（设计艺术学专业论文）多功能体育馆建筑声学设计与空间界面.pdf

湖北工业大学硕士学位论文 中文摘要 空间环境不仅应该满足功能需求，更应该满足人的视觉、听觉感受。而目前， 在环境艺术设计领域，设计师对空间中的声环境的重视度不够，职业声学设计人 员的工作也仅仅限于声学功能的层面上，多偏重于技术方面，而忽视了声学材料 及结构在强化空间界面形态以及营造空间氛围上的装饰作用。在建筑声学设计领 域中，空间声学技术处理在满足声学功能要求的前提下，与界面设计相结合，共 同完成对空间的塑造，达到技术与艺术的完美统一。 国内外现有的研究多是建筑设计技术层面上的介绍和研究，一部分是声学设 计层面纯理论或纯物理角度的研究，受众面有限；另一部分多是对建筑形体结构、 内部构造、功能安捧，空间尺度等方面的探讨，对内部建筑声学等技术性内容只 是做一般性介绍，建筑声学设计所涉及到的材料、构造等对室内装饰的视觉表现 鲜有专著。 文章通过对建筑声学特征、声学缺陷等方面的研究和探讨，提出解决缺陷的 诸多实施方案，归纳出建声设计中的空间界面设计原理、构成手法等理论，并结 合图表，深入论证，充分归纳，分别针对体育馆这三个界面的几项声学缺陷问题 深入剖析，针对三个空间界面分别提出解决声音缺陷的可行性方案及其在不同空 间界面上的装饰表现。界面形式追随声学功髓，声学功能影响界面形式。 本文最终研究目的是建筑声学与空间界面设计相结合，总结出两者结合的设 计原理及手法，给环境艺术设计工作以借鉴。而作为设计艺术工作者，有必要、 有责任了解这些相关学科领域的部分知识，丰富自己，创作出满足人们生理、心 理的空间环境。 关键词：建筑声学设计，空间界面，声学缺陷，实例 湖北工业大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h es p a t i a le n v i r o n m e n tn o to n l ys h o u l dm e e tt h ef u n c t i o nn e e d ，b u ta l s os h o u l d s a t i s f yp e o p l e s s a l s eo fv i s i o na n dt h es e n s eo fh e a r i n g b u ta tp r e s e n t , i nt h e e n v i r o n m e n ta r td e s i g nd o m a i n , f o rt h ed e s i g n e r sp a yi n s u f f i c i e n ta t t e n t i o nt ot h e s o u n de n v i r o n m e n to fs p a c e ，w h i l et h ew o r ka l s om e r e l yt ob er e s t r i c t e di na c o u s t i c s f u n c t i o na r e a , a n dt h e ys b e s s et ot h et e c h n i c a l a s p e c t o nt h ec o n u m y t h ep r o f e s s i o n a la v o u s f c sd e s i g n e r sn e g l e c t e dt h e d e c o r a t i v ef u n c t i o no fa c o u s t i c sm a t e r i a la n ds t r u c t u r e w h i c hc a nb u i l d st h es p a t i a l a t m o s p h e r ea sw e l la ss t r e n g t h e nt h es p a c ec o n t a c t sa n dt h es i l t f a c 2s h a p e s i nt h e a r c h i t e c t u r a la c o u s t i c sd e s i g nd o m a i n , o nt h ec o n d i t i o nt h a tt h es p a t i a la c o u s t i c s t e c h n o l o g ys a t i s f i e sa c o u s t i c sf u n c t i o n , w es h o u l du n i f y i tw i t h 也ec o n t a c ts m f a c ed e s i g n , i no r d e rt oc o m p l e t et h e s p a t i a lm o l d i n g , a c h i e v e st h ep e r f e c tu n i f i c a t i o no f t e c h n i c a l a n dt h ea l l i s t i c m a n yo fd o m e s t i ca n df o r e i g