建筑声效分析与设计案


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视听空间对声音有很大的影响，声音的能量受到界面表面和障碍物的反射，不同频率和波长的声音有不同的分析方式。


第一章 目前建筑空间属性


室内空间的大小，影响空间的声学特性。对于频率高的声音来说，室内空间决定了反射模式。对于频率低的声音来说，空间形状决定了驻波的特性。
1 室内空间的几何形状：（单位：米）
长 6.5 宽 4.8 高 2.5
比 例： 1 ： 1.92 ： 2.6
房间内部环境： 房间为地下室，层高较低。后墙为大型开口，挂厚窗帘处理。
2 房间总吸音量为室内所有界面乘以各自的吸音系数再相加，根据如下公式：
A=S1×a1+S2×a2+…+Sn×an
A=室内总吸音量，Sn = 界面面积 (㎡) an =不同介质吸引系数
室内总吸音量为： 19.33

3 人体吸声指数：0.35
在有效的空间内，常规人数 2
4 噪音衰减系数，根据目前室内特点，取各墙面吸音系数的平均值，它只用来做大概估计： 0.16
5 混响时间，室内声音衰减60DB ，所耗费的时间。根据塞宾公式进行测算震动时间。
T= 0.161V/A (单位：米)
T= 0.049V/A (单位：ft )
T= 混响时间，V=房间容积，A=房间吸音总量
RT60 ： 0.65

6 房间共振，根据房间受到声音激发后，对不同频率会有不同的响应。如果分布不均匀，会使某些某些声频明显加强而失真。通过公式
频率为：[IMG]file:///C:/DOCUME~1/salem/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.jpg[/IMG]
其中 Lx，Ly,Lz-----房间的长、宽、高（m）；
nx,ny,nz-----为自然数切nx、ny、nz不同时为0。
房间共振频率计算结果如下表：
振动方式
0，0,0 0,1,0 0,0,1 1,1,0 1,0,1 0,1,1 1,1,11,0,00,2,00,0,2
共振频率/Hz
计算结果：
[IMG]file:///C:/DOCUME~1/salem/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image003.gif[/IMG] 9 建筑布置：器材的摆放方位，会影响声音以及衍射
摆位方向：





第二章 建筑声效数据分析


本建筑需要经过数据分析
1现场仪器取样测试。（暂未取样）
2计算机建模后的模拟声学分析。（建摸完成）
仪器现场测试采用丹麦PHONIC公司的手持式PAA3仪器配合声源进行。现场采用标准测试音源播放测试需求的各频段声音进行扫描采集综合数据。
要求： 房间环境噪音为30分贝以下时进行。
计算机模拟采用EASA4.0版本软件和德国CARA小房间辅助声学设计软件。利用RPG公司的矩形空间声学软件（ROOM SIGER）
进行声学建摸，把声音转化成可视化效果，用以比较准确的分析。

一） 房间属性分析：
根据常用的波尔围曲线，最合理的声学房间比例图所示：
单位/米

[IMG]file:///C:/DOCUME~1/salem/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image005.jpg[/IMG]

该建筑比例为 1 ：1.92 ：2.6 ，所以根据上图优化的数据进行对比，本建筑长宽高比例在波尔围曲线附近，属于比较合适的比例。但考虑到房间实际情况，层高比较低，声音的层次感表现略显不足。
二 房间混响及声学指数分析：
对于比较小型的音乐厅，室内乐厅的混响时间，中频满场理想值
混响时间 ： 0.8~~1.2/S
温暖感BR ： 优选为 1.1~~1.25之间
强度因子Gmid ： 4.5~~5.5DB (Gmid为500HZ~1000HZ平均值)
明晰度C 80 ： -1~~-4 （500HZ，1000HZ，2000HZ频段平均值）
亲切感 T1 ：接近30ms （第一重要反射声与直达声之间的延时）
侧向声能百分比LF： 0.10~~0.14
双耳听觉关系数LACC： 中值为0.42, 范围为0.41~0.44
而该建筑目前值为
混响时间 ： 0.65
温暖感BR ： 2.1~~3
强度因子Gmid ：7~~9DB (Gmid为500HZ~1000HZ平均值)
明晰度C 80 ： -0.7bB
亲切感 T1 ： 60(ms）
侧向声能百分比LF： 0.06~~0.08
双耳听觉关系数LACC： 0.23~0.33



第三章 建议建筑物理结构设计

根据现在了解的情况，利用CARA软件建立房间模型如下：

[IMG]file:///C:/DOCUME~1/salem/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image007.jpg[/IMG]

通过模拟计算的房间对各频段的平均吸音系数如下：

[IMG]file:///C:/DOCUME~1/salem/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image009.jpg[/IMG]

通过模拟计算的房间的混响时间如下：


[IMG]file:///C:/DOCUME~1/salem/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image011.jpg[/IMG]


