第5章體型設計

第5章室內(nèi)音質(zhì)設計

5.1音質(zhì)評價量

5.2容積確定

5.3體型設計

5.4混響時間設計

5.5典型建筑聲學設計要點及案例分析5.3

體型設計

——直接關系到直達聲分布；反射聲空間和時間分布；是否有聲缺陷

一、設計方法

——幾何聲學法（聲線法）大廳堂尺寸遠大于波長，主要考慮聲反射，故可用幾何聲學法進行體型設計。

——大大簡化分析工作且能夠符合實際。幾何作圖（1）聲源配置在演員主要表演區(qū)——距大幕線2～3m，離舞臺面1.6m。幾何作圖（2）幾何作圖（3）幾何作圖法二、設計原則

——直達聲、近次反射聲的控制和利用；聲擴散和防止音質(zhì)缺陷。

1、充分利用直達聲，以保證直達聲到達每個觀眾

直達聲對響度和清晰度有最重要的作用，應盡可能地從體型設計上考慮充分地利用直達聲。1）縮短直達聲傳播距離

●直達聲強度隨傳播距離而衰減——不要把聽眾席拉得太長——控制縱向長度

●當一層平面聽眾延伸得太遠時，可將部分聽眾設置在樓座。小于35米1500座以上設一層樓座樓座2500座以上設二層樓座2）避免直達聲被遮擋和被聽眾掠射吸收

●避免直達聲被廳堂的柱、欄桿、前排聽眾所遮擋，以減少高中頻聲能損失。

●若聽眾席地面起坡太小，直達聲從聲源掠過聽眾的頭頂?shù)竭_后部聽眾，聲能將被大量吸收。因此前后排座位升起應不小于100mm?！鹌缕鹌?）適應聲源的指向性聲源所發(fā)高頻聲指向性很強，為保證清晰度和音色的完美，廳堂平面形狀應當適應聲源指向性。使聽眾席不超出聲源前方140°夾角的范圍。——長平面比扁寬平面有利。平面形狀

2、爭取與控制好近次反射聲，以保證其合理分布

——又前次反射聲或早期反射聲——對于增加直達聲的響度和提高清晰度都有重要作用。體型設計應爭取和控制近次反射聲，可利用幾何聲學作圖法，可檢驗大廳反射聲分布及延遲時間。平面——聲線分析1）幾何分析剖面——聲線分析①矩形平面①矩形平面

特點：規(guī)模不大時——因平面較窄，側(cè)墻一次反射聲能較均勻地分布大部分觀眾席。

改進：規(guī)模較大時——側(cè)向反射不利，可利用臺口（前部側(cè)墻）進行改進（八字形）——鐘形平面。2）平面設計——側(cè)墻處理②扇形平面

特點：前區(qū)相當部分座位，缺乏來自側(cè)墻的一次反射聲，來自后墻的反射聲則較多，且弧形后墻易形成聲聚焦；

大部分座位靠近舞臺布置。多用于劇場等表演性廳堂。

改進：利用頂棚給多數(shù)觀眾席提供一次反射聲；側(cè)墻可做成折線形，以調(diào)整側(cè)向反射聲方向；后墻宜消除聲聚焦。聲聚焦③六邊形平面④橢圓形平面③六邊形平面

特點：一次反射聲易沿墻反射，廳中部缺一次反射聲。

改進：同扇形（改變側(cè)墻傾角）。④圓形或橢圓形平面

特點：一次反射聲易沿墻反射，廳中部缺乏一次反射聲；弧形墻面易形成聲聚焦。

改進：把側(cè)墻做成鋸齒形，使反射聲達到中前部；后墻宜消除聲聚焦。3）剖面設計——頂棚設計——聲場分布均勻

①臺口：吊頂、墻面做成定向反射面。

——臺口附近反射面能把聲音反射到觀眾廳前區(qū)

要求：反射面應為厚重、堅硬材料，如鋼板網(wǎng)抹灰。尺寸足夠大，較小方向尺寸至少大于反射聲波長。——如要有效反射200Hz以上聲波，寬度不能小于1.7m。

②觀眾廳中后部：適當擴散處理，或結(jié)合造型要求靈活設計，不造成聲缺陷即可。

觀眾廳縱剖面——前區(qū)聲反射設計觀眾廳頂棚（縱剖面）形式基本類型平面式鋸齒式折線式弧面式擴散體式浮云式浮云反射板適當安裝頂棚反射板，通過反射板增加遠處座位的聲反射，從而有效提高響度大講堂頂棚設計a——聲線作圖方案