ne x i s t i n gr e s e a r c h e sa r ef r o mt h ea s p e c to ft h e a r c h i t e c t u r a ld e s i g nt e c h n o l o g yi n t r o d u c t i o na n dt h er e s e a r c h , ap a r ti st h ep u r et h e o r yo f a c o u s t i c sd e s i g no rt h ep u r ep h y s i c a lr e s e a r c h , w h i c h 础b e e nl i m i t e dt ot h en u m e r o u s p e o p l e ；a n o t h e rp a r ta r em a i n l ya b o u tt h ed i s c u s s i o no nt h ec o n s t r u c t i o np h y s i q u e s l r u c t u r e ，i n t e m a ls 1 1 u c t u r e ，t h ef i m c t i 0 1 1a r r a n g e m e n t , a n ds oo n a n da l lo f t h ea b o v ea r c a l w a y si n t r o d u c e 也es p a t i a lc r i t e r i o ng e n e r i c a l l y , t oi n t e r n a la n dt h e r ea r er a r e l yt h e m o n o g r a p h sa b o u tt h ei n t e r i o rd e c o r a t i o nv i s i o np e r f o r m a n c eo f a r c h i t e c t u r a la c o u s t i c s m a t e r i a la n dt h es t r u c t u r e s 他r o u g hd i s c u s s i o na n ds t u d yo nt h ea s p e c t s o f a r c h t e c t u r a la c o u s t i c s c h a r a c t e r i s t i c ，a c o u s t i c sf l a w , t h ea r t i c l ew i l lp l o p o s es o m ei m p l e m a n t a b l es o l u t i o np l a n s ， a n dw i l li n d u c et h ev a c a t e sb e f f w e e l lc o n t a c ts u l - f a o et h e o r ya n dt h ep r i n c i p l e so fd e s i g n , a n dw i l lu n i o nt h eg r a p h s ，t o g e t h e r 耐l ht h et h o r o u g hp r o o f , t h e 舢i n d u c t i o n , t h e nw e w i l l d e c o m p o s e st h ec o n t a c ts u i t ei n t ot h eb a s i cp l a n e , t h ev e r t i c a lc o n t a c ts l f f f a c e a n dg o e sa g 血l s tt h ec o n t a c ts u l f a e et h r e es a 1 l f a e c s t h ea r t i c l ew i l ls e p a r a t e l ya i m sa tt h e f l a w sq u e s t i o no ft h e s et h r e ec o n t a c ts u l - f a 溉o ft h es t a d i u m t h r o u g ht h et h o r o u g h a n a l y s i s s e p a r a t e l yp r o p o s e st h ef e a s i b l ep l a nt os o l u t e t h es o u n df l a wa n dt h e i r p e r f o m m 嘟i nv i e wo nt h ed i f f e r a n ts p a t i a lc o n t a c ts u r f a c ed e c o r a t i o no ft h r e es p a t i a l c o n t a c ts u l f a c e s t h ec o n t a c ts l f f f a c ef o r