建筑声学领域的研究和应用现状
来源：admin 时间：2015-01-06 阅读：次
这是一个很大的题目，谈不上对世界上建筑声学发展的全面了解，仅就我个人在国内外的所见所闻谈谈个人的认识，仅供参考。
建筑声学包涵两方面内容，一是厅堂音质，如音乐厅、剧场、影院等音质效果，另一方面是建筑中的噪声控制问题，如住宅、宾馆、医院、学校、工业厂房、交通干线两侧的隔声、吸声、减振、消声等降噪问题。
厅堂音质在设计方面的主要发展体现在缩尺比例模型和计算机模拟的深入研究，借助这些辅助设计手段，可以使得对音质指标控制更加准确和全面，如中国国家大剧院、广州歌剧院、韩国首尔汉江音乐岛音乐厅、丹麦哥本哈根广电中心大剧院、德国汉堡易北河音乐厅、美国迪斯尼剧院等世界知名厅堂建筑的音质设计，均得益于这些技术手段的成功应用。2007年中国颁布了《厅堂音质模型试验规范》国家标准，德国、法国、丹麦、比利时等国家开发和发展的模拟软件精准度越来越高，模拟应用越来越广泛和普遍。
噪声控制技术发展最突出的表现是新型材料的大量研发。例如，德国可耐福公司研发的添加硫酸钡填料的纸面石膏板，其构造墙体隔声量可高达70dB，相当于2米厚的混凝土墙隔声量，而重量不到其1/50。还有德国巴斯夫化学公司根据最佳流阻理论研发的密胺海绵吸声材料，从降低重量、减少粉尘、提高吸声效率等方面都比传统的玻璃棉（岩棉）等吸声材料有很大的提高。另外，在喷涂型吸声保温材料、微穿孔吸声材料、弹性减振材料、阻尼减振材料、宽频多腔共振消声器等方面的发展也是很值得称道的。除此以外，国外研发很多的新型声学材料，在美观、节能、综合功能上也出现新的可喜趋势，如德国可耐福公司研制的穿孔石膏板，孔型多样，外表美观，甚至与装饰效果比吸声效果更受设计人员的偏爱。还有可耐福研制的添加相变颗粒的石膏板，既具有传统的隔声效果，还可以起到保温节能的作用，使用这种材料作为隔墙和吊顶的房间，通过相变材料的吸放热作用，夏季室内温度可降低2摄氏度。甚而，将石膏板与铅板符合在一起，为房间起到防止有害射线和电磁微波辐射的功能作用，等等，这些与传统材料相结合的新型功能，也是建筑声学材料发展的一大特色。噪声控制中的另一大技术也非常具有特色——有源降噪技术，即使用扬声器发出反向声波抵消噪声。这一技术在头戴式耳机和汽车降噪中已经实用，国外市场中相应产品已很普遍。在建筑声学领域，由于声源条件的复杂性和现场环境的不可控性，应用难度很大，但是澳大利亚阿德雷德大学、法国CSTB研究所、德国弗朗霍夫研究所等研究机构在管道低频降噪和高压变压器降噪中的研究取得了相当的应用成果。 转载请注明出处，www.hdav.com.cn
建筑声学测量方法的发展也是很值得一提的。德国、丹麦、法国等国家先后研制出传声器阵列成像设备，即所谓的声学照相机，可像照相机一样将对面的噪声大小通过颜色图表现出来，这将对未来噪声控制工程的现场诊断提供巨大的便利。还有，ISO已公布了现场测试吸声材料吸声系数的国际标准，此种方式比混响室和驻波管测量吸声系数的方法更具有工程应用性。德、美等国研制的声强测试探头，可准确测量声音传播方向，对声源定位、声反射路径判定、现场吸隔声检测都将具有革新意义。
建筑声学问题涉及的领域非常广泛，不但有声波传播、声学测量等物理问题，还有建筑、结构、材料、暖通等多面的工程问题，甚至还有心理学、行为学、经济学、法学等社会综合问题，世界范围内越来越多的专家学者达成一直共识，制定法规标准是解决建筑声学复杂性问题的关键。因此，欧洲已有近20个国家组成合作体，共同研究各国声学标准法规的优劣异同，目标是通过国际力量将欧洲的建筑声学标准进行整合统一，从根本上保护、保持、促进居民的建筑声环境质量。建筑声学法规标准的发展，是世界范围内建筑声学未来发展的动力推进器。
