9-10职称考试建筑采光与照明.ppt

建筑采光和照明的基本原理,1.建筑光环境的基本知识（1）光的基本属性光是以电磁波形式传播，并能为人眼感觉到的那一部分辐射能，其波长范围为380-780（nm）。光的强度由发光强度及亮度描述，光的色彩由色温描述。（2）光的基本描述参量光通量：以人眼为基准对光的感觉量的描述参量,常用符号表示，单位流明(lm)。发光强度：表征光源在空间的光通量分布状况，即光通量的空间分布密度，常用符号I表示，单位坎德拉（cd）。,照度：对于被照面而言，表征落在其单位面积上的光通量程度，即表示被照面上的光通量密度，常用符号E表示，单位勒克斯(Lux或lx)。亮度：表征发光体在视线方向上单位投影面积发出的发光强度，或人眼所看到发光体的明亮程度。常用符号L表示，单位坎德拉米平方(cd/m2)。,人眼的视觉特性人眼在观看同样功率的可见辐射时，对于不同波长，感觉到的明亮程度不一样。人眼的这种特性常用国际照明委员会的光谱光视效率（V）曲线来表示。人眼视感最大值：明视觉时为555nm暗视觉为507nm。明暗视觉表示人眼的两种视觉状态。明视觉是指在明亮环境中，人眼对外界亮度变化的适应能力强，能够辨认物体的细节，具有颜色感觉。暗视觉是指在黑暗环境中，人眼对外界亮度变化的适应能力弱，只有明暗感觉而无颜色感觉，也无法分辨物体的细节。,人视觉的向光性；人在一个环境中总是对最亮的部分引起注意，这是人视觉的一个特点；在室内设计时，应根据房间的功能，进行光的分区，用光来划分空间；确定各区域的亮度分配。人视觉的负后像效应；负后像效应是人眼神经纤维的疲劳结果，当眼睛长时间注意某一颜色的物体，眼睛形成的负后象则是这个物体颜色的补色。设计人员不能用自己主观喜爱的颜色做设计，应要按照颜色对大多数人产生的健康有益的影响去设计。,人从较亮的环境进如较暗的环境，最初看不见周围的景象，过一段时间后，眼睛才能适应；这种现象叫暗适应。人从较暗的环境进如较亮的环境，感觉刺眼，需过一段时间才能适应，这种现象叫明适应。一般暗适应比明适应需要的时间长。,（3）光的危害眩光就是在视野中，由于不适宜亮度分布，或在空间或时间上存在着极端的亮度对比，以至引起视觉不舒适和降低物体可见度的视觉条件。根据眩光产生的来源，可分为直接眩光、反射眩光和光幕眩光。根据眩光对视觉的影响程度，又可分为失能眩光和不舒适眩光。降低视觉功效和可见度的眩光称为失能眩光。而引起不舒适感觉，但并不一定降低视觉功效和可见度的眩光称为不舒适眩光。,2.建筑光环境的计算方法（1）发光强度与照度的关系点光源在一表面上形成的照度与它在这一方向上的发光强度成正比，和入射光线与被照面法线形成的夹角余弦成正比，和它到被照面的距离成反比。用公式表示即E=Icos/r,（2）亮度与照度的关系亮度与照度之间的关系常用的立体角投影定律来表述。它表示某一亮度为L的发光表面在被照面上形成的照度，是这一发光表面的亮度L与该发光表面在被照点上形成的立体角在被照面的投影（cos）的乘积。用公式表示即ELcos,（1）天然采光的基本知识主要包括如下内容：天然光的组成通常到达地表的天然光由太阳直射光和天空扩散光两部分组成。在全云天的情况下，室外天然光只有天空扩散光。全云天的亮度分布和水平面照度的计算方法。全云天亮度分布相对稳定,不受太阳位置的影响。全云天时天顶亮度(Lz)最大,为地平线附近天空亮度的3倍。,采光标准采光系数是室内给定水平面上某一点的由全云天天空漫射光所产生的照度和同一时间同一地点,在室外无遮挡水平面上由全阴天天空漫射光所产生的照度的比值。采光系数C它是室内某一点的天然照度Ei和同一时间的室外全云天水平面照度Eo的比值C=Ei/Eox100%临界照度:室内开始需要采用人工照明时的室外照度值.采光标准规定临界照度为5000LX;四川贵州地区为4000LX.,采光系数标准值根据视觉工作分为五级Ei最低值Cmin(%)250LX5150LX3100LX250LX125LX0.5在-级视觉工作环境要求照度均匀度室内最小照度/室内照度平均值在0.7以上.,采光设计的主要步骤和采光计算原理采光设计的主要步骤：收集设计要求、条件和环境方面等的基础资料，选择采光口形式，确定采光口位置及可能开设的窗口面积，估算采光口尺寸，布置采光口。采光计算原理：这种计算方法是根据有关数据查出相应的理想条件下的采光系数值。然后按实际情况考虑各种影响因素，加以修正而得到室内最暗处的采光系数值。,3.天然采光的基本知识（1）侧窗的采光特性光线方向性强,室内照度不均匀;低窗时，近窗处照度很高，往里则迅速下降。当窗的位置提高后，虽然靠近窗口处照度下降，但离窗口远的地方照度却提高不少，均匀性得到很大的改善。侧窗的有效采光范围为窗高的3-5倍。影响房间横向采光均匀性的主要因素是窗间墙。窗间墙越宽，横向均匀性越差。,（2）常用天窗的采光特性光线均匀,没有方向性,室内照度均匀;,有效采光面积1.离地面高度在0.80m以下的采光口不应计入有效采光面积。2.采光口上部有宽度超过1m以上的外廊、阳台等遮挡物时，其有效采光面积可按采光口面积的70%计算。3.用水平天窗采光者，其有效采光面积可按采光口面积的2.5倍计算,生活,工作的房间,其通风开口有效面积不应小于该房间地板面积的1/20；厨房的通风开口面积不应小于其地板面积的1/10，并不得小于0.60m2。