个声音的声功率与基准声功率之比的常用对数乘以10。
ＬW = 10lg W/WO (dB) （ 在0~120分贝之间）
式中 Ｗ０——参考声功率（基准声功率），Ｗ０ ＝１０－１２ W
声音的叠加：P270-271公式 频谱表示某声音频率组成及各频率音量的大小 倍频程（倍频带）：f2 / f1=2n, n=1，中心频率：125，250，500，1000，2000，，4000…Hz。
1/3倍频程（1/3倍频带）： f2 / f1=2n, n=1/3 2.掌握声音在户外的传播的规律和计算 （一）点声源随距离的衰减 在自由声场中，声功率为 W 的点声源，在与声源距离为 r 处的声压级 Lp 和距离 r 的关系式：
Lp =Lw – 11 – 20 lg r （dB）
从上式可以看出，观测点与声源的距离增加一倍，声压级降低 6 dB，
（二）线声源随距离的衰减 线声源，如公路上的车辆，声波以圆柱状向外传播，当线声源单位长度的声功率为W，在与声源距离为 r 处的声强为
声压级为： Lp = Lw – 8 – 10 lgr （dB）
因此，观测点与声源的距离每增加一倍，声压级降低3 dB。
（三）面声源随距离的衰减 如果观测点与声源的距离比较近，声能没有衰减，在距声源较远的观测点有3 ~ 6dB的衰减。 3.理解声音的三要素；掌握声波的反射、折射、衍射、扩散、吸收和透射等概念；理解驻波和房间共振现象以及克服此现象的措施。
（一）声反射 声波在传播过程中，遇到一块其尺度比波长大得多的障板时，声波将被反射。对于平面，反射声波呈球状分布，曲率中心就是声源的“像”。凹面使声波聚集，凸面使声波发散。
（二）声折射 声波在传播过程中，遇到介质密度变化时还会发生折射。声波在空气中传播时，白天由于近地面的气温较高，声速较大，声速随地面高度的增加而减少导致 传播方向向上弯曲；夜晚相反。
（三）声衍射 声音在传播的过程中，如果遇到比波长大的障壁或构件时，声音绕到障板的背后改变原来的传播方向，在它的背后继续传播的现象叫声衍射。同样尺寸的反射板对低频声的衍射作用较大，反射作用较少。
（四）声扩散 声波在传播过程中，如果遇到凸的表面，其突出的部分如果不小于入射声波波长的1/7时，会发生声扩散。
（五）声吸收 声波入射到建筑构件时，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其中传播时介质摩擦、热传导而被损耗，我们通常说它被材料吸收。
吸声系数是指被吸收的声能（即没有被表面反射的部分）与入射声能之比。
材料的吸声量：材料表面的面积（平方米）乘以材料的吸声系数。单位为平方米（m2）
六）声透射 材料的透声能力以透射系数 τ 表示，材料的透声能力愈强（ τ 值大），材料的隔声能力愈差。工程中用隔声量表示建筑构件的隔声性能。
七）驻波 当两列相同的波在同一直线上相向传播时，叠加后产生的波。 房间共振现象 房间受到声源激发时，将按照它本身所具有的共振频率而振动的现象叫做房间共振现象。
当某些振动方式的共振频率相同时，即出现了共振频率重叠的现象，叫做简并现象。
措施：（1）选择合适的房间尺寸、比例，房间的三个尺度不相等或不成整数倍
（2）用不规则表面做声以及适当布置扩散吸声材料。 （3）将房间做成不规则的形状。 4.理解混响时间的概念及其对室内音质的影响，掌握混 响时间的计算方法。
混响时间：当室内声场达到稳态，声源停止发声后，声音衰减60dB所经历的时间叫混响时间，符号：T60 ，单位：s
混响时间与音质的丰满度和清晰度有关。一般而言，混响时间长则丰满度增加，而清晰度下降。
（一） 赛宾（Sabine）混响时间计算公式 ( α < 0.2 )
式中 V —— 房间容积，m3； A —— 室内总吸声量，A = S • α ； m2
