建筑声学简述

建筑声学是建筑科技的一个分支，其内容涉及声学、建筑学、结构学等。目前国内开设建筑声学本科专业的只有安徽建筑大学一个。其专业方向为建筑声学设计及噪声控制与评估，其中建筑声学专业主要内容包括室内音质设计，室内声品质改造等；噪声控制与评估包括环境噪声测量、声环境评价等。学校有专业的声学实验室，包括混响室、隔声室、消声室及十二间功能体验室，学科内容丰富。

我国公认的声学鼻祖马大猷先生开创了我国声学的先河，其著名的微穿孔理论被世界所熟知。其所著《噪声与振动控制手册》、《建筑声学设计手册》是声学行业的最早的也是最常用的两本书籍，想了解和学习的同学们可以私信我，电子版的我都有。

建筑声学设计在实际生活十分常见，而且和我们的生活息息相关，比如我经常去的电影院、KTV、大剧院等等，都有建筑声学设计的存在。

建筑声学中一个重要的指标便是混响时间（RT），混响时间的定义为：一稳态声源停止发声后，盛宴及衰减60dB所需要的时间，即T60。混响时间过长，室内声音会余音过多，从而声音会呈现出浑浊不清的现象，混响时间过短，声音会显干涩不圆润、饱满。因此，过长或过短的混响时间都不好，定义一个房间的最为合适的混响时间成为最佳混响时间。

对于不同体积，不同用图的房间混响时间也不一样，比如电影院较录音室要有更长的混响时间，演奏大型交响乐较演奏话剧要有更长的混响时间。

混响时间的长短和室内吸声量有关，一般来说为做声学处理前得房间混响时间一般较长，加装吸声材料后可有效的控制混响时间。吸声材料顾名思义，就是吸收声能的材料，吸声材料：吸声材料按照其作用机理可以分为多孔性吸声材料，共振吸声材料（结构）

（1）、多孔性吸声材料：多孔性吸声材料的内部有许多微小的细孔直通材料表面，或其内部有许多相互贯通的气泡。当声波进入这些细孔后引起这些细孔中的空气柱振动，空气柱与孔壁产生摩擦，从而使声能转化为内能，到达吸声的效果。在评价吸声材料吸声性能时一般使用吸声系数的概念，用α表示。

多孔性吸声材料一般具有以下几个条件：

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。

影响多孔性吸声材料吸声特性的因素：

① 流阻：空气质点通过材料空隙时的阻力。且流阻低的材料，低频吸声性能较差，而高频吸声性能较好；流阻高的材料中低频吸声性能有所提高，但高频吸声性能会明显下降。

② 孔隙率：材料内部空气体积与材料总体积的比。对于吸声材料来说，应有较大的孔隙率，一般应在70%以上，多数达到90%。

③厚度：材料的厚度对其吸声系能有关键性的影响：

a)当材料较薄时，增加厚度，材料的低频吸声性能将有较大的提高，但对于高频的吸声性能则影响较小，如图（a）所示；

b)当厚度增加到一定程度时，再增加材料的厚度，吸声系数的增加量将逐步减少，如图（b）所示；

c)多孔性吸声材料的第一共振频率近似于吸声材料的厚度成反比，即：f_0 d=常数；

d)密度：单位体积材料的质量一般用K来表示。在常用的多孔性吸声材料中，达到其最佳吸声性能时的密度：超细棉的密度为10~20K，玻璃棉板的密度为40~60K，岩棉密度的密度为150~200K。

（2）、共振吸声材料（结构）：当吸声结构的固有频率与声波的频率一致时，由于共振作用，声波激发吸声结构产生振动，并使其振幅达到最大，从而消耗声能量，达到吸声的效果。

共振吸声材料和结构主要有薄板共振结构、亥姆霍兹共振吸声器、穿孔吸声结构等。

① 薄板共振吸声结构：在实际工程应用当中，将具有一定厚度的刚性板固定在龙骨上，让其与装饰部位形成一个封闭的腔体，如图所示。当声波的频率与薄板的频率一致时，薄板在声压交变的压力下产生振动，从而消耗声能，达到吸声的目的。

③ 穿孔吸声板：穿孔共振吸声板时单个亥姆赫兹共振器的并联组合。它的吸声特性取决于板厚、孔径、板的穿孔率、板后的空腔厚度以及空腔内填充的材料等因素。

u穿孔共振吸声结构的吸声特性与单个共振器相似，在共振频率附近有一个吸声峰值，为了增加吸声频带的宽度和吸声系数，可以在穿孔板后的空腔内填充多孔性吸声材料，且多孔性吸声材料应紧贴穿孔板安装。

u穿孔吸声板按其所使用的材料的种类不同可以分为：金属穿孔吸声板，木质穿孔吸声板及穿孔水泥基吸声板（包括FC板）。

金属穿孔吸声板

1、外形与基本规格：金属穿孔板是在实际工程中应用最为广泛的装修材料之一，可用于吊顶和墙面的装修，声屏障等。金属板材一般使用铝板和镀锌钢板。

2、吸声性能：在实际应用当中一般将穿孔板与多孔性吸声材料复合使用以增加其吸声频带宽度。且在安装时需在金属板后面粘贴一层无纺布，在安装金属板后留有一定厚度的空腔以增加对低频的吸收能力。

木质穿孔吸声板

1、外形与基本规格：木质穿孔吸声板基本材料为15mm或18mm后的防潮中密度板，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。木质吸声板的开孔一般分为两层，上层为小的圆孔或缝隙，下面一层为大的圆孔。

2、吸声性能：木质吸声板在出厂时一般都粘附一层无纺吸声布，只要安装时在其后有一定厚度的空腔，就可以单独作为吸声材料适用，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。

穿孔FC板

1、外形与基本规格：FC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FC板多用于隔声，如隔墙、吊顶等。穿孔FC板一般厚度为4mm，有圆孔和狭缝两种形式，可以形成一定形状的图案。

2、吸声性能：穿孔FC板在作为吸声材料时，其开孔率一般要求大于15%，其吸声性能主要取决于板后的空腔及填充的多孔性吸声材料的吸声特性，当开孔率相对较小时（8%~15%），整个结构的中低频会有一定程度的增加，但其高频吸声性能将会有所下降。当开孔率很低时，吸声结构将出现共振吸声的特性。

特殊吸声结构：

1、吸声尖劈：吸声尖劈是一种特殊的吸声体，如图（a）所示，在设计频带范围内要求对所有入射声波进行全部吸收。其吸声机理是运用阻抗过度的原理，当声波入射到尖劈上时，材料的声阻抗与空气的声阻抗能够良好的匹配，从而获得高效的吸收。

2、微穿孔板：所谓微穿孔板吸声结构，就是在厚度小于1mm的薄板上，穿孔径小于1mm，穿孔率约为1%~3%的微孔板，如图（b）所示。在经过结构设计后可以得到很好的中低频吸声效果。