炉灶上部应设排除油烟的设备或预留设备位置；,公共建筑外窗可开启面积外窗总面积的30;屋顶透明部分的面积屋顶总面积的20%;通风开口有效面积:生活工作房间该房间地板面积的1/20;厨房其地板面积的1/10，并0.60m2.,4.人工照明的基本知识（1）光源的主要类别热辐射光源主要包括白炽灯和卤钨灯。白炽灯是一种利用电流通过细钨丝所产生的高温而发光的热辐射光源。其发光效率不高，仅12-20lm/W，发出的可见以长波辐射为主，与天然光相比，白炽灯光偏红。其缺点是：散热量大、发光效率低、寿命短；优点是：体积小、构造简单、使用方便、价格便宜，仍是一种使用最广泛的人工光源。主要用在居主建筑和开关频繁、不允许有频闪现象的场所。,卤钨灯卤钨灯是利用卤素元素在高温条件下的卤素循环的原理工作的。其发光效率和光色比白炽灯好；发光效率约22lm/W，寿命2000小时。,气体放电光源主要包括荧光灯、荧光高压汞灯、金属卤化物灯、钠灯、氙灯等。1荧光灯发光效率45lm/W70lm/W；寿命200010000小时；灯的表面亮度低；光色好接近天然光光色。有频闪现象，开关次数频繁影响灯的寿命。2荧光高压灯发光效率高可达50lm/W；寿命长可达5000小时；光色差，主要发蓝绿色光；有频闪现象；开关次数不宜频繁。3金属卤化物灯发光原理与荧光高压汞灯相似，光效高、光色好、功率大，可满足拍摄彩色电视的要求。,4高压钠灯光效高、寿命长，透雾性强其辐射波长集中在人眼最灵敏的黄绿光范围内，适合于车道、街道照明。5氙灯功率大、光通大，发出紫外线，故安装高度不宜低于20m；常用于广场大面积照明。,（2）光源特性的主要描述参量色温：某一光源的光色与某一温度下的完全辐射体的光色完全相同时，完全辐射体的温度计表示该光源的光色。显色指数：光源的显色性用显色指数来表示,即在该光源下人眼分辨物体真实颜色的程度,即用某一光源和标准光源照明时，在适当考虑色适应状态下，物体的心理、物理色符合程度。,发光效率、光源的光通量输出与它取用的电功率之比称为光源的发光效率，简称光效，单位lm/W。4.平均寿命一组试验样灯从点燃到有50%的灯失效所经历的时间，称为这批灯的平均寿命。有效寿命：电光源从点燃起，一直到光通量衰减到某个百分比所经过的燃点时数就称为光源的有效寿命。一般取70%-80%额定光通量作为更换光源的依据。,5频闪现象气体放电光源随着电压电流周期性变化，光通也周期性地产生变化，使人的眼观察转动物体时产生不转动的错觉，称为频闪现象。,（3）灯具光特性的主要描述参数配光曲线：任何光源或灯光处于工作状态，就向周围投射光通量。把灯具各方向的发光强度在三维空间用矢量表示出来，把终端连接起来，构成一封闭的光强体。当光强体被通过Z轴线的平面截割时，在平面上获得一封闭的交线。此交线以极坐标的形式绘制在平面图上，就是灯具的配光曲线。,遮光角：为了说明某一灯具的防止眩光范围，可用遮光角这一水平夹角来衡量。它是指灯罩边沿和发光体边沿的连线与水平线所成的夹角。,3灯具效率：任何材料制成的灯罩，对于投射在其表面的光通量都要被它吸收一部分，光源本身也要吸收少量的反射光，余下的才是灯具向周围空间投射的光通量。在规定条件下测得的灯具发射出光通量与灯具内的全部光源在灯具内按规定条件点燃时发射的总光通量0之比，称为灯具效率。,人工照明对环境的影响1.灯具的特性:配光曲线.频闪效应.显色性2.光在室内的反射率(1)顶棚在视觉和照度方面的重要性,随房间面积的增加而提高.面积较小的房间,顶棚不会显目,反射到工作面的照度也很小.大房间则顶棚对工作面的照度影响很大.小室中,顶棚和上部墙面施以较低反射率的颜色,对建筑有利.,大室应采用较高的反射率.(2)墙面同顶棚相反,在小室中,墙面在视野中占的比例很大,室内气氛受到墙面颜色.照度的影响较大.在顶棚较低的大室,墙面在视觉和反射面上的作用较小,在色彩处理上有较大的自由;彩度高的颜色可以给人一种丰富多彩的外观.小室则相反.,(3)地面颜色.质地影响房间的外观深色地板很难满足室内的造型立体感要求,除非将顶棚照得比一般工作面亮.浅色地板提高了利用系数,并能将较多的光线反射给顶棚.(4)室内表面反射率:顶棚0.6,小室小于0.6;墙面0.30.8,一般应大于0.5,小室采用上限;地板0.20.3;室内装置设备不小于0.2,六、绿色照明（一）绿色照明的定义建筑照明设计标准对绿色照明的定义为绿色照明是节约能源、保护环境，有益于提高人们生产、工作、学习效率和生活质量，保护身心健康的照明。绿色照明工程还包括生产高效节能不污染环境的光源，便于回收和综合利用，能成为二次资源的照明器材。采用新技术使照明器材的废弃物，不污染环境等,(二)节约照明用电的具体措施有1.公共场所和部位的照明采用高效光源、高效灯具和低损耗镇流器等附件，并采取其他节能控制措施，在有自然采光的区域设定时或光电控制。2.照明设计应选用效率高、利用系数高、配光合理、保持率高的灯具。3.根据视觉作业要求，确定合理的照度标准值，并选择合适的照明方式。4.室内表面尽可能采用浅色装饰。,热辐射光源:白炽灯和卤钨灯;优点:体积小、构造简单、价格便宜;用在居住建筑和开关频繁、不允许有频闪现象的场所;缺点:散热量大、发光效率低、寿命短.