目前，中国的建筑声学方兴未艾，快速经济发展和巨大的国内市场需求，使得建筑声学的应用成几何级数在增长。但是，客观地说，这种增长的主要支撑，应得益于国外成熟的那部分建筑声学理论、技术、手段和材料在工程上的积极应用。就研究而言，除30年前的微穿孔理论外，基础性的、具有突破性的理论和技术尚不著显。
但是，在国内建筑声学研究中值得一提的有轻质屋盖的雨噪声研究和声景学研究两项。当然，可能还有其他有价值的研究，只不过未在我的视野范围之内。目前国内建筑体系有越来越轻质化发展的趋势，如2008北京奥林匹克国家游泳中心“水立方”，墙顶都是膜结构，很轻质，但是下雨时，雨滴的噪声会非常严重。雨噪声研究就是解决这类轻质屋盖体系雨滴冲击噪声的，国内主要有我们清华大学建筑学院在研究。声景学属于声环境和心理学相结合的范畴，例如，北京颐和园内很多景点，如苏州街，都进行了仿古恢复，虽然视觉景观回到的了古时候的感觉，但是声音景观又如何呢，古代有旁边环线路的噪声吗？古代有高音喇叭的宣叫声吗，如何对声音景观的保护，也是声音景观研究的课题之一，这类研究主要有广州华南理工大学等研究单位在进行。
在发达国家中，建筑声学最多的应用的“人居声环境”，例如英国，现今要求住宅隔声量必须达到53dB，也就是说大声喊叫根本听不见，而我们国家是发展中国家，住宅不可能在隔声品质上花费太大，所要求隔声量只有40dB，相当于正常讲话会有30-40%的人能听到，可见在声环境品质上要求差距之大。不过，随着中国的快速发展，人们需求也将自然而然地提高。为了适应这种不可阻挡的历史发展，为了让更多的建筑设计师掌握建筑声学设计原理及应用，为了让更广大的人民群众有机会了解建筑声学知识，为了让更多的质优价廉的声学材料和声学服务商被社会所认识，我们需要做的工作还很多。
中国建筑声学的发展自有其内在规律，绝非个人愿望所能改变。但是，远观近察发达国家的发展之路，应该说，也能够看到朦朦胧胧的端倪，这也是我2009年通过“知音讲坛”为平台，广泛接触、参访世界上建筑声学科研单位目的之一，以顺应趋势，避免无意义的曲折道路。建筑声学是实用的科学，社会的需求，大众的需求促进了她的进步与发展。在今年世界范围内严峻的金融危机情况下，中国经济发展依然如此稳步，可预计的未来经济必将更加繁荣，人民生活条件、生活水平也必将节节攀高。因此，我认为，建筑声学在中国如此大的需求市场和现今国民人居声环境水平尚较低的实情下，其应用的发展将是突飞猛进的。 微信号：860275582
建筑声学包涵两方面内容，一是厅堂音质，如音乐厅、剧场、影院等音质效果，另一方面是建筑中的噪声控制问题，如住宅、宾馆、医院、学校、工业厂房、交通干线两侧的隔声、吸声、减振、消声等降噪问题。
厅堂音质在设计方面的主要发展体现在缩尺比例模型和计算机模拟的深入研究，借助这些辅助设计手段，可以使得对音质指标控制更加准确和全面，如中国国家大剧院、广州歌剧院、韩国首尔汉江音乐岛音乐厅、丹麦哥本哈根广电中心大剧院、德国汉堡易北河音乐厅、美国迪斯尼剧院等世界知名厅堂建筑的音质设计，均得益于这些技术手段的成功应用。2007年中国颁布了《厅堂音质模型试验规范》国家标准，德国、法国、丹麦、比利时等国家开发和发展的模拟软件精准度越来越高，模拟应用越来越广泛和普遍。
微信号：860275582
