建筑物理期末复习指导.doc

建筑物理2期末复习指导1. 声强、声压、声功率及声强级、声压级、声功率级各自的定义及计算声强：单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积的能量。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/m2(牛顿/米2)，或Pa(帕斯卡）。声功率：指声源在单位时间内向外辐射的声能。单位为W(瓦)或W(微瓦)。声强级：在某一指定方向上的给定声强与参考声强之比的以10为底的对数乘以10，以分贝计。声压级：给定声压与参考声压之比的以10为底的对数乘以20，以分贝计声功率级：给定声功率与参考声功率之比以10为底的对数乘以10，以分贝计。声功率级LW=10lg（W/W0）（dB） W0=110-12W声强级LI=10lg（I/I0） （dB） I0=110-12W/(m2)声压级LP=20lg（P/P0） （dB） I0=210-5W/(m2)或Pa2. 吸声系数、透射系数、反射系数吸声系数：材料吸收和透过的声能与入射到材料上的总声能之比，叫吸声系数（）。透射系数：指在给定频率和条件下，经过分界面（墙或间壁等）的透射声能通量与入射声能通量之比。（）反射系数：（）=1-3. 听觉定位、哈斯效应、掩蔽效应、驻波、房间共振听觉定位：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。哈斯效应：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50ms后，有明显的回声感，这种效应称为哈斯效应。在音质设计中，要注意消除近似回声和明显回声现象，因此必须使反射声到达人耳的时间不迟于直达声50ms，直达声与反射声的声程差不能大于17m，故在厅堂的音质设计中，天花及反射板的高度一般不应超过8.5m，而两墙间的距离一般不超过17m 。掩蔽效应：一种频率的声音阻碍听觉系统感受另一种频率的声音的现象称为掩蔽效应。一个声音听阀因另一个掩蔽声音的存在而提高的现象称为听觉掩蔽，提高的数值称为掩蔽量。特点：1.一个既定频率的声音容易受到相同频率声音的掩蔽；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.声压级愈高，掩蔽量愈大；驻波：振幅为零的点称为波节，振幅最大处称为波谷。波节两侧的振动相位相反。相邻两波节或波腹间的距离都是半个驻波波长。在行波中能量随波的传播而不断向前传递，其平均能流密度不为零；但驻波的平均能流密度等于零，能量只能在波节与波腹间来回运行。房间共振：当声源发声时，常会激发这个房间内的某些固有频率（或称简正频率）的声音，即出现民房间共振现象。措施：1选择适当的房间长宽高（比例取无理数）2房间做成不规则形3室内表面吸声处理4房间容积不宜太小4. 纯音等响曲线把响度水平相同的各频率的纯音的声压级连成的曲线。横坐标为各纯音的频率，纵坐标为达到各响度水平所需的声压级(分贝)。人对1000HZ-4000HZ之间声音最为敏感。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. A声级的定义及计算公式A声级：用声级计或用与此等效的测量仪器，经过A计权网络（40方）测出的噪声级称为A声级，用L，单位为分贝。声级计（见噪声测量仪器）具有 A计权特性时测得的计权声压级，单位为分贝。6. 什么是多孔吸声材料、共振吸声结构？他们各自的吸声机理？影响多孔材料吸声性能的因素有哪些？共振吸声机构的共振频率？多孔吸声材料：借自身的多孔性对入射声能具有吸收作用的材料。