气体放电光源:荧光灯、荧光高压汞灯、金属卤化物灯、钠灯、氙灯等;优点:发光效率高、寿命长、灯的表面亮度低、光色好、接近天然光光色;缺点:有频闪现象、镇流噪声、开关次数频繁影响灯的寿命。,开关频繁、要求瞬时启动和连续调光等场所，宜采用热辐射光源.有高速运转物体的场所宜采用混合光源.应急照明包括:疏散照明、安全照明和备用照明;必须选用能瞬时启动的光源;疏散照明的地面水平照度不宜低于0.5LX;工作场所内安全照明的照度不宜低于该场所一般照明照度的;备用照明（不包括消防控制室、消防水泵房、配电室和自备发电机房等场所）的照度不宜低于一般照明照度的.,图书馆存放或阅读珍贵资料的场所,不宜采用具有紫外光、紫光和蓝光等短波辐射的光源;长时间连续工作的办公室、阅览室、计算机显示屏等工作区域，宜控制光幕反射和反射眩光;在顶棚上的灯具不宜设置在工作位置的正前方，宜设在工作区的两侧，并使灯具的长轴方向与水平视线相平行.,民用建筑照明设计标准,GBJ133-90,根据各类建筑的不同活动或作业类别将照度标准值规定高、中、低三个值。设计人员应根据建筑等级、功能要求和使用条件，从中选取适当的标准值，一般情况下应取中间值。在照明设计时，应根据光源的光通衰减、灯具积尘和房间表面污染引起照度值降低的程度，除以表中的维护系数。,照度标准值,照明质量,照度均匀度办公室、阅览室等工作房间一般照明照度的均匀度，按最低照度与平均照度之比确定，其数值不宜小于。采用分区一般照明时，房间内的通道和其它非工作区域，一般照明的照度值不宜低于工作面照度值的/。局部照明与一般照明共用时，工作面上一般照明的照度值宜为总照度值的/，且不宜低于。,在体育运动场地内的主要摄象方向上，垂直照度最小值与最大值之比不宜小于，平均垂直照度与平均水平照度之比不宜小于；场地水平照度最小值与最大值之比不宜小于；体育场所观众席的垂直照度不宜小于场地垂直照度的。,光源颜色,第条光源颜色的选择宜与室内表面的配色互相协调。,反射比与照度比在办公室、阅览室等长时间连续工作的房间，其表面反射比与照度比宜按表选取。,照明设计,照明方式与照明种类照明方式可分为一般照明、分区一般照明和局部照明，其适用原则应符合下列规定：一、不固定或不适合装设局部照明的场所，应设置一般照明；二、要求较高照度的场所，宜设置分区一般照明；三、一般照明或分区一般照明不能满足要求的场所，应增设局部照明；,四、所有的工作房间不应只设局部照明。照明种类可分为正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明和障碍照明。应急照明可包括疏散照明、安全照明和备用照明。应急照明的照度和设置应符合下列规定：一、疏散照明的地面水平照度不宜低于；二、工作场所内安全照明的照度不宜低于该场所一般照明照度的；,三、备用照明（不包括消防控制室、消防水泵房、配电室和自备发电机房等场所）的照度不宜低于一般照明照度的；四、影院、剧场、体育馆和多功能礼堂等场所的安全出口和疏散出口应装设指示灯。值班照明可利用正常照明中能单独控制的一部分或全部。高层建筑物和构筑物应装设航空障碍标志（信号）照明，并应执行民航和交通部门的规定。有警戒任务的场所，应根据警戒范围的需要装设警卫照明。,光源与灯具,民用建筑照明中无特殊要求的场所，宜采用光效高的光源和效率高的灯具。开关频繁，要求瞬时启动和连续调光等场所，宜采用白炽灯和卤钨灯光源。高大空间场所的照明，应选用高光强气体放电灯。大型仓库应采用标有符号的防燃灯具悻其光源应选用高光强气体放电灯。,应急照明必须选用能瞬时启动的光源，当应急照明作为正常照明跄一部分，并且应急照明和正常照明不出现同时断电时，应急照明可选用其它光源。有潮湿场所，应采用防潮防水的密闭型灯具。在可能受水滴浸蚀的场所，宜选用带防水灯头的开启式灯具。,照明设计要求,图书馆建筑照明设计应符合下列要求：一、存放或阅读善本书、舆图、图件等珍贵资料的场所，不宜采用具有紫外光、紫光和蓝光等短波辐射的光源。二、书库照明宜选用配光适当的灯具。灯具与书架位置应准确配合。书库地面宜采用反射比较高的材料。三、一般阅览室、研究室、装裱修整间、出纳厅（室）宜增设局部照明。老年读者阅览室、善本和舆图阅览室、缩微阅览室宜增设局部照明及调光装置。,办公楼建筑照明设计应符合下列要求：一、对有长时间连续工作的办公室、阅览室、计算机显示屏等工作区域，宜控制光幕反射和反射眩光；二、在顶棚上的灯具不宜设置在工作位置的正前方，宜设在工作区的两侧，并使灯具的长轴方向与水平视线相平行，以便减少光幕反射和反射眩光；三、视觉作业的邻近耥面以及房间内的装修表面宜采用无光泽的装饰材料；四、营业柜台或陈列区域宜增设局部照明。,商店建筑照明设计应符合下列要求：一、应防止货架、柜台和橱窗的直接眩光和反射眩光；二、商店营业厅照明装置的位置和方向宜考虑变化的可能；三、照明立体展品（如服装模特等）灯具的位置应使光线方向和照度分布有利于加强展品的立体感。,影院剧场建筑照明设计应符合下列要求：一、影院剧场观众厅宜设观众席座位排号灯；二、影院剧场观众厅宜设调光装置。