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| 建築聲學 |
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建築聲學是研究建築中聲學環境問題的科學。它主要研究室內音質和建築環境的噪聲控制。
基本內容
中文名：建築聲學
學 科：是建築物理的組成部分
簡 介：建築聲學是研究建築環境中聲音的傳播，聲音的評價和控制的學科
概況
建築聲學是研究建築環境中聲音的傳播，聲音的評價和控制的學科，是 建築物理的組成部分。
歷史起源
有關建築聲學的記載最早見於公元前一世紀，羅馬建築師維特魯威所寫的《建築十書》。書中記述了古希 臘劇場中的音響調節方法，如利用共鳴缸和反射面以增加演出的音量等。當時也曾使用吸收低頻聲的共振器，用以改善劇場的聲音效果。
15～17世紀，歐洲修建的一些劇院，大多有環形包廂和排列至接近頂棚的台階式座位，同時由於聽眾和衣着對聲能的吸收，以及建築物內部繁複的凹凸裝飾對聲音的散射作用，使混響時間適中，聲場分布也比較均勻。劇場或其他建築物的這種設計，當初可能只求解決視線問題，但無意中卻取得了較好的聽聞效果。
16世紀，中國建成著名的北京天壇皇穹宇，建有直徑65米的回音壁，可使微弱的聲音沿壁傳播一二百米。在皇穹宇的台階前，還有可以聽到幾次回聲的三音石。
18～19世紀，自然科學的發展推動了理論聲學的發展。到19世紀末，古典理論聲學發展到最高峰。20世紀初，美國 賽賓提出了著名的混響理論，使建築聲學進入力學範疇。從20年代開始，由於電子管的出現和放大器的應用，使非常微小的聲學量的測量得以實現，這就為現代建築聲學的進一步發展開闢了道路。
基本任務
研究室內聲波傳輸的物理條件和聲學處理方法，以保證室內具有良好聽聞條件；研究控制建築物內部和外部一定空間內的噪聲干擾和危害。
研究方法
室內聲學的研究方法有幾何聲學方法、統計聲學方法和波動聲學方法。
當室內幾何尺寸比聲波波長大得多時，可用幾何聲學方法研究早期反射聲分布以加強直達聲，提高聲場的均勻性，避免音質缺陷；統計聲學方法是從能量的角度，研究在連續聲源激發下聲能密度的增長、穩定和衰減過程(即混響過程)，並給混響時間以確切的定義，使主觀評價標準和聲學客觀量結合起來，為室內聲學設計提供科學依據；當室內幾何尺寸與聲波波長可比時，易出現共振現象，可用波動聲學方法研究室內聲的簡正振動方式和產生條件，以提高小空間內聲場的均勻性和頻譜特性。
研究對象
吸聲材料的組合布置和設計適當的反射面，以合理地組織近次反射聲等。
聲學設計要考慮到兩個方面，一方面要加強聲音傳播途徑中有效的聲反射，使聲能在建築空間內均勻分布和擴散，如在廳堂音質設計中應保證各處觀眾席都有適當的響度。另一方面要採用各種吸聲材料和吸聲結構，以控制混響時間和規定的頻率特性，防止回聲和聲能集中等現象。設計階段要進行聲學模型試驗，預測所採取的聲學措施的效果。
還要考慮室內聲場聲學參數與主觀聽聞效果的關係，即音質的主觀評價。可以說確定室內音質的好壞，建築聲學測量作為研究。探索聲學參數與聽眾主觀感覺的相關性，以及室內聲信號主觀感覺與室內音質標準相互關係的手段，也是室內聲學的一個重要內容。
在大型廳堂建築中，往往採用電聲設備以增強自然聲和提高直達聲的均勻程度，還可以在電路中採用人工延遲、人工混響等措施以提高音質效果。室內擴聲是大型廳堂音質設計必不可少的一個方面，因此，現代擴聲技術已成為室內聲學的一個組成部分。