这类材料的物理结构特征是材料内部有大量的、互相贯通的、向外敞开的微孔，即材料具有一定的通气性。以吸收中高频声波为主。吸声机理：当声波入射到多孔材料上，引起小孔或间隙中空气的振动。小孔中心的空气质点可以自由的响应声波的压缩和稀疏，但是紧靠孔壁或材料纤维表面的空气质点振动速度较慢。由于摩擦和空气的粘滞阻力，使空气质点的动能不断转化为热能小孔中空气与孔壁之间还不断发生热交换，这些都使相当一部分声能因转化为热能而被吸收。影响因素：材料密度、孔隙率、材料中空气的流阻、材料的结构因子、材料厚度、材料容重、安装条件、饰面状况、材料的含湿量。提高多孔吸声材料在中低频吸声能力的措施有：增加吸声材料厚度，按照中低频范围所需要的吸声系数值来选择材料厚度；在吸声材料后附加空气层；使用薄膜或穿孔板饰面层。吸声材料作用：吸声材料主要用于控制和调整室内的混响时间， 吸声材料消除回声，以改善室内的听闻条件；用于降低喧闹场所的噪声，以改善生活环境和劳动条件（见吸声降噪）；还广泛用于降低通风空调管道的噪声。共振吸声结构：不透气软质膜状材料，与其背后的封闭空气层形成一个质量弹簧共振系统。当受到声波作用时，在该系统共振频率附近具有最大的声吸收。吸收低中频。分为：薄板吸声结构，穿孔板，柔顺材料共振频率：共振是指一个物理系统在特定频率下，以最大振幅做振动的情形。此一特定频率称之为共振频率。薄板吸声机理：薄板吸声结构在声波作用下发生振动时，由于板内部和木龙骨之间出现摩擦损耗，使声能转变为机械振动，最后转变为热能而起到吸声作用。穿孔板的吸声机理：当薄壁与孔径比声波小很多时，孔径处空气变形很小，起质量块作用。类似于活塞，空腔中空气起弹簧作用。吸声特性：在共振频率处有最大吸声系数。提高措施：由于穿孔板结构一般在其共振频率处有较大的吸声系数，声音频率离共振频率越远，吸声系数迅速下降。因此，要使穿孔板结构在很宽的频率范围内有较大的吸声系数，可在穿孔板背后填设多孔吸声材料作为底层材料。如果在有底层多孔材料的情况下，面层同时使用不同共振频率的穿孔板，就可在很宽的频率范围内提高吸声系数7. 空间吸声体、帘幕等吸声的定义及原理空间吸声体：将多孔吸声材料做成一定形体，外加透气护面，吊挂在空中，叫空间吸声体。优点：吸声性能好，中高频较好 经费节省 容易与照明空调系统结合 美观 安装方便 设计中注意问题：吸声体护面材料 吸声体数量过密，单个吸声量降低 吸声体悬挂位置过高则表面失去作用原理：空间吸声体与室内表面上的吸声材料相比，在同样投影面积下，空间吸声体具有较高的吸声效率。这是由于空间吸声体具有更大的有效吸声面积（包括空间吸声体的上顶面、下底面和侧面）；另外，由于声波在吸声体的上顶面和建筑物顶面之间多次反射，从而被多次吸收，使吸声量增加，提高了吸声效率。通常以中、高频段吸声效率的提高最为显著。帘幕：吸声帘幕属于多孔有机纤维吸声材料。当声波沿着这些孔隙进入材料内部时，与材料产生的摩擦作用将声能转化成热能，从而达到吸声的作用。帘幕：纺织品除了帆布类具有流阻大，透气性差，具有膜状材料的性质具有多孔材料的吸声性能，离开墙面一定距离，如同多孔材料背后设置了空气层，对高频甚至低频有一定吸声效果。防火性、可受吸声性、易安装、装饰性8. 常用吸声材料应如何选择选择吸声材料与吸声结构布置吸声材料与结构计算条件与安装条件一致吸声性能：频率 防火：不染或阻燃材料 防潮：游泳池 护面层：防止材料外溢 结构与材料结合 穿孔板吸声结构，空腔内填吸声材料，穿孔率13%20% 还应考虑材料材料耐久性，力学强度，化学性质，尺寸稳定性9. 空气声隔声量、隔声指数空气声隔声量：指建筑构件的传声损失，R，单位为（dB）。隔声指数：国际标准化组织（ISO）建议采用单一值隔声指数Ia来评价空气声的隔声效果。