绿建设计中的建筑声学 - 企业动态 - 陕西君尚建筑装饰工程有限责任公司

建筑声学的发展和演变

建筑声学是一门围绕建筑物、构造物研究声波传输的物理条件和声学处理的古老的科学。建筑声学设计应该贯穿建筑设计的始末，通过建筑、装修造型的设计和不同声学特性材料的运用，实现良好的听闻环境。

建筑声学设计的发展应追溯到古代观演建筑的演变，分为国内和国外两条发展路线。国内从殷代的宛丘、汉代的观坛、唐代的观场、宋代的露台、金代的戏台，以及到明清的庭院围廊环绕式戏台为基本的剧场，经历了3000多年的演变过程。古代人们懂得多挂能吸声的帷账帘幄来控制混响，后来用室内坛棚及藻井来扩散反射声音，说明古代的人们已经有了建筑声学意识。

国外最古老的剧院是7世纪古希腊为祭祀酒神而建的露天圆形剧场，随着戏剧的出现，古希腊雅典出现了室内剧场，后来古罗马演变出带化妆室的剧场，到中世纪的教堂，再到文艺复兴时期的固定剧场，随着剧场的演变出现了镜框式舞台、带乐池、带包厢、分楼座和池座的剧场等等，直到1900年由赛宾担任声学顾问的波士顿音乐厅建成，才结束了建筑声学仅仅停留在感性认识和实践经验的阶段。它是世界上第一个经过科学计算设计的音乐厅。

当今，建筑声学的设计已不仅限于观演建筑，随着新技术、新构造、新材料的运用，并结合电脑声学软件的模拟计算,对厅堂声学条件进行灵活控制和调节，推动了室内声学研究的发展，对产生良好音质的客观物理量有了新的认识。例如国家大剧院歌剧院，观众厅设有池座一层和楼座三层，共有观众席2207个。歌剧院在墙面上安装了弧形的金属网，声音可以透过，而金属网后面的墙是多边形，这样就形成了视觉的弧形和听觉空间的多边形，做到了建筑声学和剧场美学的完美结合，使得混响时间达到1.6秒的极佳效果。

建筑声学的应用

《绿色建筑评价标准》中已经开始重视室内环境设计的问题，对主要功能房间的噪声级、隔声性能和减震等都做出了相关的要求和评价标准，可见，绿色建筑的设计中，建筑声学是不可或缺的一项专项设计。比如说，建筑声学设计中的混响时间是设计的一项内容，混响时间的取值计算对音质的影响也很大。声源在建筑内发声后，由于反射与吸收的作用，使室内声场有一个逐渐增长的过程。同样，当声源停止发声，声音也不会立刻消失，需要经历一个逐渐衰变的过程，称为混响过程。

混响时间是当室内声场达到稳态，声源停止发声后，自此刻起至声压级衰减60dB所需要时间,记作T60，单位是秒（s）。房间的混响时间的长短是由装饰面的吸声量和体积大小所决定的，体积大且吸声量小的房间，混响时间长，吸声强且体积小的房间，混响时间就要短。混响时间过短，声音发“干“，枯燥无味不亲切、不自然，长此以往，听者易胸闷气短。混响时间过长，声音听不清楚，需要集中精力去听，长此以往，听者易头晕、脑涨、烦躁、不安。所以房间的混响时间要取一个最佳值，才能做到房间内声音清晰、真实、自然，营造一个好的听闻环境。

哪些类型的建筑或功能间需要做建筑声学设计？这是很多业主最为关心的问题。例如演艺建筑（音乐厅、歌剧院、多功能厅、录演播实验室、电影院），体育建筑（篮球馆、游泳馆、田径馆、网球馆和室内射击馆等），学校建筑（各种教学用房、辅助用房），医院建筑（大厅、候诊区、病房、医护人员休息室、重症监护室、诊室、手术室），旅馆建筑（大堂、客房、办公、会议室、多功能厅、宴会厅），办公建筑（大厅、办公室、会议室、开敞办公室、机房），商业建筑（商场、商店、购物中心、会展中心、餐厅、员工休息、健身中心、娱乐场所）等高大空间，以及对音质要求高的场所、并且申报绿色建筑的项目都需要做建筑声学专项设计，因为《绿色建筑评价标准》中有对声学设计专项报告的评价方法和标准要求。

建筑声学设计的主要任务是对使用空间进行吸声、隔声、减震、降噪，以及避免出现声学缺陷。常见的声学缺陷有声聚焦、回声和颤动回声、声爬行现象、长延迟反射声和声染色等。音质是建筑环境质量优劣的一个组成部分，尤其像影剧院、音乐厅、电影院等对音质要求较高的场所，如果不做建筑声学设计，将会影响其正常使用，甚至无法使用，并且会影响到绿色建筑的申报。