旅馆建筑照明设计应符合下列要求：一、旅馆建筑照明设计应满足视觉功效和非视觉功效（如引导人流、划分空间、创造气氛、增强建筑表现力等）两方面的要求；,二、客房、餐厅、休息厅、酒吧间、咖啡厅和舞厅等场所宜采用低色温的光源，且宜增设调光装置。住宅建筑照明设计应符合下列要求：一、住宅照明设计应使室内光环境实用和舒适。卧室和餐厅宜采用低色温的光源；二、起居室、卧室中的书写阅读和精细作业宜增设局部照明；三、楼梯间照明宜采用定时开关或双控开关。,铁路和港口旅客站建筑照明设计应符合下列要求：一、高大空间旅客候车室、候船室、站台和行李存放等场所，不应采用白炽灯和荧光灯，应采用显色性较好的高光强气体放电灯；二、候车室、候船室、站台等场所应采用外形与建筑物形式相协调、维修方便和效率高的灯具；三、检票处、售票工作台、售票柜、结帐交班台、海关检验处和票据存放室（库）宜增设局部照明；四、较大的站台和广场宜采用高杆照明。,术语,室外照度exteriorilluminance在全阴天天空的漫射光照射下，室外无遮挡水平面上的照度。采光系数daylightfactor在室内给定平面上的一点，由直接或间接地接收来自假定和已知天空亮度分布的天空漫射光而产生的照度与同一时刻该天空半球在室外无遮挡水平面上产生的天空漫射光照度之比。,采光系数标准值standardvalueofdaylightfactor室内和室外天然光临界照度时的采光系数值。采光系数最低值minimumvalueofdaylightfactor侧面采光时，房间典型剖面和假定工作面交线上采光系数最低一点的数值。采光系数平均值averagevalueofdaylightfactor顶部采光时，房间典型剖面和假定工作面交线上采光系数的平均值。,窗地面积比ratioofglazingtofloorarea窗洞口面积与地面面积之比。室外天然光临界照度criticalilluminanceofexteriordaylight全部利用天然光进行采光时的室外最低照度。室内天然光临界照度criticalilluminanceofinteriordaylight对应室外天然光临界照度时的室内天然光照度。,采光均匀度uniformityofdaylighting假定工作面上的采光系数的最低值与平均值之比。亮度对比luminancecontrast视野中目标和背景的亮度差与背景亮度的对比。,本标准应以采光系数C作为采光设计的数量指标。室内某一点的采光系数，可按下式计算：,式中En在全阴天空漫射光照射下，室内给定平面上的某一点由天空漫射光所产生的照度(lx)；Ew在全阴天空漫射光照射下，与室内某一点照度同一时间、同一地点，在室外无遮挡水平面上由天空漫射光所产生的室外照度(lx)。,采光系数标准值的选取应符合下列规定：1、侧面采光应取采光系数的最低值Cmin；2、顶部采光应取采光系数的平均值Cav；3、对兼有侧面采光和顶部采光的房间，可将其简化为侧面采光区和顶部采光区，并分别取采光系数的最低值和采光系数的平均值。视觉作业场所工作面上的采光系数标准值，应符合表3.1.3的规定。,4、采光质量顶部采光时，级采光等级的采光均匀度不宜小于0.7。为保证采光均匀度不小于0.7的规定，相邻两天窗中线间的距离不宜大于工作面至天窗下沿高度的2倍。,采光设计时应采取下列减小窗眩光的措施：1、作业区应减少或避免直射阳光；2、工作人员的视觉背景不宜为窗口；3、为降低窗亮度或减少天空视域，可采用室内外遮挡设施；4、窗结构的内表面或窗周围的内墙面，宜采用浅色饰面。,采光设计，应注意光的方向性，应避免对工作产生遮挡和不利的阴影，如对书写作业，天然光线应从左侧方向射入。当白天天然光线不足而需补充人工照明的场所，补充的人工照明光源宜选择接近天然光色温的高色温光源。对于需识别颜色的场所，宜采用不改变天然光光色的采光材料。,对于博物馆和美术馆建筑的天然采光设计，宜消除紫外辐射、限制天然光照度值和减少曝光时间。对具有镜面反射的观看目标，应防止产生反射眩光和映像。,计算点的确定,侧面采光计算点应按下列规定确定1单侧采光应取假定工作面与房间典型剖面交线上距对面内墙面1m点上的数值；多跨建筑的边跨为侧窗采光时，计算点应定在边跨与邻近中间跨的交界处；2对称双侧采光应取假定工作面与房间典型剖面交线中点上的数值；3非对称双侧采光的计算点，可按单侧窗求出主要采光面侧窗的计算点P，并以此计算另一面侧窗的洞口尺寸。当与设计基本相符时，可取P点作为计算点(图B.0.1)。,顶部采光计算点应按下列规定确定1多跨连续矩形天窗其天窗采光分区计算点可定在两跨交界的轴线上；单跨或边跨时，计算点可定在距外墙内面1m处。2多跨连续锯齿形天窗其天窗采光的分区计算点可定在两相邻天窗相交的界线上(图B.0.2-2)。,A,1.在明视觉时，人眼的可见光波长范围是（）。A.380nm780nmB.300nm700nmC.280nm680nmD.480nm880nm,D,2.点光源对正下方被照面形成的照度为E，当点光源与被照面之间的距离缩短一半时，该点的照度应是原来照度E的（）倍。A.1EB.2EC.3ED.4E,B,3.天然采光分为侧向和顶部采光，下列说法中，（）是正确的。（1）顶部采光，光线不均匀，有方向性（2）侧向采光，光线均匀，无方向性（3）顶部采光，光线均匀，无方向性（4）侧向采光，光线不均匀，有方向性；（5）顶部采光，光线均匀，有方向性；（6）侧向采光，光线不均匀，无方向性；A.