第5章体型设计

第5章室内音质设计

5.1音质评价量

5.2容积确定

5.3体型设计

5.4混响时间设计

5.5典型建筑声学设计要点及案例分析5.3

体型设计

——直接关系到直达声分布；反射声空间和时间分布；是否有声缺陷

一、设计方法

——几何声学法（声线法）大厅堂尺寸远大于波长，主要考虑声反射，故可用几何声学法进行体型设计。

——大大简化分析工作且能够符合实际。几何作图（1）声源配置在演员主要表演区——距大幕线2～3m，离舞台面1.6m。几何作图（2）几何作图（3）几何作图法二、设计原则

——直达声、近次反射声的控制和利用；声扩散和防止音质缺陷。

1、充分利用直达声，以保证直达声到达每个观众

直达声对响度和清晰度有最重要的作用，应尽可能地从体型设计上考虑充分地利用直达声。1）缩短直达声传播距离

●直达声强度随传播距离而衰减——不要把听众席拉得太长——控制纵向长度

●当一层平面听众延伸得太远时，可将部分听众设置在楼座。小于35米1500座以上设一层楼座楼座2500座以上设二层楼座2）避免直达声被遮挡和被听众掠射吸收

●避免直达声被厅堂的柱、栏杆、前排听众所遮挡，以减少高中频声能损失。

●若听众席地面起坡太小，直达声从声源掠过听众的头顶到达后部听众，声能将被大量吸收。因此前后排座位升起应不小于100mm。——起坡起坡3）适应声源的指向性声源所发高频声指向性很强，为保证清晰度和音色的完美，厅堂平面形状应当适应声源指向性。使听众席不超出声源前方140°夹角的范围。——长平面比扁宽平面有利。平面形状

2、争取与控制好近次反射声，以保证其合理分布

——又前次反射声或早期反射声——对于增加直达声的响度和提高清晰度都有重要作用。体型设计应争取和控制近次反射声，可利用几何声学作图法，可检验大厅反射声分布及延迟时间。平面——声线分析1）几何分析剖面——声线分析①矩形平面①矩形平面

特点：规模不大时——因平面较窄，侧墙一次反射声能较均匀地分布大部分观众席。

改进：规模较大时——侧向反射不利，可利用台口（前部侧墙）进行改进（八字形）——钟形平面。2）平面设计——侧墙处理②扇形平面

特点：前区相当部分座位，缺乏来自侧墙的一次反射声，来自后墙的反射声则较多，且弧形后墙易形成声聚焦；

大部分座位靠近舞台布置。多用于剧场等表演性厅堂。

改进：利用顶棚给多数观众席提供一次反射声；侧墙可做成折线形，以调整侧向反射声方向；后墙宜消除声聚焦。声聚焦③六边形平面④椭圆形平面③六边形平面

特点：一次反射声易沿墙反射，厅中部缺一次反射声。

改进：同扇形（改变侧墙倾角）。④圆形或椭圆形平面

特点：一次反射声易沿墙反射，厅中部缺乏一次反射声；弧形墙面易形成声聚焦。

改进：把侧墙做成锯齿形，使反射声达到中前部；后墙宜消除声聚焦。3）剖面设计——顶棚设计——声场分布均匀

①台口：吊顶、墙面做成定向反射面。

——台口附近反射面能把声音反射到观众厅前区

要求：反射面应为厚重、坚硬材料，如钢板网抹灰。尺寸足够大，较小方向尺寸至少大于反射声波长。——如要有效反射200Hz以上声波，宽度不能小于1.7m。

②观众厅中后部：适当扩散处理，或结合造型要求灵活设计，不造成声缺陷即可。

观众厅纵剖面——前区声反射设计观众厅顶棚（纵剖面）形式基本类型平面式锯齿式折线式弧面式扩散体式浮云式浮云反射板适当安装顶棚反射板，通过反射板增加远处座位的声反射，从而有效提高响度大讲堂顶棚设计a——声线作图方案