标准曲线在100400赫间为每倍频带增加9分贝，4001250赫间为每倍频带增加3分贝，12503150赫间平直。 低于标准曲线的任何 1/3倍频带的隔声量与标准曲线的差值不得超过8分贝；低于标准曲线的各个1/3倍频带的隔声量与标准曲线的差值总和不得超过32分贝。1/3倍频带的中心频率为500赫所对应的隔声量Ia即为隔声指数的读数。补充空气声：声源直接激发空气振动而传播的声音。撞击声：物体撞击结构所产生的声音。隔声量R：围护结构对空气声的隔声能力的量用R表示10. 各类不同墙板的（单层均质墙板、双层墙、轻质隔墙）等隔声性能及提高隔声性能的措施？组合墙体空气声隔声性能的计算单层均质墙板：和入射声波的频率有关。其频率特性取决于墙本身的单位面积、质量、刚度、材料的内阻尼以及墙的边界条件等因素。 （入射频率和面密度有关。）双层墙：空气层起着缓冲的弹性作用。要把双层板材隔离开形成空气层，或在空气层中加填吸声材料，或采用不同厚度或劲度的板材使其具有不同的吻合频率，以提高轻墙的隔声量。轻质隔墙：纸面石膏板、圆孔珍珠岩石膏板和加气混凝土板。提高措施：将多层密实材料用多孔弹性材料（如玻璃棉或泡沫塑料等）分隔，做成夹层结构。加厚空气间层的厚度，一般当将空气间层的厚度增加到7.5cm以上，在大多数的频带内可以隔声量8-10dB。 用松软的吸声材料填充空气间层。组合墙体隔声性能计算 组合墙体平均隔声系数 式中：S表示面积，表示透射系数，角标d、w、c、分别表示门、墙体、窗等。组合墙板的平均隔声量：声锁：要使门具有较高的隔声能力,可设置“声锁”，即在两道门之间的空间(门斗)内布置强吸声材料。声桥概念：两层墙之间常有刚性连接，声能容易从一侧传到另一侧，这种刚性连接叫做声桥，工程中应该避免产生。 处理措施：减少刚性连接点的数量，砖墙基础也要分开 用柔性支撑代替刚性连接11. 影响门窗隔声性能的因素有哪些？提高门窗隔声性能的措施有哪些？门：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。窗：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。12. 室内声压级计算、房间常熟计算、室内吸声降噪量计算、室内空气声隔声计算、混响时间计算（赛宾公式和伊林公式）或以上个公式的混合计算室内声压级LP=LW+10Lg（Q/4r+4/R）dB LW声源的声功能级dB，W声功率w，r距声源的距离，Q声源指向性因数，R房间常数 R=S/（1-） 其中S室内总表面积 室内平均吸声系数室内吸声降噪LP=LP1LP2 LP=10 LgQ/4r +4/ Q1/ Q/4r +4/ Q2近声源处: Q/4r 远4/R 得LP=0Db 吸声几乎无效远声源处: Q/4r 远4/R 得LP=10 Lg4/ R1/ 4/ R2 = 10 Lg R2/ R1= 10 Lg 2/ 1= 10 Lg A2/ R1隔声D= LP1LP2 P1是声源 P2是受声室D=(R+10lg A2/S ) dB R隔墙的隔声量dB S隔墙的面积m A2受声室的吸声量m13. 规范化撞击声压级、撞击声隔声指数、楼板隔绝撞击声的措施有哪些？撞击声压级：是指用标准撞击机在楼板上撞击而在楼下接收室内测得的平均声压级。撞击声压级低的楼板对楼下房间的噪声干扰小。标准化撞击声压级LPn=LPi10 Lg A0/A LPi100-3150Hz范围内1/3倍频带声压级LPiA接受室中吸声量 A0标准条件下吸声量，规定为10m 撞击声隔声指数I 所有标准曲线上方隔声量差值和不大于32dB 任何一个OCT的隔声量在标准曲线上方最大不超过8dB 参考曲线上500Hz对应的撞击声隔声指数I措施:楼板隔绝撞击声的措施：弹性面层处理。