（1）（6）B.（3）（4）C.（5）（6）D.（1）（2）,C,4.下列对于灯具的配光曲线的论述（）正确。A.配光曲线是按各点照度绘制的B.配光曲线是按各点亮度绘制的C.配光曲线是按各点发光强度绘制的D.配光曲线是按各点光通量绘制的,AB,5.录音棚应选择（）类灯具。A.白炽灯B.碘钨灯C.荧光灯D.金属卤化物灯E.节能灯,ACD,6.消除频闪效应的措施有（）A.相邻灯具分别接到不同的相位线路上B.采用气体放电光源C.采用热辐射光源D.采用混光照明E.加大光源发光表面,建筑声学,北京工业大学王树京,建筑设计专业基础与实务考试辅导之十一,建筑声环境,或称建筑声学,是建筑空间环境控制学的一门分支.它主要研究的内容:室内厅堂音质和噪声控制.对于新建的建筑,我们面临很多新问题,其中在声环境方面有如下几个方面:1,剧院,演讲厅,音乐厅,电影院,多功能厅和大容积非演出性厅堂的室内声环境的设计;2,开敞式办公房间的噪声控制;3,采用轻型材料的建筑的隔声问题;4,室内空调设备,机械设备,电器设备等产生的噪声如何控制;,建筑声学的基本原理,一.声速、波长和频率的关系C=f入C通常室温下的声速340m/s；入声音的波长mf声音的频率Hz,二.声压P，音频范围，声压级及其叠加1.声压P;声压的单位:牛顿/米2（N/）或微巴（B），任一点的声压都是随时间而不断变化的，每一瞬间的声压叫瞬时声压，某段时间内瞬时声压的平均值称为有效声压，用它的均方根值来表示，对于正弦波，有效声压等于瞬时声压的最大值除2，即,2.音频范围是指在有足够的声强和声压的条件下，能引起正常人耳听觉的频率范围，约为2020000Hz，对频率为1000Hz的声音，人耳刚能听到的下限声压为2105N/；使人产生疼痛感的上限声压为20N/。,在噪声测定时,常采用倍频程和1/3倍频程测量噪声的频谱.用倍频程测定的声音,相邻两个频率之比等于2倍,既:63,125,250,500,1000,2000,4000,8000,16000Hz.对频率为1000HZ的声音，人耳刚能听到的下限声压为2105N/M2；使人产生疼痛感的上限声压为20N/M2。,人耳听到的声音频率:2020000Hz,称为音频范围;低于300Hz的声音为低频;5001000Hz的声音为中频,2000Hz以上的声音为高频;人耳对20004000Hz的高频最敏感.,3.声压级是用对数的标度方法来表示，利用级的概念，就可以大大地压缩量程的数量级，从而提高了计算的简明程度，用分贝为单位来定义声压级，即：PLP=20lg（dB）Po式中Po基准声压，Po=2105N/,4.声压级的叠加是指当几个不同声源同时作用时，它们在某处形成的总声压（有效声压）P是各声压的均方根值，即：P=P1+P2+Pn它的总声压级不是Pn20Po,而应为nPPLP=20=20lg+10ndBPoPo,A声级:噪声是由各种频率的声音组成的复合声,常用声级计测量,单位是分贝(dB);在声级计中设有A、B、C三个计权网络,读数分别是dB(A)dB(B)dB(C);A计权声级是模拟人耳对低频声不敏感的特性,在音频范围内测出的噪声强度值,比较符合人的听觉特性.室内外环境允许噪声级用A声级dB(A)表达.,5.掩蔽作用，人的听觉器官能够分辨同时存在的几个声音，但由于某一个声音的存在，要听清另外的声音，必须把这些声音提高，这些声音的可闻阈（可闻下限）提高了，这种现象称为“掩蔽”。可闻阈所提高的分贝数称为“掩蔽量”。掩蔽的特点是接近掩蔽声频率的掩蔽量最大，即频率相近的声音，掩蔽较显著;掩蔽声的声压越大,掩蔽量就越大;对所有高频声的掩蔽量较显著，低频声容易完全掩蔽高频声，高频声则难以完全掩蔽低频声,6.声波的透射与吸收Eo=Er+Ea+EEo单位时间内入射到构件的总声能；Er反射的声能；Ea构件吸收的声能；E透过构件的声能。,透射声能与入射声能之比，称为透射系数，记作；反射声能与入射声能之比称为反射系数，记作r，即：E=EoErr=Eo,ErEa+E材料的吸声系数a=1r=1=EE,三.建筑吸声材料的特性1.多孔吸声材料多孔吸声材料的类型包括：有机纤维材料、麻棉毛毡、无机纤维材料、玻璃棉、岩棉、矿棉。构造特征：材料内部应有大量的微孔和间隙，而且这些微孔应尽可能细小并在材料内部是均匀分布的。材料内部的微孔应该是互相贯通的，而不是密闭的，单独的气泡和密闭间隙不起吸声作用。微孔向外敞开，使声波易于进入微孔内。,吸声特性主要是高频，影响吸声性能的因素主要是材料的流阻，孔隙，结构因素、厚度、容重、背后条件的影响。2.穿孔板共振吸声结构采用穿孔的石棉水泥、石膏板、硬质纤维板、胶合板以及钢板、铝板，都可作为穿孔板共振吸声结构，在其结构共振频率附近，有较大的吸收，穿孔板的共振频率的公式.,3.薄膜吸声结构包括皮革、人造革、塑料薄膜等材料，具有不透气、柔软、受张拉时有弹性等特性，吸收共振频率附近的入射声能，共振频率通常在2001000Hz范围，最大吸声系数约为0.30.4，一般把它作为中频范围的吸声材料。4.薄板吸声结构把胶合板、硬质纤维板、石膏板、石棉水泥板等板材周边固定在框架上，连同板后的封闭空气层，构成振动系统，其共振频率多在80300Hz，其吸声系数约为0.20.5，可以作为低频吸声结构。