mf o l l o w sa e o u s t i c sf u n c t i o n , a c o u s t i c sf u n c t i o n i n f l u e n c ec o n t a c ts u l f a c 4 0f o r m t h eg o a lo f t h ea r t i c l e sf i n a l l ys t u d yi st h eu n i f i e so f a r c h i t e o t m a la c o u s t i c sa n dt h e s p a t i a lc o n t a c ts l n f a c ed e s i g n i tw i l ls u m m a r i z e st h ea s s o c i a t i v ep r i n c i p l e so f d e s i g na n d t h et e c h n i q u e , s ot h e t h ee n v i r o n m e n ta r td e s i g nw o r kw i l lp r o f i t sf r o mw h i c h a n da st h e 湖北工业大学硕士学位论文 d e s i n e r s i ti sn e c e s s a r yf o ru st oh a v et h er e s p o n s i b i l i t yt ou n d e r s t a n dt h e s ec o r r e l a t i o n d i s c i p l i n e d o m a i n s ，e n r i c ho u r o w n , a n dc r e a t e ss a t i s f i e st h ep e o p l ep h y s i o l o g y ， t h ep s y c h o l o g i c a ls p a t i a l e n v i r o n m e n t 1 “，啪r d s ：t h ea r c h i t e c t u r a la c o u s t i c s ，d e s i g ns p a c ec o n t a c ts u r f h ， m 诹 l 亡工繁失咨 学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取 得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经 发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 刁彰降 日期：- 7 年，月培日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权湖北工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论 学位论文作者签名孑m 日期：硼年岁月佬日 日期：年月 日 湖北工业大学硕士学位论文 第1 章引言 大空间音响声大却清晰不够、房间串音相互影响、餐厅喧闹私语无处、楼 上楼下惊扰不少种种关于声音的问题生活中处处碰到。这些困扰人们的问 题，随着人们生活品质要求的提高，逐渐引起了大家的关注，“大音希声，大象 无形”不仅是我们对生命境界的追求更应该是我们生活中的具体体现。 机缘巧合，让我有了与建筑声学设计接触的一些机会，起初只是做为室内 设计师的角色去参与项目的实践。后来，随着项目的深入，真切体会到完善的 空间环境不仅满足功能需求，更应该同时满足人们视觉、听觉感受。而目前， 在环境艺术设计领域，设计师对空间中的声环境的重视度不够，职业声学设计 人员的工作也仅仅限于声学功能的层面上，多偏重于技术方面，而忽视了声学 装饰造型在强化空间形态以及营造空间氛围上的作用。国内外各种建筑杂志上 也较少有讨论和介绍这方面的文章，大多相关文献也只是从建筑技术的角度来 讨论声学设计在建筑中的作用，这造成了一种误解，认为声学设计与空间环境 中的艺术设计是两个不相关的领域，而现实的状况也是声学设计相对独立，与 环境艺术设计分离。只注重技术处理，对建声装饰界面的艺术设计与表现则考 虑的不够，无法营造艺术化的视觉空间和听闻空间。 随着奥运临近，我国的体育事业蓬勃发展。各地修建的体育场馆越来越多， 其由单一的“体育”功能，逐步向“多功能”发展。除具备体育训练、比赛和群 众性健身活动等功能外，普遍都兼容会议、文艺演出、放映电影、举办展览等公 共活动。这样就对其声学环境、空间美学环境提出了更高、更综合的要求。因 此现代设计中必须将科学技术与艺术性结合起来，达到物质功能与精神需求的 平衡和综合。 本文鉴于以上的情况，拟就多功能体育馆空间的”声学”与”界面”要素展开 研究，提出了几项典型声缺陷问题，从空间界面三个面的角度给出了解决声学 缺陷问题的方案，目的是能给环境艺术设计工作以借鉴，力求营造出一个具有 良好视觉感受的听闻空间，期望能够对有高音质要求的空间的环境艺术提供一 些有益的借鉴。 