随着体育、文化事业的发展，以及倡导全民健身的需求，各地都在建造体育场馆。由于体育场馆容积大，容易出现混响时间长、颤动回声、声聚焦等缺陷，体育场馆建筑声学设计的目的，主要是要控制观众厅的混响时间和防止出现音质缺陷。

开敞办公区是大家最为熟悉的场所，人员多、空间大，工作台之间也容易产生噪声干扰，办公环境不理想，要解决开敞办公间的声学缺陷，可用具有一定高度的、可循环利用材料的屏障把每个工作台加以围合，并做环保材料吸吊顶，这不仅可以防止噪声通过顶棚反射传播，而且还可以控制办公室的混响时间及降低室内噪声级。

很多人有过这样的感受，在候车（机、船）厅里听广播通知时，听想要听清广播的内容特别费劲，这是因为候车（机、船）厅一般容积比较大，在未进行适当的吸声处理的情况下，混响时间过长导致语言清晰度降低。如果对厅内进行声学设计，计算混响时间的最佳值，满足语言清晰度的要求，采用环保材料吸声吊顶，降低等候大厅内的总体噪声水平，可以创造一个舒适、良好的听闻空间。

建筑声学设计通过建筑、装修造型的设计和不同装饰声学特性材料的运用，尽量使用可再利用、可再循环、耐久性、易维护的绿色建筑声学材料。

电脑声场模拟重要性

在电脑声场模拟诞生之前，大约在上世纪30年代，有科研人员提出声学缩尺模型技术，对进行声学设计的房间，按比例缩小，并保持与原房间相同的边界和形状，模型内表面频率的声阻抗与原房间相等。缩尺模型试验是建立在相似性法则的基础上的，由于厅堂尺寸缩小，因此声波波长也要按同一比例缩小，这意味着频率要相应提高，要通过试验寻求对应的各种模型材料，在缩尺模型试验中，还要考虑空气对声能的吸收问题，不然则影响模拟精度，并且，还需配备相应的缩尺模型的试验仪器设备，所以，缩尺模型声学试验是一项特别复杂、难度较高的工作。

随着科学技术的发展，以及电脑的广泛应用，在室内声场的研究中，电脑作为数据处理的重要工具，测试自动化的控制手段以及理论研究的辅助工具获得了越来越广泛的应用。电脑室内声场模拟是电脑在室内声学中应用的一个重要方面。虽然通过声波的传播理论方程能够在一定范围内得到解析，但是，对于复杂的边界条件解析波动方程依然是十分困难的；而另一种传统的缩尺模型研究方法，则无论从时间、经济以及技术上，都存在着无法避免的不足。使用电脑仿真技术来研究声波在室内的传播规律，预测室内声学性质比其他传统的方法快速、高效、便利得多，因而，电脑声场模拟具有重大的研究价值和应用前景。

案例：某集团调度指挥大厅建筑声学分析

音质模拟计算采用由丹麦技术大学和其它六家技术咨询公司联合开发的ODEON15.0厅堂音质电脑专业模拟软件。ODEON软件采用基于几何声学原理的虚声源法与声线跟踪法相结合的混合法进行声场仿真计算模拟。软件模拟参数全面，模拟结果具有较高的准确度，目前已在工程上得到广泛应用。ODEON软件有三种混响时间计算方法，分别是快速估算法、整体估算法和施罗德反向积分法。

通过电脑模拟分析，模拟计算混响时间的结果与设计目标值基本符合，由于电脑模拟不考虑人员，家具等的吸声作用，因此实际情况中满场混响时间还会有进一步的降低，如能落实声学设计中的各项处理措施，本项目调度指挥大厅内音质环境可满足设计及使用要求。

智能化集成事业部：发展和成长

随着信息技术的不断发展，其技术含量及复杂程度也越来越高，智能化的需求逐渐渗透到各行各业以及生活中的方方面面，智能化专项设计应运而生，2011年，因智能工程中心业务板块拓展需要，组建智能化集成事业部。智能化集成事业部组建了一支专业技术团队，从事音视频专项、ECC工艺、舞台工艺专项、智能化专项、建筑声学、体育工艺等方面的设计，并且承接智能化、音视频等施工项目，是能够承揽EPC项目的团队。

自成立以来，智能化集成事业部承接了近百项目，涵盖金融、体育、教育、演艺、博览、医疗、商业、酒店、办公等项目类型。尤其是在体育工艺、建筑声学和ECC工艺的专项设计方面，智能化集成事业部是行业内最优秀的设计团队之一。