,1,薄板质量m的影响增加板的单位面积重量,一般可以使其共振频率向低频移动.而选用质量小的,不透气的材料如皮革,有利于共振频率向高频方向移动.2,背后空气层厚度的影响改变空气层的厚度和改变板的质量一样,共振频率也会发生变化.在空气层中填充多孔材料,可使共振频率附近的吸声系数有所提高.,3,板后龙骨构造及板的安装方式的影响由于薄板吸声结构有一定的低频吸声能力,而对中高频吸声差,因此在中高频时就具有较强的反射能力.能增加室内声能的扩散.通过改变龙骨构造何不同的安装方法,设计出各种形式的反射面,扩散面和吸声-扩散结构.,5.特殊吸声结构1,帘幕帘幕是具有通气性能的纺织品,具有多孔材料的吸声特性,由于较薄本身作为吸声材料使用是得不到大的吸声效果的.如果将它作为帘幕,离开墙面或窗洞一定距离安装,恰如多孔材料的背后设置了空气层,因而在中高频就能够具有一定的吸声效果.当它离墙面1/4波长的奇数倍距离悬挂时就可获得相应频率的高吸声量,2,空间吸声体将吸声材料作成空间的立方体如:平板形,球形,圆锥形棱锥形或柱形,使其多面吸收声波,在投影面积相同的情况下,相当于增加了有效的吸声面积和边缘效应,再加上声波的衍射作用,大大提高了实际的吸声效果,其高频吸声系数可达1.40.在实际使用时,根据不同的使用地点和要求,可设计各种形式的从顶棚吊挂下来的吸声体.,多孔吸声材料:麻棉毛毡、玻璃棉、岩棉、矿棉等,主要吸中高频声.穿孔板共振吸声结构:穿孔的各类板材,都可作为穿孔板共振吸声结构,在其结构共振频率附近有较大的吸收.薄膜吸声结构:皮革、人造革、塑料薄膜等材料,具有不透气、柔软、受张拉时有弹性等特性，吸收其共振频率2001000Hz附近的声能.薄板吸声结构:各类板材固定在框架上，连同板后的封闭空气层,构成振动系统,吸收其共振频率80300Hz附近的声能.帘幕:具有多孔材料的吸声特性,离墙面1/4波长的奇数倍距离悬挂时可获得相应频率的高吸声量.,6.如何正确布置吸声材料1,装置吸声材料时,如穿孔板,应结合灯具及室内装修统一考虑,进行分块组合,尽可能使吸声材料均匀分布,有利声场的均匀.2,要使吸声材料充分发挥作用,应将它布置在最容易接触声波和反射次数最多的表面上,如顶棚,顶棚与墙,墙与墙交接处1/4波长以内的空间等处.3,观众厅的后墙,挑台栏杆处,反射回来的声音可能产生回声干扰,常需在后墙的墙裙以上部位的墙面和挑台栏杆处,布置高吸声系数的材料,4,吸声材料分散布置,比集中式布置有利于声场扩散和改善音质条件.5,一般房间两相对墙面的总吸声量应尽量接近,有利于声场扩散.6,一般在顶棚较底的房间,狭长的走道,采用吸声处理方法,选用吸声系数大的材料或悬挂空间吸声体,对降低噪声的干扰效果很好.,四.室内音质设计的基本知识1.混响时间计算公式19世纪末20世纪初，赛宾(WCSabine)提出混响时间理论，提出以下赛宾公式60=KV/A60混响时间常数，一般取.房间容积（立方米）室内总吸声量（平米）,混响时间定义为，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，从而得出混响时间计算公式：以后在赛宾公式的基础上，后人通过研究又做了某些修正，导出了在工程中普遍应用的伊林（ring）公式：KVT60=S-SLn(1-)+4mV,T60混响时间，s；K常数、一般取0.161；V房间，m3；S室内总表面积，；室内平均吸声系数；4m空气吸收系数，,2.混响时间计算的正确性评价首先在室内声源具有一定指向性，而且常位于房间的一端发声，再加以房间形状特殊（如比例狭长，平顶较低或室内有大小二空间相耦合等）将使得声场不均匀。其次在观众厅中，观众席上的吸收要比墙面、顶棚大得多，有时，为了消除回声，常在后墙作强吸收处理，因此，使得室内吸收分布很不均匀。以上两点都会影响混响时间计算的正确性，其计算结果与实测值一般会有10%左右的误差。,3.各类房间最佳混响时间的确定功能不同的厅堂要求室内的混响时间不同,由于在厅堂设计中所采用的各种材料是随频率而变化的,所以各个频率的混响时间也有所不同.因此，在室内音质设计中以125、250、500、1000、2000、4000Hz六个频率的混响时间来表示某一房间的“频率特性曲线”。,一般选择500Hz的混响时间代表各类房间的音质特征.而其它频率的混响时间参照500Hz的混响时间确定。以语言、电声为主的厅堂，低频和高频的混响时间应和500Hz的混响时间相当。以音乐为主的厅堂，低频的混响时间应高于500Hz的混响时间，约1。21。5倍，高频的混响时间应与500Hz的混响时间相等。下面是不同厅堂对500Hz混响时间的要求:,(1)以语言为主的厅堂话剧院,报告厅,大教室,会议室,审判厅等都是以语言为主的厅堂,并辅以电声设备；为保证语言的清晰度，使听众能听清讲话者的语言，讲台到观众的距离尽可能短,室内容积不宜过大；500Hz的混响时间应在1.0s左右.,(2)以电声为主的厅堂电影院,多功能厅,歌舞厅等建筑都是以电声为主的厅堂.立体声影院要求的混响时间应在0.5-0.8s,环境噪声控制在35dB(A)40dB(A),声场分布均匀度不大于正负3dB。