1 1 研究目的、意义 空问环境的要求越来越高，建筑声学学科领域在我国正在不断的被人们了 湖北工业大学硕士学位论文 解和认可。本文通过剖析建筑声学和空1 1 日j 界面理论知识并结合实践，深入探讨， 充分归纳，把界面分解成基面、竖向界面和顶界面三个面，并分别针对体育馆 这三个界面的几项声学缺陷问题，总结出有针对性解决缺陷的可行性方案。目 的是能给环境艺术设计工作以借鉴。作为设计艺术工作者，有必要、有责任了 解这些相关学科领域的部分知识，丰富自己，创作出满足人们生理、心理的空 间环境。 1 2 国内外研究现状 国内外现有的研究多是建筑设计技术层面上的介绍和研究，主要是对体育 馆的形体结构、内部构造、功能安排，空间尺度等方面的研究与探讨，对内部 建筑声学等技术性内容也只是做一般性介绍，建筑声学设计所涉及到的材料、 构造等对室内装饰的视觉表现更是鲜有专著。 其次是对声学设计层面纯理论的阐述，这类研究主要是相关专业理论基础 的扩展，受众面有限。 再就是实践性的工程报告类文章。这些文章主要是对既有工程实践做总结 性描述，说明其符合技术标准及采用的具体方案介绍。少有系统全面的从建筑 声学与装饰艺术视觉表现两方面进行归纳总结的。 在标准类的文献上，主要是对体育馆声学设计应到达的声学指标做了一定 的规定，而对具体的声学设计实践和研究没有直接的方案指导。 论文可参考的相关标准： j g j 3 1 2 0 0 3 j 2 6 5 _ - 2 0 0 3 ，体育建筑设计规范 j g j t1 3 l 一2 0 0 0 j 4 2 一- 2 0 0 0 ，体育馆声学设计及测量规程 g b t5 0 3 5 6 - 2 0 0 5 剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范 j g j 5 7 2 0 0 0j 6 7 - 2 0 0 l 剧场建筑设计规范 g b j l l 8 - 8 8 民用建筑隔声设计规范 g b j l 2 1 - 8 8 建筑隔声评价标准 g b _ 3 0 9 6 - 8 2 城市区域环境噪声标准 6 b j 7 6 8 4 厅堂混响时间测量规范 g b 3 2 2 2 8 2 城市环境噪声测量方法 g y j 2 5 8 6 厅堂扩声系统声学特性指标 g b t1 5 4 8 5 1 9 9 5 语言清晰度指数的计算方法 g b 4 9 5 9 1 9 9 5 2 湖北工业大学硕士学位论文 g b 5 0 2 2 2 - 9 5 建筑内部装修设计防火规范 辅助设计软件： 声学设计软件o d e o n ：可靠性有较高保障，是现在设计中应用较广的室内 声学仿真软件，1 9 9 5 年，德国声学学会建筑声学技术委员会举办的室内声场模 拟软件测试中，是十六个室内声场模拟软件的比较中三个计算结果可靠的软件 之一。 声学设计软件e a s e ：是已在许多国家注册的商品化软件。它不仅是声学工 程设计的有力工具，而且在室内和扩声技术研究中也获得了广泛应用。 室内设计软件a u t o c a d 、p o t o s h o p 、3 d m a x s 等。 1 3 研究内容及创新 本文主要以多功能体育馆空间为例研究建筑声学设计与空间界面艺术设计 相结合的问题。通过概念上的认识以及设计方法进行了探索、总结、归纳。创 新之处在于建筑声学与室内空间视觉艺术进行科学全面的综合思考和设计，使 多学科知识在此领域实现共生、交融、互补。为社会创造更加优质的公共空间 环境。本文最后一章将以一个实例工程的全过程( 空场测试、声学设计、装饰设 计、现场施工、中期测试调整、最终竣工测试验收) 作为本文实践探索，通过对 其多层次、多方位结果展示分析等，使问题的研究更为深入和全面。 3 湖北工业大学硕士学位论文 第2 章建筑声学设计基本知识及声学基本知识 2 1 建筑声学概述 有关建筑声学的记载最早见于公元前一世纪，罗马建筑师维特鲁威所写的 建筑十书。书中记述了古希腊剧场中的音响调节方法，如利用共鸣缸和反射 面以增加演出的音量等，当时也曾使用吸收低频声的共振器，用以改善剧场的 声音效果；在欧洲的古老教堂中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；在中国，著名的北京天坛皇育宇、回音壁、 三音石等都是极有特色的建筑声学设计。 现代建筑声学设计是建筑设计中的不可或缺的一项内容。它的主要任务是 通过设计，为各类建筑空间提供优良的听闻环境，防止噪声干扰，创造安静舒 适的室内环境。作为一个大型综合型的多功能体育馆具备良好的音质环境，使 人们能够听清楚各类语音信息、并在音乐中体会到美的享受。为达到好的音质 效果，首先是要把建筑声学设计好，其次，才是音响系统与设备的发挥，不致 产生回音和啸叫等。 2 2 建筑声学相关基本知识m 2 2 1 声音的产生 当弹性介质中以多种速率产生能够被听觉器官感知的压力振动时，声音就 产生了。普遍公认人类可听频率范围是2 0 - - 2 0 0 0 0 h z 。在这个频率范围中，我 们最敏感的频率成分在5 0 0 - - 4 0 0 0 h z 之间。频率高于2 0 0 0 0 h z 的声音称为超声 波，广泛用于医学领域。声速大约为3 4 4 m s ( 1 1 2 8 f t s ) 。 