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声学设计在发展已经有一段历史,西方国家在声学设计方面的发展时间很长、历史久远有了很多杰出的成果。顿音乐厅、维也纳金色大厅、阿姆斯特丹音乐厅被人们为世界古典音乐厅,也是音质的音乐厅。音乐厅内的声音效果能够让世人所称颂,声学设计设计是其能扬名世界的重点。
音质设计是整个建筑设计的一部分,涉及建筑设计的各个方面。建筑声学设计的内容包括以下几个方面:
1、选址、建筑总图设计和各种房间的合理配置,目的是防止外界噪声和附属房间对主要听音房间的噪声干扰。
2、在满足使用要求的前提下,确定经济合理的房间容积和每座容积。
3、通过体型设计,充分利用有效声能,使反射声在时间和空间上合理分布,并防止出现声学缺陷。
4、根据使用要求,确定合适的混响时间及其频率特性,计算大厅吸声量,选择吸声材料与结构,确定其构造做法。
5、根据房间情况及声源声功率大小计算室内声压级大小,并决定是否采用电声系统
6、确定室内允许噪声标准,计算室内背景声压级,确定采用哪些噪声控制措施
7、在大厅主体结构完工之后,室内装修进行之前,进行声学测试,如有问题进行设计调整。
8、工程完成后进行音质测量和评价。
9、对于重要的厅堂,必要时应用计算机仿真及缩尺模型技术配合进行音质设计。
上述设计一般都是针对自然声进行的,但是观演建筑大厅往往都配有扩声系统,因此有时必须配合电声进行扩声设计。对自然声有利的建声条件对于扩声系统也同样有利。
混响室声学设计与消声室相反,混响室的作用是创造一个供测试用的扩散声场,其主要用途是用于测试材料或结构吸声系数和声源声功率。混响室各表面要求有很好的反射性能。室内具有较长的混响时间和充分的声扩散,此外,还应有足够低的背景噪声级。
混响室的容积不能太小。考虑到高频时空气吸收的影响,容积也不宜太大。测定吸声材料的混响室,一般测试频率范围为100-4000Hz,其容积应控制在200-300m3。
混响室可以采用不规则体型,以利声场扩散。如采用矩形房间,房间的长、宽、高不应有两个相等或成整数比。此外,室内大线度(矩形房间的主对角线,不规则房间的长对角线)不应大于1.9V(V为房间容积的3次根方)。通常矩形混响室有三个以上表面做扩散,以保证两个平行墙面中至少有一个是扩散面。扩散体可以采用圆柱或球切面。为防止扩散结构对低频声的过量吸收,通常采用砖砌体粉光或浇制混凝土重结构。
为进一步改善混响室的声扩散,尚可在混响室内无规则地悬吊一些尺寸不同、吸声很小的弧形板,并控制其总面积不大于地面面积。
混响室通常做“房中房"隔声隔振结构。混响室的门应为隔声门。
在声学设计中,通常要求达到的指标如下:
混响时间:中频混响时间控制在0.8~1.0秒范围,对于采用扩声系统和同声传译系统的,可适当再短,混响时间的频率特性接直。
声场均匀度:自然声报告时,厅内500Hz的声场不均匀度不大于±3.5dB;采用扩声系统时应小于±3.0dB。
背景噪声水平:自然声报告厅,厅内噪声级不大于30dBA;采用扩声系统时,则应低于40dBA。
消除各种声缺陷:根据报告厅的平、立面形式,分析可能存在的回声、颤动回声、声聚焦等声缺陷,在装饰设计和声学设计中采取措施改善和避免之。
报告厅和活动中心的工艺设计内容主要包括视距、视点、视角、观众厅体形、银幕设置、座位排列、地面坡度等等。
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