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体育馆声学吸声材料设计与应用

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体育馆声学吸声材料设计与应用

发布日期:2020-07-11 作者: 点击:

按照(体育馆声学设计及测量规程》规定,确定满声为500Hz~1000Hz,混响时间为1.5。当容积确定后,决定混响时间的因素为吸声系数,而吸声系数的大小则是由所采用的吸声材料所决定的。体育馆墙壁、网架都安装有吸声材料,舞台、大厅上的声波到达墙壁后,通过吸声材料将其吸收以减少声波的反射。体育馆 除了对内部的吸声材料要求较高外,其内部几何形状和结构设计也有较高要求。若在墙壁上安装了吸声材料,却未注意其几何形状的设计,同样会使舞台上的直达声产生回声等缺陷,使声音的质量变差。因此对其进行的吸声材料的设计和安装是建筑声学设计的重要工作。如何正确地使用吸声材料,消除不需要的噪声,控制最佳的混响时 间,在体育馆设计方案时,必须了解建筑材料及建筑结构的声学特性,合理设计、使用和安装,才能保证大厅内的每一 个观众都能听到完美的声音。

体育馆声学设计

1、吸声材料特性 

声波在传播中,当碰到物体时,其一 部分会被反射,而另一部分则会被物体吸收,各种物体对声波的反射量不同,也决定了其吸声量的不同 。对声波的反射童越大,说明物体对声波的吸收性能较差,反之说明物体对声波的吸收性能较好 。一般表面光滑、硬度较高 、结构较紧密的物体,其吸声性能不好,对声波的反射较大 , 如玻璃 、光滑的混凝土墙面 。而表面粗糙,结构较松软的物体 , 其吸声性能较好,对声波的反射也较小,如刨花板,泡沫,海绵等 。 

2、吸声材料结构及选用 

吸声材料按结构和吸声特性可分为多孔吸声材料、薄板振动吸声材料 , 共振吸声材料 , 穿孔 板组合吸声材料及帘幕吸声材料等 。 

2.1、多孔吸声材料 

多孔吸声材料吸声系数随着频率的上升而增大,主要用于对高频声波的吸收,其内部具有互相连通的气泡,当声波沿着气泡进入材料内部后,引起气泡空气的振动 , 当空气振动时与气泡发生摩擦,使一部分声能转化为热能 , 从而吸收了声能 。 

在实际使用中多孔吸声材料的厚度,以及与墙壁之间空隙的大小对其吸声效果都有一定的影响。通常情况下 , 吸声材料的厚度越大 , 其吸声性能就越好 (厚度越大低频吸收很快增加 , 对高频影响很小) 。当吸声材料的厚度增加到 一定程度后,吸声效果的提高不再明显 , 因为材料过厚对声波的阻碍作用也增加 。如玻璃棉板从厚度 30mm增加到 40mm 时 , 其平均吸声系数从 0.5 提高到0.6,而当板厚由80mm增加到 100mm时,其吸声系数增量仅在0.05 以下。实际使用时 , 材料的厚度如玻璃棉为 5cm~ 15cm, 纤维板为 1.5mm~2mm 。 

体育馆声学材料

为了使多孔吸声材料较好地吸收高频声波的同时也能较好吸收低频声波 , 一般设计 、施工时在多孔吸声材料与墙壁之间留有一 定的空间,这样相当于增加了吸 声材料的厚度 , 吸声性随之提高。但是由于空气的共振作用,一般当空气层深度为入射声波 1/4 波长时 , 吸声系数最大 , 当空气层深度为声波 1/2 波长或其整数倍时,吸声系数最小即对声波的吸收性能最差 。在一 定条件下改变容重 , 也会使高 、中频吸声系数改变。如相同容重材料 , 当纤维直径 不同时其吸声系数会不同 , 一定的容重对某一材料是合适的,对另一种材料则不合适 。容重的影响比材料厚度所引起的吸声系数变化要小 。 

2.2、薄板振动吸声材料 

薄板振动吸声材料对低频有较强的吸收能力 , 同时还有助于声波的扩散 。它是将胶合板或其他板材固定在龙骨上 , 使胶合板与墙壁之间留有一定的空间 , 当声波传输到胶合板表面时 , 激发了胶合板及 龙骨振 动 , 因其振动面产生摩擦损耗声波能量, 将机械 能 变为热能从而达到吸收声能的目的 。声波的频率与胶合板振动频率相一致时会产生共振 ,此时胶合板对 声波的吸收效果为最佳。一般在厅堂中使用的薄板振动吸声材料的共振频率为80一30Hz , 在其共振频率附近的吸声系数约为0.2~0.5。影响薄板吸声的主要因素与 板是否容易振动和变形有关, 同时也与板材本身重量和弹性系数或刚度、结构形式和尺寸 、结构的安装方法、板后空气层厚度等有关 。一般将振动吸声材料通过框架将其固定在与墙壁或顶棚有一定距离的位置上 , 只要与地面与墙壁之间留有一定的空间 , 都可视为薄板振动吸声材料 。体育馆中观众席墙裙 ( 1.2 m 以下 )采用 7mm厚阻燃七夹板、大厅内的木地板、南立面的玻璃幕墙等都属于薄板吸声结构 。 

体育馆声学设计的使用

3、板后空腔设计 

穿孔板吸声系数的大小和吸声频带宽度 , 取决于共振器的摩擦阻力 , 通常依靠实验的方法测量穿孔板的声阻 。一般先设计好空腔深 度和穿插孔尺寸, 然后确定设 置于板后空腔的多孔材料并把声阻调整到3一 5 倍空气特性阻抗 , 通常可达到两个倍频程的吸收 。为了增加孔 颈附近的空气阻力 , 多孔材料尽量接近穿孔板 , 如果材料厚度超过 2.5mm , 可以置于空气层的中间 。除了孔颈不宜设计得太大外 , 在穿孔板后贴薄布也可以获得适当的摩擦阻力 , 并节省材料, 薄布应与穿孔板紧密贴合 , 同时防止 穿孔处被粘结剂堵塞 。

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关键词:体育馆声学设计,体育馆声学材料,体育馆声学设计的使用

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