2 2 2 声传播方向 声波通过四种现象改变传播方向：反射、折射、衍射、漫射。 2 2 2 1 反射 雾 建卜一一 舞 当声波进入密度有明显改变的介质时。一些能 量被反射。图2 1 说明声能反射遵循光学原则， 入射角等于反射角室内声学中一些通常由声音 4 湖北工业大学硕士学位论文 反射引起的声学问题是回声和房间共振。当来自于声源的直达声与来自反射表 面的反射声的路径超过3 0 4 m 时，将产生回声。房间内所有表面产生的众多反 射声组合在一起的现象称之为混响。 2 2 2 2 折射 正如光通过棱镜会弯曲，介质条件( 如材料密度、材料结构、温度、风向 等) 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。 2 2 2 3 衍射 声波沿墙体的周边弯曲并越过墙体，在声源与听者之间视线被阻隔，像光 一样形成声影区 2 2 2 4 漫射 凸表面或不平坦表面反射声波时，反射声的传播要比被限制在固定方向上 均匀。这种现象称为声漫射。虽然其会引起回声，但在观众厅和音乐厅中漫反 射是有用的，它可以使声音布满整个观众厅，确保所有听众听到相同音质。 2 2 2 5 分贝 声学方面最难理解的术语就是分贝( 符号为d b ) 。声学领域中，分贝的定 义是声源功率与基准声功率比值的对数乘以1 0 的数值。声功率与声压的平方成 正比，在建筑声学中最常测量和参考的量是声压级，声压级是声源在某一点的 声压的平方比值取对数再乘以1 0 的值。要了解分贝概念，必须了解三个基本点： 分贝被定义为以1 0 为底的对数比例关系。对数的数学法则与我们熟悉的其 他系统不一样。双倍能量的叠加，经过数转换增加3 d b 。例如：其他条件不变 的情况下，两个6 0 d b 的声源叠加是6 3 d b ，而不是1 2 0 d b 。依此类推，四个6 0 d b 声源叠加是6 6 d b 。 分贝定义的比例关系是一个数值单位，如声功率、声压和声强。使用指定 的。级”做限定词，例如，声压级是用压强做参考单位。 必须说明分贝级测量位置。声压随着与声源之间距离的变化而变化，同声 压级一样，任何与声压级有关的分贝符号也都必须指明距离声源的位置。功率 是表达声源特性的值，与声源位置无关 2 3 声音的控制 2 3 1 吸声 5 湖北工业大学硕士学位论文 2 3 1 1 吸声 声音进入多孔材料或引起可弯曲变形的板振动后，声能转化为热能的效应。 2 3 1 2 吸声系数 材料表面发生吸声时，声能被吸收的比例，通常使用希腊字母。表示。n 的范围是0 1 ，0 表示全反射，1 表示全吸收( 或没有任何反射) 。 2 3 1 3 混响 混响是声音在所有界面不断反射而积累的结果。 混响时间计算公式( e y r i n g 公式) 为： t 6 0 =o 1 6 1 v s i n ( 卜a ) + 4 m y 其中：v - - 室内容积 d = s ioi s i 一一平均吸音系数 s ：s i 室内表面积 4 m v 1 0 0 0 h z 以上高频空气吸声量 看出混响时间与房间的容积成正比，与房间中材料的吸声量成反比。因此 控制混响时间的主要方法有：( 1 ) 改变房间的尺寸；( 2 ) 改变房间表面吸声 量。 2 3 2 反射 反射对于空间是有利有弊，反射可增强声音，采用反声罩、反射板等产生 的反射声对于音乐表演相当关键。而声程过长和凹面空间则易产生回声和声聚 焦现象。 2 3 3 隔声 隔声性能取决于材料隔声系数，受隔墙构件( 如门窗等) 传声损失的影响， 空气缝隙对隔声的影响特别大。 2 3 4 降噪 噪音控制可从声源处、传播途径上、声源接受者处三个环节分别进行相应 控制。从声源处就控制住噪音当然是最佳解决方案。 6 湖北工业大学硕士学位论文 吸声降噪的效果受声源情况、房间形状、尺寸、吸声位置等的影响很大。 如果室内分布多个声源，室内各处的直达声都很强，吸声效果就比较差；吸声 处理对于声源距离近的位置效果差，对于声源距离远的位置效果好：容积较小 的房间，吸声处理效果就明显，反之则较难。在选用吸声材料时也要注意材料 的频谱应与噪声源的频谱特性匹配，低频噪声大用低频吸声多的材料。如使用 穿孔共振吸声材料，这样处理的降噪效果就非常显著。 2 4 声学材料及结构嘲 2 4 1 主要吸收高、中频的材料 当声波入射到材料表面时，部分声能将被材料吸收，使反射声能小于入射 声能，这即为材料的吸声。一般常将吸声系数。大于0 3 的材料称作吸声材 料。以吸收中、高频声能为主。多孔性吸声材料必须具备以下几个条件： ( 1 ) 材料内部应有大量的微孔或间隙，而且孔隙应尽量细小且分布均匀。 ( 2 ) 材料内部的微孔必须是向外敞开的，也就是说必须通到材料的表面， 使得声波能够从材料表面容易地进入到材料的内部。 ( 3 ) 材料内部的微孔一般是相互连通的，而不是封闭的。 表2 1多孔性吸声材料的基本类型 材料种类常用材料 颗粒材料膨胀珍珠岩吸声砖、陶土吸声砖、珍珠岩吸声 装饰板 泡沫材料聚氨酯泡沫塑料、尿醛泡沫塑料、泡沫玻璃、 泡沫陶瓷 金属材料卡罗姆吸声板、发泡纤维铝板 2 4 2 主要吸收中、低频的材料和结构 2 4 2 1 穿孔吸声板 穿孔共振吸声板是单个亥姆霍兹共振吸声器的并联组合。