第3.2章 建筑吸声 扩散反射 建筑隔声
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3.2.1建筑吸声
薄板吸声结构： • 1、原理：
薄板结构在声波的作用下本身产生振动，振动时板变形并与龙骨 摩擦损耗，消耗声能。
• 2、吸声特点：
存在共振峰，当声波频率与板的振动频率相吻合时发生共振，消 耗声能最多；共振峰在低频范围，对低频有较好的吸声特性。
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3.2.1建筑吸声
§其他吸声结构 • 空间吸声结构
◎ 空间吸声体常用穿孔板（金属板、网板、织物等）做成各 种形状的外壳，再将玻璃棉等一类多孔吸声材料填入。 ◎ 这种预制的单个的吸声单元常吊挂在顶棚下面 ◎ 特点：
① 有效吸声面大； ② 主要吸中高频； ③ 安装使用方便。
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3.2.1建筑吸声
• 材料密度的影响： 在一定条件下、增大密度可以改善低中频的吸声 性能；不同的材料存在不同的 最佳密度值
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3.2.1建筑吸声
• 材料后部空腔的影响： 在材料后面设有一定空腔（空气层），其作用相当于加大 材料的有效厚度。
◎ 使用要点： ①放置在声能密度最大处，声聚焦处 ②当墙面无法布置吸声材料时常使用。 ③用于象体育馆那样的大空间控制混响 时间和音质缺陷，非常有效
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3.2.1建筑吸声
§其他吸声结构 • 吸声尖劈
◎ 吸声系数为0.99的最低频率称为截止频率， 用以表示尖劈的吸声特性 ◎ 截止频率与使用的多孔材料品种及尖劈的 形状、尺寸有关
亥姆霍兹共振器共频率：
式中 C——声速，一般取34000cm/s S—— 颈口面积(cm2) V——空腔容积(cm3) t——细颈深度(cm) ——开口末端修正量 (cm) 。因为颈部空气柱两端附近的 空气也参加振动，因此需对t加以修正，对于直径为d的圆孔，
=0.8d
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3.2.1建筑吸声
§共振吸声结构 • 穿孔板吸声结构
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3.2.1建筑吸声
§共振吸声结构 • 穿孔板吸声结构
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3.2.1建筑吸声
§共振吸声结构 • 穿孔板吸声结构
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◎第一类为多孔吸声材料，包括纤维材料、颗粒材料及泡沫材料
◎第二类为共振吸声结构，包括单个共振器、穿孔板共振吸声结构、薄
膜共振吸声结构 ◎第三类为特殊吸声结构，包括空间吸声体、吸声尖劈等
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3.2.1建筑吸声
§多孔吸声材料 • 吸声机理
◎多孔材料中有许多微小间隙和连续气泡。当声波入射到多孔材料时， 引起小孔或间隙中空气的振动；由于摩擦和空气的粘滞阻力，使空气
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3.2.2扩散反射
MLS声扩散墙面
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3.2.2扩散反射
§二次剩余扩散体（QRD） • 德国学者于1979年设计的按特定序列、用隔板分隔的不同 深度凹槽组合的墙 • QRD不同的槽深有声阻差异，利用其反射声波之间的衍射 效应，在相当宽的频率范围提供声波的扩散反射 • 这是共振管吸声器组合的一种特殊类型 • 凹槽深度按下式决定
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3.2.3建筑隔声
§声波在建筑围护结构中的传播途径 声波在围护结构中的传播,三种传播途径： • a. 通过空气直接传播； • b. 由围护结构的振动传播（由空气—围护结构—空 气的传播）； • c. 由机械设备的作用（固体撞击、机器运转）使围 护结构产生振动而产生声音，并通过建筑结构传播。 声音在空气中的传播，称为空气声——前两种方式； 围护结构直接受到撞击而发声，称为固体声。 两种声音的传播方式不同，控制的方法也有区别。
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3.2.1建筑吸声
§吸声材料选用 • 在吸声降噪等噪声控制工程中，常按吸声材料（构造）的 降噪系数（Noise Reduction Coefficient，简写为NRC） 对其声性能分级
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3.2.2扩散反射
§扩散体
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3.2.3建筑隔声
声波在建筑物中的传播途径 控制空气噪声和固体噪声需用不同方法
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3.2.3建筑隔声
§透射系数和隔声量
1. 透射系数
E E0
R 10 lg 1