由前面我们通过公式计算的结果以及软件模拟的结果可以看出：
整个声场范围内的混响时间太短了，使房间的声音表现为太干了，缺乏圆润感。会感觉到很压抑。
处理方案如下：

[IMG]file:///C:/DOCUME~1/salem/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image012.jpg[/IMG]


天花板因为房间层高较低不做特别大的改动。
前立面：主要做HIFI用途的话建议使用电动幕布。前立面做斜面尖劈扩撒，目前建议不做吸音处理，在墙面左右夹角做两个吸音柱。如下图所示：
[IMG]file:///C:/DOCUME~1/salem/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image014.jpg[/IMG]
[IMG]file:///C:/DOCUME~1/salem/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image016.jpg[/IMG]
侧墙立面：侧立面按照声学计算的最终要求做复合吸音结构和扩散结构，所有附加龙骨等支撑件采用不规则抗震设计，外饰面选用穿孔吸音板或聚酯吸音板。其中CD架等都可以作为较好的辅助扩散设备进行中高频的扩散。如下图所示：

[IMG]file:///C:/DOCUME~1/salem/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image018.jpg[/IMG]

后立面：为大型开口，挂厚重的窗帘。后立面的顶部制作三层反射板，结构如图

[IMG]file:///C:/DOCUME~1/salem/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image020.jpg[/IMG]


[IMG]file:///C:/DOCUME~1/salem/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image022.jpg[/IMG]

地面：地面不做特殊处理，在视听室地面前部制作大理石夹层符合结构的小型地面设备台，根据目前房间的状况，建议采用3+2复合结构，即3层大理石材料夹双层减震材料的结构，设计台面深度为1.4米，宽度与房间宽度齐平，高度为16厘米。


第四章 建议室内配套线路设计


1、强弱电建设：
强电：
3路系统，
一为单独专线专用电，用于视听室内的视听器材；
二为室内照明和生活用电；
三为空调用电；
具体配置和规格以及走线要求在正式报告中说明。
注：空调用电，按照一般布置即可（注意电源插座添加）。

弱电：
信号和控制系统：
视频线路以HDMI线为核心，可适当设计辅助色差，VGA等用于多用途。
音频线路规划分为两套系统：
AV系统设计为7.1系统，要求信号线路敷设能够方便后期器材调整摆位。
HIFI系统接线比较简单，而且不需要预埋线。可以根据实际情况连接。

2、室内光控制：
色调：
根据客户是用习惯，房间主要用于听音乐为主，而家庭影院的用途较少，室内设计建议用比较明快的暖色调为主，辅以其它色调装饰，避免大面积深色调的搭配造成空间压抑感，营造一个比较舒适的听音环境。

灯光：
灯光方面以室内设置一组比较明亮的主灯并结合观影的需要设置多组泛光光源照射，重要位置辅以射灯。
室内装饰：
鉴于房间的特殊性，室内装饰以声，光控制为优先。避免过多的软性装饰。

说明：本预案只是大慨的计算，具体数据将会根据详细资料修正，会在正式设计中作出调整。


第五章 附件，设计内容

我们的正式设计方案内容：
1、设计图纸
（1）强弱电走线布置：
（2）总体布局。
（3）器材摆放位置设计图
（4）室内总体布局图，视听室座位分析图。
（5）室内声学处理总体分布图纸。
（6）各立面龙骨图纸，需要该工艺的各立面。
（7）龙骨基层施工说明图纸。
（8）龙骨填充图纸。
（9）外饰面图纸。
（10）吊顶施工图纸。
（11）房间大开口声学处理图纸（门，窗，大型书柜类家具）。
（12）室内主要强电开口被箱处理图纸。
（13）视听室效果图
说明：以上为设计图纸内容分项，不是图纸数量的说明。
2、设计报告内容：
（1）房间分析：原始比例，原始混响时间（200-4KHZ，统计图表1张），房间模式（5轴向，统计图表一张，3D图纸一张），本底噪音，NC值，频率响应。
（2）房间预计指标：混响时间，隔音量，声场均匀度。
（3）整体布局说明，视听位移动范围说明，最佳观看位说明，各音响摆位位置说明（如客户未确定系统则略去）
（4）各立面施工工艺说明，龙骨选材、切割说明，开孔处理说明。
（5）强弱电走线规范说明，线盒处理说明，智能控制系统元件及明细清单。
（6）门、窗处理说明，窗帘规格设计说明。


四川维享视听
设计部
2009-10-26






参考:


1 ADA公司 EASE软件


2 《声音理论》 瑞利


3 RPG公司矩形空间声学软件《ROOM SIGER》


4 《建筑声环境》（GB50235-97）、


5 《实用建筑声学》（GB5023-2002）

6 《建筑设计防火规范》GBJ16-87(2001年版)