噪聲干擾，除與噪聲強度有關外，還與噪聲的頻譜持續時間、重複出現次數以及人的聽覺特性、心理、生理等因素有關。控制噪聲就是按照實際需要和可能，將噪聲控制在某一適當範圍內，其所容許的最高噪聲標準稱為容許噪聲級，即噪聲容許標準。
噪聲按傳播途徑可分為兩種：一是由空氣傳描的噪聲，空氣聲會傳播過程的衰減和設置隔牆而大大減弱；固體聲由於建築材料對聲能的衰減作用很小，可傳播得較遠，通常採用分離式構件或彈性聯接等措施來減弱其傳播。
應用
建築物空氣聲 隔聲的能力取決於牆或間壁(隔斷)的隔聲量。
直接對樓廠房間造成噪聲干擾。
在機械設備下面設置隔振器，以減弱振動，是建築設備隔振的主要措施。隔振器已由逐個設計發展成為定型產品。
研究內容
在中世紀，歐洲教堂採用大的內部空間和吸聲係數低的牆面，以產生長混響聲，造成神秘的宗教氣氛。
建築聲學的基本任務是研究室內聲波傳輸的物理條件和聲學處理方法。因此，現代建築聲學可分為 室內聲學和 建築環境噪聲控制兩個研究領域。
室內聲學
當室內幾何尺寸比聲波波長大得多時，可用幾何聲學方法研究早期反射聲分布，以加強直達聲，提高聲場的均勻性，避免音質缺陷。統計聲學方法是從能量的角度研究在連續聲源激發下聲能密度的增長、穩定和衰減過程（即混響過程），並給混響時間以確切的定義，使主觀評價標準和聲學客觀量結合起來，為室內聲學設計提供科學依據。當室內幾何尺寸與聲波波長可比時，易出現共振現象，可用波動聲學方法研究室內聲的簡正振動方式和產生條件，以提高小空間內聲場的均勻性和頻譜特性。室內聲學設計內容包括體型和容積的選擇，最佳混響時間及其頻率特性的選擇和確定，吸聲材料的組合布置和設計適當的反射面以合理地組織近次反射聲等。聲學設計要考慮到兩個方面。一方面要加強聲音傳播途徑中有效的聲反射，使聲能在建築空間內均勻分布和擴散，如在 廳堂音質設計中應保證各處觀眾席都有適當的響度。另一方面要採用各種 吸聲材料和吸聲結構，以控制混響時間和規定的頻率特性，防止回聲和聲能集中等現象。設計階段要進行聲學模型試驗，預測所採取的聲學措施的效果。
處理室內音質一方面要了解室內空間體型、所選用的材料對聲場的影響。另一方面要考慮室內聲場聲學參數與主觀聽聞效果的關係，即音質的主觀評價。可以說，確定室內音質的好壞，最終還在於聽眾的主觀感受。由於聽眾的個人感受和鑑賞力的不同，在主觀評價方面的非一致性是這門學科的特點之一；因此， 建築聲學測量作為研究、探索聲學參數與聽眾主觀感覺的相關性和室內聲信號主觀感覺與室內音質標準相互關係的手段，也是室內聲學的一個重要內容。 在大型廳堂建築中，往往採用電聲設備以增強自然聲和提高直達聲的均勻程度，還可以在電路中採用人工延遲、人工混響等措施以提高音質效果。 室內擴聲是大型廳堂音質設計必不可少的一個方面，因此，現代擴聲技術已成為室內聲學的一個組成部分。
建築環境噪聲控制
即使有良好的室內音質設計，如果受到噪聲的嚴重干擾，也將難以獲得良好的室內聽聞條件。為了保證建築物的使用功能，保證人們正常生活和工作條件，也必須減弱噪聲的影響。因此，控制建築環境噪聲，保證建築物內部達到一定的安靜標準，是建築聲學的另一個重要方面。 噪聲干擾，除與噪聲強度有關外，還與噪聲的頻譜、持續時間、重複出現次數以及人的聽覺特性、心理、生理等因素有關。控制噪聲就是按照實際需要和可能，將噪聲控制在某一適當範圍內。這一範圍所容許的最高噪聲標準稱為容許噪聲級即噪聲容許標準。對於不同用途的建築物，有不同建築噪聲容許標準：如對工業建築主要是為保護人體健康而制定的衛生標準；而對學習和生活環境則要保證達到一定的安靜標準。 