多功能厅要求的混响时间一般控制在0.81.0s左右.歌舞厅的情况较为特殊,应视房间的容积,吸声状况和电声设备而定,一般应在0.8s左右,(3)以音乐为主的厅堂音乐厅是以自然声为主的厅堂,它要求音乐在此演奏时,应具有:亲切感,温暖感,活跃感和丰满度.各种不同风格的音乐要求的混响时间不同,对于巴洛克音乐,混响时间约稍高于1.0s,古典乐和和近代乐建议用1.5s,浪漫乐稍高于2.0s,以演凑音乐为主和兼顾其它用途的厅堂,最合适的混响时间约为1.7s;音乐厅的混响时间一般在1.7-2.1s.,(4)多功能厅堂此类厅堂兼有各种演出功能,其混响时间较难确定,一般控制在1.01.4s,实际情况来看,此类厅堂大都采用电声设备,故其混响时间应取下限值1.0s左右.,(5)大型公共建筑的声环境设计凡是较大容积的厅堂、购物中心、餐厅、多功能厅，应控制其室内的声环境。其混响时间应和以电声为主的厅堂相当。500Hz的混响时间应在1.0s左右。在材料的选择上，应考虑吸声的处理；以减少混响声产生的背景噪声。常采用的方法：顶棚选择矿棉或岩棉吸音板；室内顶部悬挂空间吸声体；墙面局部选择吸声材料装饰等。,4.室内声压级的计算通过对室内声压级的计算，可以预料所设计的大厅内能否达到满意的声压级及声场分布是否均匀。如果采用电声系统，还可以预计扬声器的功率。,当一点声源在室内发声时，假定声场充分扩散，则可利用以下的稳态声压公式计算离开声源不同距离处的声压级，即：Q4LP=10lgW+10lg(+)+120(dB)4rR,式中W声源的声功率，W；r离开声源的距离，m；R房间常数，SR=（）1-室内平均吸声系数；S室内总表面积，；Q声源指向性因数，,声源位置指向性因数A整个自由空间Q=1B半个自由空间Q=2C1/4自由空间Q=4D1/8自由空间Q=8,5.扩散反射和扩散体的计算扩散反射：房间内表面如做凹凸不平的处理，可将声波均匀地分布于室内，使声能比较均匀地增长和衰减，从而使音乐和语言的固有音频有所不同，混响时间计算更为准确。扩散体的尺寸应与入射声波的波长相当，频率越低，要求扩散体尺寸也逾大，,其公式为：2（）a4Cb0.15a,a扩散体宽度，m；b扩散体凸出的高度，m；c声速，m/s；声音的频率。,6.定向反射和反射板的尺寸定向反射：利用具有一定质量、厚度、表面光滑的各种板可将入射声波定向地反射到所要求的区域，使室内某点的声压级提高，同时提高语言的清晰度。反射板的尺寸：要求反射板的尺寸大于入射声波的波长，板的质量要大，表面光滑。,五.噪声控制原则噪声自声源发出，经传播，最后到达人耳被接收。控制噪声就要上述三个方面分别采取措施。1在声源处降低噪声。2在噪声传播途径中采取措施。3采取个人防护措施如：用耳塞、防声棉、配戴耳罩、头盔等。,(一)建筑中的吸声减噪由于混响声与直达声的共同作用，使得离开同一噪声源一定距离的接受点的声压级，在室内比室外要高出1015dB，如果在室内的顶棚和墙面上布置吸声材料，使反射声减弱，噪声降低，这种方法称为“吸声减噪”。公式为：,2LP=10Lg（dB）1LP房间噪声降低值，dB；2房间内表面重新布置的材料的平均吸声系数；1房间内表面未改动前的材料的平均系数。,必须指出,噪声是由直达声和反射声组成的，吸声处理对直达声是没有作用的，所以不能企图通过吸声处理使房间的直达声降低。吸声减噪的处理方法最多只能降低10dB。对于一项具体工程是否需要采取吸声处理，应作具体分析。避免浪费。,(二)建筑构件对空气传声的隔声量建筑构件或墙体对空气传声的隔绝，其隔声量采用下面公式，即：1R=10Lg（dB）R构件的隔声量，dB；构件的透射系数；,薄而轻的墙比厚而重的墙在声波作用下容易产生振动而且振幅大,所以薄而轻的墙隔声能力差.低频声比高频声容易引起结构的振动,所以构件的高频隔声能力比低频好.当受迫振动所产生的受迫弯曲速度与墙本身固有的自由弯曲波速度相吻合时,声传透最大,既墙的隔声能力这时最差.这种现象称为吻合效应.满足吻合效应的最低频率称为临界吻合频率f0.,可以通过减小墙的厚度,在墙上作凹槽减小劲度,或在墙表面加一层软面层等措施,以提高吻合频率.相反,可以通过在墙上加肋增加劲度的方法,降低吻合频率,改善隔声效果.,(三)撞击声的隔绝措施建筑上隔绝固体声的主要措施有:（1）机械设备采用独立基础与建筑结构分离，或采用适当的积极防振措施，从声源处降低振动。(2)采用不连续的结构形式，对一些有特殊隔声要求的房间,常使房间内所有的墙面，顶棚，地面与结构层分离，或采用不完全连续的构造，既在两者之间加设弹性垫层。,（3）采用有弹性垫层或面层的隔声楼板。有关楼板的隔声设计还应注意到：a.弹性面层处理，在楼板表面铺设柔软材料（地毯、软木板、橡胶板、塑料地面等）减弱撞击楼板的能量，从而减弱楼板本身的振动，这种处理面层的措施，一般对降低高频声的效果最显著。,b.弹性垫层处理。在楼板结构层与面层之间做弹性垫层，以降低结构层的振动，应注意这种楼板在面层和墙的交接处，也要采用隔离措施，以免引起墙体的振动。c.楼板做吊顶处理，吊顶的作用主要是解决空气声的隔绝，如采用弹性连接，则隔声能力可以提高。隔振装置的基本形式可分为三类:,1金属弹簧减振器。包括螺旋弹簧，片条状钢板弹簧，锥盘弹簧和锩簧等组成的减振器。