它的吸声特性取 7 湖北工业大学硕士学位论文 决于板厚、孔径、穿孔率、板后的空腔厚度以及空腔内填充的材料等因素。为 了增加吸声频带宽度和吸声系数，可以在穿孔板后的空腔内填多孔性吸声材料， 但空腔内多孔性吸声材料的位置对结构的吸声性能有很大的影响。 表2 2为穿孔率为9 的穿孔板后有7 5 m 厚空腔的吸声结构 l 舞娃 o 型一姻孵鹕! 静蝗降l 一 h 。一 l ，n；蒜目目蹭 c l吣u 过胃j 目 舶 吓 象l 目i i |。 ，、 。 、 pn i l 、厂飞(j i、岱翻 板的基本材料有金属板( 钢板、铝板) 、高压水泥板和木制复合板等，在工 厂采用比较先进的工艺，根据不同的声学要求在板材上开孔或开缝，制成成品 后到施工现场再进行安装，其特点是加工精度高、施工简便、装修效果好，防 火性能也能满足消防的要求，在声学装修工程中被大量使用。 ( 1 ) 木制穿孔吸声板 木制吸声板基本材科为1 5 m 或1 8 r a m 厚的防潮中密度板，表面可以有两种 处理方法：一种是单色的三聚氰胺涂饰层，一种是木纹的真木皮饰面。木制吸 声板在出厂时一般都粘附一层无纺吸声布，只要安装时在其后留有一定厚度的 空腔，就可以单独作为吸声材料使用，有较好的中低频吸声特性，如果在空腔 内填充一定厚度的多孔性吸声材料，如玻璃棉等，可以有效地提高整个构造的 中高频吸声特性。 表2 3 木制吸声板吸声构造及吸声特性 湖北工业大学硕士学位论文 a ) 吸声构造b ) a = 3 ，b = 1 3 ，p = 1 2 ： c ) a = 2 ，b = 1 4 ，p = 7 ：d ) a = 4 ，b = 2 8 。p = 7 5 ： 木制吸声板可以用于堵面和吊顶。用于培面时应用木龙骨做出一定厚度的 空腔，即吸声板距墙面有一定的距离，加宽吸声频带。木制吸声板具有较高的 强度和抗冲击性。在各种吸声材料之中，属于装饰效果较好的材料。因其表面 可以使用各种材质真皮木纹，如枫木、榉木、胡桃木、橡木、柚木等，也可做 各色漆面，再结合不同开孔率和开孔方式进行组合，室内设计时可充分发挥想 象，组合搭配。 ( 2 ) 穿孔f c 板 f c 板又称高压水泥纤维板，其原料为纤维水泥，经高压形成板材，无孔f c 板多用于内部隔墙和吊顶。穿孔f c 板一般厚度为4 m m 、6 m m 、8 m m 等，有圆孔和 狭缝两种形式，可以形成一定的图案，下图为几种不同图案的f c 板，穿孔率一 般为2 2 0 。穿孔率会影响共振频率，穿孔率增大，共振频率将向高频偏 移，吸声频率特性曲线向高频移动，且平均吸声系数增加。 图2 2 不同开孔率的穿孔板 9 湖北工业大学硕士学位论文 f c 板一般有6 0 0 n n x 6 0 0 m 和6 0 0 r a m x1 2 0 0 r m 两种规格。f c 板的强度较高， 但比较脆，抗冲击性较差。穿孔f c 板本身呈灰色，但表面可以进行喷漆处理( 必 须在安装之前没有粘贴玻璃丝布或无纺布时) ，现在也有一些产品表面做成木纹 的图案，提高了装饰性。 2 4 2 2 共振吸声材料和薄板共振吸声结构 除多孔性吸声材料外，另一类在实际工程中大量使用的是共振吸声材料和 结构。共振吸声材料和结构的吸声机理是当吸声材料和结构的自振频率与声波 的频率一致时，发生共振，声波激发吸声材料和结构产生振动，并使振幅达到 最大，从而消耗声能，达到吸声的目的。 表2 4 共振吸声材料和结构的典型吸声频率特性 爪 j lj |b 一r 、h ， 薄板共振吸声结构在装修工程中的应用中就是将具有一定刚度的薄板，如 三夹板、五夹板、纤维板、塑料板或金属板等，固定在木龙骨、轻钢龙骨上， 使得板后留有一定深度的空气层。夹板材料的吸声频带主要位于中低频，中心 频率与吸声幅度、夹板厚度、安装时板后空腔厚度及空腔内是否填充吸声材料 有关。 表2 5 三夹板、五夹板和七夹板的吸声频率特性比较 o _ - 一。二蔫蜒 o _ _ ol 竞援 1 叭 ，- - - - t 受譬 ，l ” 够心 一 ”卿 。【、n 3 6 “ 翱享， 从图中可以看出，随着夹板厚度的增加，吸声峰值向低频方向移动，而且 1 0 湖北工业大学硕士学位论文 幅度有所减弱。 表2 6 空腔厚度不同的三夹板和五夹板的吸声频率特性 0 掌。4 “ ； 掣 l i 一2 _ h _ = i 爪 - - qm t ，0 - o 一陬l 少r n 1卜列矽 l = ：嚣：怒 。l - 一m i i ”- 爪n ir 。朱忒 f _ l 和。呵 l pm _ v i o 从图中可以看出，随着空腔厚度增加，板的厚度增加，吸声峰值向低频方 向移动，而且幅度有所减弱。 2 4 2 3 亥姆霍兹共振吸声器 亥姆霍兹共振吸声器具有非常有效的低频吸收性能，在声学要求极高音乐 厅、演播室、录音棚等空间中，对应设计不同频段的复合吸声体，满足声学要 求。在吸声构造中，穿孔板后附空腔的结构方式也就是亥姆霍兹共振吸声原理。 2 4 3 宽带吸声结构 从上面几节的描述中可以看出，多孔性吸声材料的吸声频带主要在中高频； 而共振吸声材料，包括薄板共振吸声材料和穿孔共振吸声材料，其吸声频带主 要在低频，在实际工程中，往往需要在全频带范围内控制混响时间，即需要全 频带吸声，而这仅靠简单的安装吸声材料是很难做到，需要根据不同吸声材料 的吸声特性，采用改变空腔的厚度、配置不同的吸声材料、特殊吸声构造的方 法把吸声频带变宽。