在噪聲控制中，首先要降低噪聲源的聲輻射強度，其次是控制噪聲的傳播，再次是採取個人防護措施。在城市規劃和建築布局上要有合理的安排。一般按照各類建築對安靜程度的要求，劃分區域並布置道路網，使要求安靜的建築物，如住宅、文教區遠離喧鬧的工廠區或交通幹線，避免交通流量大的街道和高速公路穿過住宅區，這是控制城市噪聲的基本措施。在各分區內各單體建築物中，同樣需要從控制噪聲的角度，對有不同安靜程度要求的建築群和各個房間分別進行合理的安排和布局（見 建築物隔聲）。
噪聲按傳播途徑可分為兩種：一是由空氣傳播的噪聲，即空氣聲；一是由建築結構傳播的機械振動所輻射的噪聲，即固體聲。空氣聲因傳播過程的衰減和設置隔牆而大大減弱；固體聲由於建築材料對聲能的衰減作用很小，可傳播得較遠，通常採用分離式構件或彈性聯接等技術措施來減弱其傳播。 建築物 空氣聲隔聲的能力取決於牆或間壁（隔斷）的隔聲量。基本定律是質量定律，即牆或間壁的隔聲量與它的面密度的對數成正比。現代建築由於廣泛採用輕質材料和輕型結構，減弱了對空氣聲隔聲的能力，因此又發展出雙層牆體結構和多層複合牆板，以滿足隔聲的要求。 在建築物中實現 固體聲隔聲，相對地說要困難些。採用一般的隔振方法，如採用不連續結構，施工比較複雜，對於要求有高度整體性的現代建築尤其是這樣。人在樓板上走動或移動物件時產生撞擊聲，直接對樓下房間造成噪聲干擾。可用標準打擊器撞擊樓板，在樓下測定聲壓級值。聲壓級值越大，表示樓板隔絕撞擊聲的性能越差。控制樓板撞擊聲的主要方法是在樓板面層上或地面板與承重樓板之間設置彈性層，特別是在樓板上鋪設彈性面層，是隔絕撞擊聲的簡便有效的措施。
在工業建築物中，隔聲間或隔聲罩已成為廣泛採用的降低設備噪聲的手段。建築物的通風空調設備會產生空氣動力噪聲。在氣流通道上設置消聲器是防止空氣噪聲的措施。工程上採用的消聲器，根據消聲原理大致可分為阻性、抗性或阻抗複合等類型。許多國家的消聲器已發展成為商品化的消聲器系列。（見通風空調系統的噪聲控制）在機械設備下面設置隔振器，以減弱振動，是 建築設備隔振的主要措施。，隔振器已由逐個設計發展成為定型產品。
探索展望
室內音質問題不論是主觀方面還是 客觀方面都還沒有完全解決。混響過程在室內聲學各方面都起着重要作用，它又是判斷各類房間音質時爭論最少的評價標準。但經典的混響 時間公式有局限性，因此混響過程的研究工作仍在進行，如研究聲信號特性，分析室內聲反射產生的基本信號的延遲重複以提高不同風格 節目的演出效果，探索室內聲信號的 主觀感覺和房間音質標準之間的關係，研究室內聲音傳播的計算機模擬，用電聲 技術特別是用立體聲混響系統來控制室內音樂的音質等。
由於室內聲學同 建築空間的體積、形狀和室內表面處理都有密切關係，因此室內聲學設計必須從建築的觀點確定方案。取得良好的聲學功能和建築藝術的高度統一的效果，這是科學家和建築師進行合作的共同目標。改善建築物的聲環境，必須加強基礎研究、技術措施和組織管理措施，雖然重點應放在聲源上，但是改變聲源往往較為困難甚至不可能，因此要更多地注意傳播途徑和接收條件。各種控制技術都涉及經濟問題，因此必須同有關的各種專業合作進行綜合研究，以獲得最佳的技術效果和 經濟效益。
建築聲學作為建築技術學科的一個分支，在當下越來越收到人們的重視。建築聲學之所以受到重視與其研究的內容有重大的關係，建築聲學主要研究室內音質和建築環境的噪聲控制，通俗的說一方面要研究在室內如何保證一個很好的聲響效果，另一方面要求降低和控制噪音。[1]