2. 隔声量

S1 1 S 2 2 Sn 3 ( , 10 R /10 ) S1 S2 S n
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3.2.1建筑吸声
• 材料厚度的影响：
一般而言、厚度增加，低频的吸声效果提高，高频影响不大。
• 几种多孔材料的厚度：
玻璃棉、矿棉和岩棉 50——100 mm 吸声阻燃泡沫塑料 20——50 mm 矿棉吸声板 12——25 mm 纤维板 13——20 mm 阻燃化纤毯和阻燃织物 3 —— 10 mm 毛毡
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3.2.1建筑吸声
§共振吸声结构 • 穿孔板吸声结构
◎ 如果把穿孔板用作顶棚的吊顶，这时板背后的空气层厚度很大， 其共振频率可按下式作近似计算：
• 金属微穿孔板吸声结构
◎ 微穿孔板孔的大小和间距决 定最大的吸声系数，板的构 造和它与墙面的距离（即背 后空气层的厚度）决定吸声 的频率范围
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3.2.4 墙体、门、窗及屋顶隔声
§单层匀质实墙 • 单层墙的隔声理论
单层均质墙对空 气声的隔声能力 与声音的频率、 劲度、阻尼、质 量等因素有关。
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3.2.4 墙体、门、窗及屋顶隔声
§单层匀质实墙 • 单层墙的隔声理论 1 劲度控制区 如图中I区所示，从低端开始构件隔声量的大小受劲度控 制，并与构件本身的劲度成正比，在这一劲度区内，构件的 隔声量随频率的增加而下降。 当声频频率继续增高，隔声进入了共振区，即构件的固有 振动频率和入射声频率相同而发生共振，在共振区内，隔声 量出现最小值。 在共振区有一系列的共振频率，其中影响最大的是第一共 振频率(用f0表示)，设计应使共振频率区的范围尽量窄。 在一般建筑构件中，共振基频f0 很低，常在(5—20)Hz左 右。
• 例：胶合板（10mm）、硬质纤维板、石膏板、金属板等。 薄膜吸声结构——上例中薄板用不透气软质膜状材料替代，对低频也
有较好的吸 声特性。
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3.2.1建筑吸声
§共振吸声结构
• 赫姆霍兹共振器
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3.2.1建筑吸声
• 计算公式：
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3.2.1建筑吸声
§共振吸声结构 • 穿孔板吸声结构
1、构造特点： 由 各种穿孔的薄板与他们背后的空气层组成。它可看成由多 个赫姆霍兹共振腔组成。 2、 吸声频率特点： 存在共振峰，在共振峰附近吸声量最大。 一般吸收中频，与 多孔材料结合使用吸收中高频，背后留大空腔还能吸收低频。 3、影响吸声特性的因素：板厚、孔径、穿孔率、空腔深度、板 后是否填多孔材料。 例：铝穿孔板、石膏穿孔板、高压水泥冲孔板等
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3.2.3建筑隔声
§直接投射与侧向透射 • 各种建筑部件所起作用的大小取决于它们的重量、位置、 刚度以及各部件之间的连接方法等
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3.2.4 墙体、门、窗及屋顶隔声
§单层匀质实墙 • 墙体受到声波激发所引起的振动与其惯性即质量有关， 墙体的单位面积重量愈大，透射的声能愈少，这就是通 常所说的“质量定律” • 这个规律并不完全正确，因为墙体出现的吻合效应、共 振等现象将改变其隔声特性
质点的动能不断转化为热能。此外，
小孔中空气与孔壁之间还不断发 生热交换，这些都使一部分声能 因转化为热能而被吸收 ◎多孔材料的吸声频响特性：中 高频吸声较大，低频吸声较小
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3.2.1建筑吸声
§多孔吸声材料 • 影响吸声频响特性的因素
◎ 空气阻力 ◎ 孔隙率 ◎ 材料的厚度 ◎ 材料的密度 ◎ 材料背后的条件 ◎ 饰面的影响 ◎ 声波的频率和入射条件 ◎ 吸湿、吸水的影响
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3.2.1建筑吸声
§其他吸声结构 • 可变吸声结构
◎ 可变的吸声构造 可以用来调节室内 的混响情况
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3.2.1建筑吸声
§其他吸声结构 • 人和家具 • 空气吸收 • 开口的吸收 注意:选用吸声材料从声学的角度应考虑吸 声材料类型、 构造方法（材料厚度、空腔 厚度、龙骨间距等）、吸声频率特性、面层 材料等因素。
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3.2.2扩散反射
§二次剩余扩散体（QRD） • 设计步骤：
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3.2.3建筑隔声
§空气传声 • 经由空气直接传播 • 经由围护结构的振动传播
§固体传声 • 固体传声是围护结构受到直接的撞 击或振动作用而发声 • 固体声直接通过围护结构传播，并 从某些建筑部件如墙体、楼板等再 辐射出来，最后仍作为空气声传至 人耳