在楼板表面铺设柔软材料（地毯、橡皮布、软木板、塑料地面等）；弹性垫层处理，在楼板结构层与面层间做弹性垫层，将其放在面层或龙骨下面，如“浮筑楼板”；楼板做吊顶处理14. 混响时间的定义、两个计算公式、混响时间计算、混响时间设计。不同类型房间对混响时间不同的要求混响时间：指当室内声场达到稳态，声源停止发声后，声压级降低60dB所经历的时间。两个计算公式赛宾（Sabine）公式 ：适用于计算吸声系数较小的房间的混响时间。 T60=（V大厅容积m3，A大厅表面吸收量m2）伊林（Eying）公式 T60= 100Hz一下，4mv省略不计步骤：根据设计完成的体型，求出容积V和内表面积S 根据厅的使用要求，确定混响时间及其频率特性的设计值 根据混响时间计算公式求出大厅平均吸声系数，一般采用的混响时间计算公式为T60= m空气吸收衰减系数音乐厅：混响时间长，低频比中频略长，在低频125hz附近可达到中频500hz的1.2-1.5倍。歌剧院：混响时间较长，比音乐厅短。演讲、话剧厅（语言为主）：混响时间短，频率特性应当从低频到高频保持平直。多功能厅：折中。不同类型房间对混响时间不同的要求音乐演出用大厅应有较长的混响时间 演讲、话剧等语言为主的大厅，混响时间应当较短 语言音乐兼用的多功能大厅，混响时间及其频谱特性可根据情况取折中各厅堂设计要点电影院：（1）银幕后墙的强吸声处理；（2）侧墙吸声处理；（3）顶棚吸声处理。电影院不宜设置镜框式舞台，控制电影厅容积。影院与剧院差别：（1）电影院使用电声，剧院使用自然声；（2）电影院音响效果依靠直达声，需要消除有害前次反射声；而剧院需要争取和控制前次反射声；（3）电影院混响时间小于同等容积的剧院；（4）电影院不强调声扩散处理，依靠合理布置扬声器使声场均匀，而剧院必需通过扩散手段是声场均匀。报告厅：（1）合适的混响时间 6000m3-0.95；（2）防止有害反射声体育馆：（1）顶棚吸声处理：挂空间吸声体；（2）墙面吸声处理：端墙必须吸声处理，防止回声；（3）比赛场地两侧矮墙的吸声处理；（4）扩声控制室、播音室、电视评员室的吸声处理；（5）背景噪声控制：标准WR-35；（7）扩声系统设计。各厅堂设计要点电影院：（1）银幕后墙的强吸声处理；（2）侧墙吸声处理；（3）顶棚吸声处理。电影院不宜设置镜框式舞台，控制电影厅容积。影院与剧院差别：（1）电影院使用电声，剧院使用自然声；（2）电影院音响效果依靠直达声，需要消除有害前次反射声；而剧院需要争取和控制前次反射声；（3）电影院混响时间小于同等容积的剧院；（4）电影院不强调声扩散处理，依靠合理布置扬声器使声场均匀，而剧院必需通过扩散手段是声场均匀。报告厅：（1）合适的混响时间 6000m3-0.95；（2）防止有害反射声体育馆：（1）顶棚吸声处理：挂空间吸声体；（2）墙面吸声处理：端墙必须吸声处理，防止回声；（3）比赛场地两侧矮墙的吸声处理；（4）扩声控制室、播音室、电视评员室的吸声处理；（5）背景噪声控制：标准WR-35；（7）扩声系统设计。15. 噪声评价指数、语言干扰级噪声评价指数：A声级、等效连续A声级、昼夜等效声级、积累分布声级、噪声冲击指数语言干扰级：SIL语言干扰级：是清晰度的计算简化。以600-1200、1200-2400、2400-4800Hz三个倍频带内所测得的噪声声压级的算术平均。16. 城市区域环境噪声标准规定了不同城市区域室外环境噪声的最高极限，并规定夜间突发的噪声，其最大值不准超过标准值15dB(1)城市噪声来源广泛，包括交通噪声、工厂噪声、施工噪声以及各种社会生活噪声等。城市环境噪声控制问题涉及的范围也非常广泛，包括：城市噪声管理与噪声控制法