从视觉的角度，界面处理的高低错落起伏，富于层次感 湖北工业大学硕士学位论文 图2 3 、2 4 宽频带吸声结构示意图 2 4 3 1 改变空腔厚度 改变后空腔大小是常用的调节穿孔板吸声系数的方法。后空腔大小会影响 共振频率，空腔增大，共振频率将向低频偏移，吸声频率特性曲线向左移动。 但当空腔深度过大时，空腔内“空气弹簧”效果减弱，吸声性能下降，一般情 况空腔深度在5 - 5 0 c m 以内为宜。 图2 5 几种常见的通过改变空腔厚度来加宽吸声频带的构造形式 2 4 3 2 配置不同的吸声材料 另一种加宽吸声频带的方法是在墙上交叉布置吸声特性不同的吸声材料或 构造，如按棋盘或间隔式布置软包多孔性吸声材料和穿孔或薄板共振吸声材料 2 4 3 3 复合吸声构造 采用多种结构形式和材料交叉搭配用于空间，即起到加宽频带的作用，发 挥室内设计艺术构想的素材也将更广泛。空间吸声体、吸声尖劈。 2 4 3 4 特殊吸声结构 湖北工业大学硕士学位论文 讲到特殊吸声结构就不得不说到微穿孔板吸声结构，其是我国著名声学家 中科院资深院士马大猷教授发展和应用的一种新吸声结构。它的特点是不需要 多孔性吸声材料、构造简单，适用于高温、潮湿及有腐蚀的环境条件下使用。 最著名的运用是德国波恩圆形玻璃议会大厅，由于这座四周用玻璃建造的圆形 大厅，存在严重的声聚焦现象，不仅造成声场不均匀，而且增加了扩声系统的 声反馈。大厅和内休息廊之间的圆弧形玻璃墙，将声音反射回来，集中到大厅 中央，而这些地方正是设置讲台、传声器和扬声器的部位，从而造成严重的音 质缺陷。我国女访问学者查雪芹将透明的有机玻璃板上穿孔作成微穿孔板结构， 用于大型厅堂的玻璃幕墙上，既控制了玻璃墙体( 特别是凹弧形墙体) 的不利声 反射，又满足了光和室内外空间沟通的要求，震动了德国工程界。 2 5 建声与电声的关系 体育馆建筑中音质设计应该是建筑声学和电声设计的综合效果，建声是电 声的前提，搞好建声设计是很重要的。根据用户各种厅堂的主要用途，应严格参 考国家有关技术标准，做好建声设计，才有了保证电声达到最佳效果的基础。 湖北工业大学硕士学位论文 第3 章多功能体育馆声学环境中的空间界面 3 1 界面的概述 界面，从字面上看，是空间的。分界”或“界定”，即“空间与实体的交接 面”。界面表达出物体的形状、色彩、质地、明度及其组合方式等状态。不同的 物质界面组合，能够形成不同的空间形态。反映出不同的场所特色与时代精神， 造成不同的刺激与美感，通过表面的不同而给人以不同的心理感受。“1 可以将面理解为一种媒介，就建筑声学设计来讲可以按需处理成吸收、反 射、扩散面：就环境艺术设计而言，可创意面的各种形态，达到特殊的视觉效 果，如透明的玻璃幕墙能够映射天空或周围的景物，也是一个复合而美妙的面。 3 2 界面的分类 因为界面的存在、围合而产生空间，不同的物质界面相互组合，会形成不 同的空间氛围，反映出不同的场所精神与特色，激发出人们各种视觉和心理感 觉。围合的尺度、形状、特征决定该空间的特质。所有空间都由三个空间要素 构成：基面、顶界面和竖向界面。 3 2 1 基面 基面有划分空间领域和组织人们活动等作用，是空间中最为基础的一个面。 其质地、平整度、色调、尺度、形状等确定了空间的整体基调。平面表达稳定、 平面错落表达层次、倾斜表达方向、曲面表达动感。 3 2 2 竖向界面 竖向界面它可以是直的，也可以是曲、折的，随不同建筑的形状而定。经 验告诉我们，无论是动还是静，在正常状态下人都和竖向界面相面对，是我们 视觉接触最多的面。竖向界面决定着空间的气氛的营造，利用它的高低、前后 的错落来增加空间的深度感。 3 2 3 顶面界面 1 4 湖北工业大学硕士学位论文 不同的顶面空间，给人以不同高度、广度空i 日j 的感觉。顶面的形式是多种 多样的，顶面围合的形式、高度、图案、透明度、颜色等都影响着空间的特性。 3 3 空间界面设计原则 3 3 1 界面的主题化 赋予空间特定内涵，是现代主义设计所缺乏的特质。而界面最直观的特点 在于其表意性，它是空间的一种语言表达方式。嘲界面的主题化可以统领各子 空间和元素，获得统一和整体的空间。多功能体育馆做为一个公共群众性活动 中心，其建筑风格与室内设计必须具备社会性、历史意义等精神文化层次的效 应，这种内涵的体现能渲染出一种气氛，产生出一种意境，创造出体现的当代 精神需要的环境，以使人产生归属感、历史感、联想感及其他情感，使人对所 处的视觉环境能够在情感和精神上达到共鸣与认同感。 3 3 2 界面的人文化 文化性是从内容上表达空间的最有效办法。在空间界面上创造有场所感的 空间环境，是当代空间设计的常用手法。这些空间界面的营造不仅仅是简单地 从形式、符号来理解，而是应涉及规划思想、空间组织特征，甚至设计中的哲 学思想和观点。例如：日本著名建筑师丹下健三为东京奥运会设计的代代木国 立竞技馆，尽管是一座现代体育馆，但从建筑形体和室内空间界面的整体效果 上看，它既具时代精神，又有日本建筑风格的某些内在典型特征。 