2弹性材料减振垫层。包括橡胶，软木，玻璃纤维，地毯类，泡沫和海绵橡胶等弹性材料制成的垫块或垫层等隔振装置。3由上述两类材料组成的组合隔振装置和空气弹簧等特殊隔振器.无论选用哪一类隔振装置，都必须注意它们的适用范围和特点，达到隔振效果好，承载能力强，耐久，性能稳定，能抗酸碱和造价低等要求。,(四)单层匀质密实墙的空气声隔绝单层匀质密实墙是没有孔隙传声的，它通过墙体本身的振动，将入射声能的一部分传播到墙体的另一侧去，其隔声量Ro的计算，即：Ro=20lgMo+20lg-42.2（dB）Ro墙体对垂直入射声的隔声量，dB；Mo墙体的单位面积质量，kg/m2入射声的频率，Hz。说明墙的单位面积质量越大，隔声效果越好，这一定律即称为“质量定律”，质量或频率每增加一倍，Ro增加6dB。,噪声危害的大小，不仅与声音的强度、频率成分有关，而且与噪声的作用时间、起伏变化的程度以及人们工作或者生活的状态、情绪有关。为此，需要根据人们对噪声的感受程度，即人对噪声的心理效应，对噪声作出主观评价。(五)等响曲线与响度级通常，声音愈响，对人的干扰愈大。实践证明，人耳对高频声较低频声敏感，同样声压级的声音，中、高频声显得比低频声更响一些，这是人耳的听觉特性所决定的。为此人们提出响度级这一概念，用以定量地描述声音在人主观上引起的“响”的感觉。,所谓响度级，就是以1000Hz的纯音作标准，使其和某个声音听起来一样响，那么此1000Hz纯音的声压级就定义为该声音的响度级。记作LN，单位为方(Phone)。用实验的方法可以得到整个声频范围内纯音的响度级。将频率不同，响度级却相同的点连成曲线，便可得到一簇曲线，如图7-3所示，因为每一条曲线上各点的声音都一样响，因此这种曲线称做等响曲线。每条曲线上的数字表示声音的响度级(方值)，即与此声音同样响的1000Hz纯音的声压级。,(六)A、B、C计权声级用响度级反映人们对声音的主观感觉过于复杂，若能通过一种仪器使直接测得的噪声强度值与人耳的主观感受近似取得一致，则将大为简便，这种仪器称为声级计。国际电工委员会标准规定，一般声级计，可分别模拟40方、70方、100方三条等响曲线设置三套网络，分别称做A、B、C网络，用以分别测定低、中、高三种强度的声音。声压级低于55dB的声音用A网络；55-85dB之间的声音用B网络；85dB以上的声音用C网络。,(七)噪声评价量噪声源评价量可用声压级或倍频带声压级、声功率级、A声级、A计权声功率级。噪声的影响还同其持续的时间有关，即和人们接收的噪声能量有关。在更多情况下，环境噪声往往是起伏的，因此又提出了等效A声级的评价量，以弥补A声级的不足。声场中某点在一段时间内A计权能量的平均值即该点在这段时间的等效A声级。各国所制定的环境噪声标准，一般都指的是等效A声级值。它也是对我国各类区域环境噪声进行评价的主要评价量。,某测点在规定的测量时间T内，有N时间的声级超过某一声级值LA时，这个声级值LA称做累积百分声级LN单位为dB(A)。例如L10为70dB(A)，即表示在整个测量时间内，有10时间的噪声都超过70dB(A)。常用的累积百分声级有L10、L50、L90。L10表示监测时间内的噪声平均峰值、L50表示监测时间内噪声的中值、L90表示监测时间内的噪声噪声的背景值。,对于稳态噪声（如工业噪声），一般以A声级为评价量；对于声级起伏较大（非稳态噪声）或间歇性噪声（如公路噪声、铁路噪声、港口噪声、建筑施工噪声）以等效连续A声级（Leq,dB(A)）为评价量。累积百分声级用以表示随时间起伏的无规则噪声的声级分布特性，在城市各类环境噪声评价中常用作分析的依据。,室内允许噪声级:卧室、学校、病房白天40dB(A),夜间30dB(A).空气声隔声标准:住宅楼板和分户墙的空气声计权隔声量50dB,户门30dB,外窗25dB,沿街时30dB.撞击声隔声标准:住宅分户层间的计权标准化撞击声压级65dB。,等效声级施工阶段噪声LAeqdB(A)不得超过下列限值:推土机、挖掘机、装载机等,昼间75dB(A),夜间55dB(A);各种打桩机等,昼间85dB(A);夜间禁止施工;混凝土搅拌机、振捣棒、电锯等,昼间70dB(A),夜间55dB(A);装修、吊车、升降机等,昼间65dB(A),夜间55dB(A).,隔撞击声采用不连续的结构形式，墙面、顶棚、地面与结构连接处加设弹性阻尼垫层;控制室内噪声可在室内的顶棚和墙面上布置强吸声材料，使反射声减弱，最多可降低10dB;对直达声不起作用;隔空气传声:墙的单位面积质量或频率每增加一倍，隔声量增加6dB。,民用建筑隔声设计规范,GBJ118-88,在城市规划中，从功能区的划分、交通道路网的分布、绿化与隔离带的设置、有利地形和建筑物屏蔽的利用，均应符合防噪设计要求。住宅、学校、医院、旅馆等建筑，应远离机场、铁路线、编组站、车站、港口、码头等建筑。,新建小区应尽可能将对噪声不敏感的建筑物排列在小区外围临交通干线上，以形成周边式的声屏障。交通干线不应贯穿小区。注：对噪声不敏感的建筑物系指本身无防噪要求的建筑物，如商业建筑，以及虽有防噪要求，但外围护结构有较好的防噪能力的建筑物，如有空调设备的旅馆。,住宅、学校、医院、旅馆等建筑所在区域内各类有噪声源的建筑附属设施（如锅炉房、水泵房等），其设置