S —— 室内总表面积， m2； α—— 室内平均吸声系数。
α 1S1 + α 2S2 + · · · + α nSn α = ——————————— S1 + S2 + · · · + Sn 式中 α 1 ， α 2 · · · α n —— 不同材料的吸声系数； S1，S2 · · · Sn —— 室内不同材料的表面积， m2。 赛宾（Sabine）混响时间计算公式只适用于室内平均吸声系数较小（α < 0.2）的房间的混响时间计算，否则计算误差较大。
（二） ©伊林（Eyring）混响时间计算公式（用于工程计算） 0.161V T60 = ——————————— ( s ) – S • ln（1– α ）+ 4mV
式中 V —— 房间容积，m3； A —— 室内总吸声量，A = S • α ； m2
S —— 室内总表面积， m2； α —— 室内平均吸声系数。 式中 4m —— 空气吸收系数：空气中的水蒸汽、灰尘的分子对波长较 小，一般指1000Hz以上的高频声音的吸收作用，查附录（参见教材 P394）波长小于1000Hz时，此项为0 (4m = 0) 。
5.掌握室内声压级计算 Q 4 Lp = 10lgW + 10lg（—— + —— ）+ 120 （dB） 4πr2 R
或写为 Q 4 Lp = Lw+ 10lg（—— + ——)（dB）( Lw = 10lgW + 120 )
4πr2 R 式中 W —— 声源的声功率， W ； r —— 测点和声源间的距离，m； S • α R —— 房间常数， R = —— （m2） 1- α α 值趋近1时， Lp =Lw – 11 – 20 lg r （与自由声场相同） α —— 室内平均吸声系数； S —— 室内总表面积， m2； Q —— 声源的指向性因数， 6.了解人对声音的感受，理解响度级、A声级的概念；了解噪声对人的影响。
人对声音的感受 音调的高低：由频率决定 音量的大小：由声压级或声强级决定 音色的好坏：由频谱决定 （一）时差效应：人耳的听觉暂留为50ms，如果直达声和反射声的时间差大于50ms，即声程差大于17m（0.05s×340m/s),可能听到回声。
（二）响度级：如果某一声音与已定的1000Hz的纯音听起来一样响，这个1000Hz纯音的声压级就定义为待测声音的响度级，单位是方（Phon）。
等响曲线 （1）当声音的声压级较小时，人对高频声敏感。 （2）当声音的声压级较大时人对高、低频声响度感觉比较一致。 （三）、掩蔽作用 人的听觉器官能够分辨同时存在的几个声音，但是若某一个声音增大，别的声音就难以听清甚至是听不到。
低频声能够有效的掩蔽高频声，但高频声对低频声掩蔽作用不大。
A声级：在声级计中参考40方等响曲线，对500赫兹以下的声音有较大的衰减，以模拟人耳对低频不敏感的特性。 第二章 吸声材料和隔声材料（构造） 一、掌握多孔吸声材料、空腔共振吸声结构、薄膜、薄板吸声结构的吸声基理、吸声特性、吸声特性曲线及其影响因素，了解吸声材料的选用方法。掌握混响室法测量吸声系数的计算方法。
（一）、多孔吸声材料 1、吸声基理：多孔吸声材料具有大量内外联通的微小间隙和连续气泡，因而具有通气性，这是多孔吸声材料最基本的构造特征。当声波入射到多孔吸声材料表面时，声波能顺着微孔进入材料内部，引起孔隙中的空气振动。由于存在摩擦和空气的粘滞阻力，使一部分声能转变成热能；此外，气体压缩放热、膨胀吸热，因此孔隙中的空气与孔壁、纤维之间进行热交换，也使声能被吸收。
2、吸声特性：多孔吸声材料的吸声系数随声波的频率的提高而增加。即对中高频的声音有较大的吸声系数，当背后有空气层时还能吸收低频声。
3、吸声特性曲线
4、影响因素 1.空气流阻：材料两边静压差和空气流动速度之比称为单位面积流阻。
