11.1 建筑声学基本知识-2009版.ppt
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1、第三篇 建筑声学,第11章 建筑声学基本知识,教学时数:2学时教学目的与要求:要求学生掌握声学建筑的发展历史,掌握建筑声学的基本知识,掌握声音的计量单位,了解人的听觉特点。教学重点:建筑声学的特点,计量单位,听觉特点。教学难点:计量单位,听觉特点。本章主要阅读文献资料(要求有3本或3篇以上):1、柳孝图 著建筑物理,中国建筑工业出版社,2000年6月版 2、刘加平 编建筑物理,中国建筑工业出版社,2000年12月版 3、秦佑国王炳麟编建筑声环境(第二版),清华大学出版社1999.8版,引言 一、建筑设计与声学设计的关系:相辅相成:,首先,为了满足声学的新的特殊要求-建筑师创造新颖的方案,从而得
2、到卓越的建筑造型和音质效果;,其次,原先建筑的声学效果不佳-通过声学家的改造而突破困境。例:皮尔斯学校体育馆,专家讲评 马大猷院士:一座厅堂要达到良好的音质效果,需要水平高的建筑师和声学家的密切配合,并创造性的发挥水平。建筑师要懂得一些声学并尊重声学家,声学家要懂一些建筑并尊重建筑师。,建筑声学 研究与建筑环境有关的声学问题的科学:它的基本任务是研究室内声波传输的物理条件和声学处理方法,以保证室内具有良好的听闻条件以及在何种因素下,可产生最理想的音乐状态。研究控制建筑内部和外部一定空间内的噪声干扰和危害。即:厅堂音质设计 建筑环境噪声控制,宋的“勾栏”,著作:礼仪大射仪:西周,通过乐队的合理排
3、列达到良好效果.列子:能吸声的帏帐,余音绕梁,能反射的围墙.栏杆.后汉书:(缇室)律吕学,1、中国:殷代的“宛丘”,二、观演建筑的形成与演变:,汉代的“观坛”,隋唐的”戏场”,明清的以庭院围廊环绕戏台为基本形式,建于1737年意大利那不勒斯的圣卡洛剧场(标志演员与乐队的分离),中世纪的教堂,后期还有会议室,20世纪,现代声学的建立(建成于1900年的美国波士顿音乐厅,世界上第一个经过计算的音乐厅).赛宾公式的提出使厅堂声学从原来的推测领域解放出来,成为工程科学中的一门系统分支学科.,文艺复兴时期的旅馆庭院式剧场(例:建于公元1600年的英国的环球剧场),19世纪开始对新型观众厅进行探讨(建于1
4、876年德国的费斯特施皮尔剧场,采用扇形观众厅平面),2、西方:公元前7世纪古希腊的露天剧场(例:建于公元前350年的埃比道拉斯剧场),建于1618年意大利帕尔马的法内斯剧场(标志着剧院形式完成了向箱形舞台的演进过程),二、观演建筑的形成与演变:,古罗马圆形剧场(例:建于公元50年的马奥郎日剧场),三、现代建筑声学的发展过程:1、1895年赛宾开始研究“混响”(哈佛大学的Fogg艺术博物馆礼堂1900年的波士顿音乐厅)。,2、二次大战后:哈斯效应、早期声与混响声的声能比、清晰度、重心时间、侧向反射声的作用、双耳效应等.电声系统延长RT、声学建筑的造型变化;,3、20世纪70年代:声场计算机数字
5、仿真技术;多功能厅,4、20世纪末至今:对人听觉的生理、心理机制的研究,到20世纪30年代,努特生的建筑声学和莫尔斯的振动与声的发表,标志着建筑声学已初步形成一门学科。二战后到60年代,以建筑声学理论来指导建筑设计中的声学设计取得了巨大的成功。依林混响公式、声学缩尺模型、室内波动声学;,第3.1章 声音的基本知识,1 声音与声波的基本概念 一、声音、声源、声波 1、声音:人耳所感觉到的弹性介质中的振动或压力的迅速而微小的起伏变化。,2、声源:振动的物体。(点声源、线声源、面声源),3、声波:振动在介质中的传播。声源产生振动时,迫使其周围的空气质点往复移动,使空气中产生在大气压力上附加的交变压力
6、,这一压力波成为声波。弹性介质中传播的压力、应力、质点位移、质点速度的变化或几种变化的综合。note:声音传播需要传声介质。空气压力的起伏变化非常小。,二、波阵面、波长、声速,1、声场:有声波存在的空间。2、波阵面:在某一时刻,声波到达的各点的包迹面。3、球面波:波阵面为同心球面的波。(点声源)4、柱面波:波阵面为同轴柱面的波。(线声源)5、平面波:波阵面为与传播方向垂直的平行平面的波。(面声源),6、声 速:声波在传声介质中的传播速度。用C来表示,单位m/s。note:声速是振动状态传播的速度。声速与振源无关,与介质特性有关。固体中最快。声速与温度有关,7、波长,周期T,频率f:8、人耳所能
7、感受到的声波在2020000Hz之间。低频125250Hz 中频5001000Hz 高频20004000Hz 超声波、次声波 频率在1004000Hz之间的声音波长在3.4m8.5cm,三、惠更斯原理:,1、声线:声波的传播路径,且与波阵面垂直。2、原理:在任一时刻,波阵面上的各点都可看成一个 发射子波的新波源。3、利用它可以解释声源的衍射、反射等。,2 声波的特征,一、声源的指向性:1、声源尺度比波长小得多时,可看成点声源,能量呈球状分布。2、声源尺度与波长比差不多或更大时,能量有方向性,呈不均匀分布。例:100 Hz3.4 m 10000Hz3.4 cm 3、频率越低,声源方向性越弱;频率
8、越高,声源方向性越强。,二、声波的频率:1、纯音、复音、基音、基频、谐音、谐频。2、声调(音调)pitch tone:取决于频率、声压级、及其组成部分,听觉区别声音高低的属性,根据它可以把声音排列成从高到底的顺序。如,音阶;单位:mel(美)3、音色(音品)timbre:听觉区别具有同样响度和音调的两个声音所以不同的属性。反映复合声的特征,主要由频谱决定。4、频谱:把声音按频率大小依次排列起来而得到的图称为频谱。分为线状谱(乐音),连续谱(噪音),混合谱。(见后图),三、声波的衍射、反射、扩散、透射与吸收,1、声波的反射:符合反射定律 反射后声波特性不变 凹曲面聚焦 凸曲面扩散,三、声波的衍射
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