b——实施的建筑设计剧院顶棚设计北京师范大学音乐厅（顶棚与侧墙设计）

3、争取扩散反射——声场分布均匀室内装饰（柱、灯具、各种凸凹起伏）对声波均有扩散作用。最简单：三角柱体、半圆柱体。

1）尺度与材料①尺度宽度和厚度与声波波长比应满足的要求。

a=220/fb>0.15a（与后面公式一致）②材料：密实

扩散体尺寸如f=100Hz，其有效扩散体尺寸：a大于等于2.2m；

b大于等于0.33m；达到声扩散的途径布置扩散体（不规则）——混响时间长，吸声少不同吸声材料——混响时间短，需较多吸声吸声和反射交替布置——混响时间较长，吸声较少声扩散做法4、消除声缺陷——与体型设计有关1）回声、多重回声（颤动回声）①回声●产生条件：2个条件缺一不可强度和大小大到足以和直达声相比的反射声；时差大于50ms的反射声。●出现部位：舞台、乐池、观众厅前区能听到回声；●产生部位：后墙、后部天花、楼座栏板。

回声产生示意图产生回声部位●消除回声的措施

●

吸声●

扩散●

改变倾角

②颤动回声（多重回声）：一连串回声

●定义：声波在特定界面间的往复反射所产生，声源位于两平行界面间。

声源位于吸声较强的舞台，观众席里又布满观众，不易发生颤动回声。

●出现部位：平行墙面间——声源位于两平行界面间。体育馆建筑、公共空间

——声源与接收点（观众）在同一空间——地面与天花间。

●防止措施：墙夹角大于5°；吸声、扩散。

2）声聚焦：

①定义：凹曲面（如弧形墙面、穹顶）使声场分布不均匀的现象。②出现部位：

弧形墙面、凹顶棚前空间的某个区域。③防止措施：●控制圆弧形半径R与高度h，应使h很大于R；●凹曲面强吸声，通过减弱反射声强度来避免声聚焦；（如空间吸声体）●凹曲面悬挂扩散反射板。

圆形平面、弧形后墙——声聚焦避免

●

吸声●

扩散●

扩散凹曲面顶棚——声聚焦避免

●

吸声●

扩散北京某车间剖面图——屋顶为双曲扁壳结构，由于建筑设计时未考虑声学问题，造成混响时间过长（18.7s）及声聚焦缺陷，致使车间内面对面讲话难以听清，交流不便——不得不投入巨大物力、财力进行声学改造——悬挂空间吸声体。

●

吸声——建筑设计与建筑声学设计是一个问题的两个方面，必须同时考虑，才能获得理想效果。3）声影区

观众席较多的大厅，一般设眺台，以改善大厅后部观众席视觉条件。若眺台下空间过深，则易遮挡来自顶棚的反射声——形成声影区。

（1）出现部位：楼座眺台下部

（2）出现原因：眺台过深

（3）危害：眺台下响度不足

（4）防止措施：控制眺台开口比即开口高度H和深度D的比例；

多功能厅：D≤2H；音乐厅：D≤H

眺台下顶棚应可能向后倾斜，使反射声落到眺台下座席。声影区及改进措施

音乐厅：D≤H多功能厅：D≤2H4）声染色

（1）出现原因：共振频率的简并（重叠）会出现声染色。

（2）出现情况：低频、小房间；而大房间、高频共振频率数目较多，易分布均匀，故可不考虑声染色现象。（3）防止措施：

●改变房间尺寸、比例。——正方体最差

●房间墙面或顶面做成不规则形状。●不规则布置吸声材料。

●布置声扩散构件。

（三）争取扩散反射：声场分布均匀室内装饰（柱子、灯具、各种凹凸起伏）对声波均有扩散作用。最简单：三角柱体、半圆柱体。

1、尺度与材料

1）尺度宽度和厚度与声波波长比应满足的要求。

a=220/fb>0.15a（与后面公式一致）

2）材料：密实

扩散体尺寸如f=100Hz，其有效扩散体尺寸：a大于等于2.2m；

b