图3 1 代代木国立竞技馆剖立面 湖北工业大学硕士学位论文 3 3 3 界面的人性化设计 人性化的设计是获得使用者共鸣的直接途径。关心人行为需求的细心设计， 会得到人们的认同感。”1 体育馆各界面设计就是要给人以亲切感和人性化。例 如：界面选用触感好的材料来营造空间，增强空间亲和力。 3 3 4 界面尺度感 空间的尺度感不是只在空间大小上得到体现，同一单位面积的空间，界面 处理的不同会产生不同的尺度感。如界面构件大小，界面的色彩、图案，门窗 的开洞的形状与大小、位置以及陈设的大小，光线强弱，材料表面的肌理纹路 等，都会影响空间的尺度。 圃箧 圃圃 蜃感鏖醚 图3 2 相同的空间因界面处理的不一样尺度感也各异。 3 4 空间界面的构成手法、色彩及材质 3 4 1 空间界面受构成手法影响的组合方式 构成强调形与形之间的组合关系，运用大小、形状、色彩、肌理等视觉元 素来形象化。形成组合关系的元素包括方向，位置、空间、重- f i , ，决定了视觉 元素在面上如何组织、排列的，一般有以下几种方式旧： ( 1 ) 分离：形与形之间不接触，有一定距离； ( 2 ) 接触：形与形之间的边缘正好相切； 湖北工业大学硕士学位论文 ( 3 ) 覆叠：形与形之间是覆盖的关系，由此产生上下、前后的空间关系； ( 4 ) 透叠：形与形有透明性的相互交叠，但不产生上下、前后的空间关系： ( 5 ) 结合：形与形相互结合成为较大的新形状： ( 6 ) 减缺：形与形相互覆盖，形成覆盖的地方被减掉； ( 7 ) 差叠：形与形相互交叠，交叠部分生成一个新形； ( 8 ) 重合：形与形相互重合，变为一体。 3 4 2 空间界面的色彩因素 色彩对室内空间舒适度、环境气氛、使用效率，对人的心理和生理均有很 大的影响。在一个固定的环境中最先闯进我们视觉感官的是色彩，而最具有感 染力的也是色彩。不同的色彩可以引起不同的心理感受。 在对空间表现力的影响方面，材料的色彩及其面积、明度、纯度都直接决 定了空间的感觉。依据不同使用功能的心理感受，地位不同的空间色彩。一般 体育馆考虑到有竞技类比赛活动，空间色彩不易太过，要求简洁、明快、淡雅。 室内色彩的处理，一般应进行总体控制与把握，即室内空间几个界面的色 彩应统一协调，但过分统一又会使空间显得呆板、乏味。因体育馆视觉中心点 在内场区，其他区域色彩一般从属于中心区。色彩的表现是以材料为载体，作 为第一视觉语言的色彩借助材料载体表达情结，传递感情，成为影响人的生理 和心理变化的重要因素。设计者应运用色彩规律，在材料的组合与搭配中充分 体现材料的色彩魅力。 3 4 3 材质 材质是空间界面实际展现的物质基础。具备不同声学特性的材料也制约着 设计作品的结构形式和尺度大小。重视材料的声学特性和审美属性，是设计的 一个重要特征。中国古代工艺文献考工记记载：“天有时，地有气，材有美， 工有巧。合此四者，然后可以为良。”。材美工巧”的思想，对现代设计依然 具有现实的理论指导意义。材料组合的和谐与协调性，这是室内设计的美学原 理，也是人的审美原则。这种美的价值在于材料表现的整体和谐统一，丰富与 一致、对比与协调、实与虚之间等等，遵循以下几点： 3 4 3 1 材质的对比 在声学设计中的大多数空间都需要设计宽频带吸收结构，这样必然存在多 1 7 湖北工业大学硕士学位论文 种吸声材料和结构同时出现的状况。多孔类纤维材料与共振结构材料与之间面 密度观感的对比、穿孔板与非穿孔板的对比、木质材料与金属材料的对比、不 同的材料之间，表现出不同的质感特征，强调的是两者的对比效果。由于对比 和变化，使视觉对象更加引人注意。对比内容极其丰富，如材料的色彩、质地、 曲直、刚柔、宽窄、锐钝、虚实、明暗、方向、大小等等。 3 4 3 2 材质的同一性 强调形式问的相同点，比如同一种材料连续、对称、渐变的运用，使各种 不同的要素能处在相互联系的统一体中。 3 4 3 3 材质的节奏韵律 是节奏与韵律的合称。所谓节奏就是要素有规律的重复。使之产生单纯的、 明确的联系。是一种静态美。韵律则是要规律变化，产生高低、起伏、进退和 间隔的抑扬律动关系，它富有动态美。 湖北工业大学硕士学位论文 第4 章空间界面设计角度解决建筑声学缺陷 4 1 建筑声学设计与空间界面设计的对立与统一 人的视觉感受源于空间界面的形象，人的听觉感受源于空间声环境的优劣。 根据所设计的各种界面对空间构成的影响，考虑各空间界面的个体特征和功能， 有一个主次先后的问题。根据界面相互间的地位和作用可将空间界面划分为如 下二类： 4 1 1 主界面 它起着驾驭整体空间、凝聚空间的作用；作为空间的主角来看待，一般具 有强吸引力的观赏价值或主题内容的界面。 界面从视觉角度上是否成为主导界面，位置有如下规律性：( 1 ) 位于空问 轴线上的界面：( 2 ) 各界面共同向心点上的界面；( 3 ) 与空间成对景的界面； ( 4 ) 空间中凹进或凸出的界面。 界面从声学角度上是否成为主界面，取决于以下几点：( 1 ) 位于空间轴线 上的界面：( 2 ) 向心，产生声聚焦问题的界面；( 3 ) 相对应且平行，产生颤 动回声、驻波问题的界面；( 4 ) 空间中内凹的界面。 4 1 2 次界面 是空间中大量存在的一类，在空间中要作为围合界面、引导人的行为方式 界面，空间的形成有赖于它们的接近、连续及闭合。