b——實施的建筑設計劇院頂棚設計北京師范大學音樂廳（頂棚與側(cè)墻設計）

3、爭取擴散反射——聲場分布均勻室內(nèi)裝飾（柱、燈具、各種凸凹起伏）對聲波均有擴散作用。最簡單：三角柱體、半圓柱體。

1）尺度與材料①尺度寬度和厚度與聲波波長比應滿足的要求。

a=220/fb>0.15a（與后面公式一致）②材料：密實

擴散體尺寸如f=100Hz，其有效擴散體尺寸：a大于等于2.2m；

b大于等于0.33m；達到聲擴散的途徑布置擴散體（不規(guī)則）——混響時間長，吸聲少不同吸聲材料——混響時間短，需較多吸聲吸聲和反射交替布置——混響時間較長，吸聲較少聲擴散做法4、消除聲缺陷——與體型設計有關1）回聲、多重回聲（顫動回聲）①回聲●產(chǎn)生條件：2個條件缺一不可強度和大小大到足以和直達聲相比的反射聲；時差大于50ms的反射聲?！癯霈F(xiàn)部位：舞臺、樂池、觀眾廳前區(qū)能聽到回聲；●產(chǎn)生部位：后墻、后部天花、樓座欄板。

回聲產(chǎn)生示意圖產(chǎn)生回聲部位●消除回聲的措施

●

吸聲●

擴散●

改變傾角

②顫動回聲（多重回聲）：一連串回聲

●定義：聲波在特定界面間的往復反射所產(chǎn)生，聲源位于兩平行界面間。

聲源位于吸聲較強的舞臺，觀眾席里又布滿觀眾，不易發(fā)生顫動回聲。

●出現(xiàn)部位：平行墻面間——聲源位于兩平行界面間。體育館建筑、公共空間

——聲源與接收點（觀眾）在同一空間——地面與天花間。

●防止措施：墻夾角大于5°；吸聲、擴散。

2）聲聚焦：

①定義：凹曲面（如弧形墻面、穹頂）使聲場分布不均勻的現(xiàn)象。②出現(xiàn)部位：

弧形墻面、凹頂棚前空間的某個區(qū)域。③防止措施：●控制圓弧形半徑R與高度h，應使h很大于R；●凹曲面強吸聲，通過減弱反射聲強度來避免聲聚焦；（如空間吸聲體）●凹曲面懸掛擴散反射板。

圓形平面、弧形后墻——聲聚焦避免

●

吸聲●

擴散●

擴散凹曲面頂棚——聲聚焦避免

●

吸聲●

擴散北京某車間剖面圖——屋頂為雙曲扁殼結(jié)構(gòu)，由于建筑設計時未考慮聲學問題，造成混響時間過長（18.7s）及聲聚焦缺陷，致使車間內(nèi)面對面講話難以聽清，交流不便——不得不投入巨大物力、財力進行聲學改造——懸掛空間吸聲體。

●

吸聲——建筑設計與建筑聲學設計是一個問題的兩個方面，必須同時考慮，才能獲得理想效果。3）聲影區(qū)

觀眾席較多的大廳，一般設眺臺，以改善大廳后部觀眾席視覺條件。若眺臺下空間過深，則易遮擋來自頂棚的反射聲——形成聲影區(qū)。

（1）出現(xiàn)部位：樓座眺臺下部

（2）出現(xiàn)原因：眺臺過深

（3）危害：眺臺下響度不足

（4）防止措施：控制眺臺開口比即開口高度H和深度D的比例；

多功能廳：D≤2H；音樂廳：D≤H

眺臺下頂棚應可能向后傾斜，使反射聲落到眺臺下座席。聲影區(qū)及改進措施

音樂廳：D≤H多功能廳：D≤2H4）聲染色

（1）出現(xiàn)原因：共振頻率的簡并（重疊）會出現(xiàn)聲染色。

（2）出現(xiàn)情況：低頻、小房間；而大房間、高頻共振頻率數(shù)目較多，易分布均勻，故可不考慮聲染色現(xiàn)象。（3）防止措施：

●改變房間尺寸、比例?！襟w最差

●房間墻面或頂面做成不規(guī)則形狀?！癫灰?guī)則布置吸聲材料。

●布置聲擴散構(gòu)件。

（三）爭取擴散反射：聲場分布均勻室內(nèi)裝飾（柱子、燈具、各種凹凸起伏）對聲波均有擴散作用。最簡單：三角柱體、半圓柱體。

1、尺度與材料

1）尺度寬度和厚度與聲波波長比應滿足的要求。

a=220/fb>0.15a（與后面公式一致）

2）材料：密實

擴散體尺寸如f=100Hz，其有效擴散體尺寸：a大于等于2.2m；

b