噪声控制技术发展最突出的表现是新型材料的大量研发。例如，德国可耐福公司研发的添加硫酸钡填料的纸面石膏板，其构造墙体隔声量可高达70dB，相当于2米厚的混凝土墙隔声量，而重量不到其1/50。还有德国巴斯夫化学公司根据最佳流阻理论研发的密胺海绵吸声材料，从降低重量、减少粉尘、提高吸声效率等方面都比传统的玻璃棉（岩棉）等吸声材料有很大的提高。另外，在喷涂型吸声保温材料、微穿孔吸声材料、弹性减振材料、阻尼减振材料、宽频多腔共振消声器等方面的发展也是很值得称道的。除此以外，国外研发很多的新型声学材料，在美观、节能、综合功能上也出现新的可喜趋势，如德国可耐福公司研制的穿孔石膏板，孔型多样，外表美观，甚至与装饰效果比吸声效果更受设计人员的偏爱。还有可耐福研制的添加相变颗粒的石膏板，既具有传统的隔声效果，还可以起到保温节能的作用，使用这种材料作为隔墙和吊顶的房间，通过相变材料的吸放热作用，夏季室内温度可降低2摄氏度。甚而，将石膏板与铅板符合在一起，为房间起到防止有害射线和电磁微波辐射的功能作用，等等，这些与传统材料相结合的新型功能，也是建筑声学材料发展的一大特色。噪声控制中的另一大技术也非常具有特色——有源降噪技术，即使用扬声器发出反向声波抵消噪声。这一技术在头戴式耳机和汽车降噪中已经实用，国外市场中相应产品已很普遍。在建筑声学领域，由于声源条件的复杂性和现场环境的不可控性，应用难度很大，但是澳大利亚阿德雷德大学、法国CSTB研究所、德国弗朗霍夫研究所等研究机构在管道低频降噪和高压变压器降噪中的研究取得了相当的应用成果。 转载请注明出处，www.hdav.com.cn
建筑声学测量方法的发展也是很值得一提的。德国、丹麦、法国等国家先后研制出传声器阵列成像设备，即所谓的声学照相机，可像照相机一样将对面的噪声大小通过颜色图表现出来，这将对未来噪声控制工程的现场诊断提供巨大的便利。还有，ISO已公布了现场测试吸声材料吸声系数的国际标准，此种方式比混响室和驻波管测量吸声系数的方法更具有工程应用性。德、美等国研制的声强测试探头，可准确测量声音传播方向，对声源定位、声反射路径判定、现场吸隔声检测都将具有革新意义。
建筑声学问题涉及的领域非常广泛，不但有声波传播、声学测量等物理问题，还有建筑、结构、材料、暖通等多面的工程问题，甚至还有心理学、行为学、经济学、法学等社会综合问题，世界范围内越来越多的专家学者达成一直共识，制定法规标准是解决建筑声学复杂性问题的关键。因此，欧洲已有近20个国家组成合作体，共同研究各国声学标准法规的优劣异同，目标是通过国际力量将欧洲的建筑声学标准进行整合统一，从根本上保护、保持、促进居民的建筑声环境质量。建筑声学法规标准的发展，是世界范围内建筑声学未来发展的动力推进器。
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目前，中国的建筑声学方兴未艾，快速经济发展和巨大的国内市场需求，使得建筑声学的应用成几何级数在增长。但是，客观地说，这种增长的主要支撑，应得益于国外成熟的那部分建筑声学理论、技术、手段和材料在工程上的积极应用。就研究而言，除30年前的微穿孔理论外，基础性的、具有突破性的理论和技术尚不著显。
但是，在国内建筑声学研究中值得一提的有轻质屋盖的雨噪声研究和声景学研究两项。当然，可能还有其他有价值的研究，只不过未在我的视野范围之内。目前国内建筑体系有越来越轻质化发展的趋势，如2008北京奥林匹克国家游泳中心“水立方”，墙顶都是膜结构，很轻质，但是下雨时，雨滴的噪声会非常严重。雨噪声研究就是解决这类轻质屋盖体系雨滴冲击噪声的，国内主要有我们清华大学建筑学院在研究。声景学属于声环境和心理学相结合的范畴，例如，北京颐和园内很多景点，如苏州街，都进行了仿古恢复，虽然视觉景观回到的了古时候的感觉，但是声音景观又如何呢，古代有旁边环线路的噪声吗？古代有高音喇叭的宣叫声吗，如何对声音景观的保护，也是声音景观研究的课题之一，这类研究主要有广州华南理工大学等研究单位在进行。
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在发达国家中，建筑声学最多的应用的“人居声环境”，例如英国，现今要求住宅隔声量必须达到53dB，也就是说大声喊叫根本听不见，而我们国家是发展中国家，住宅不可能在隔声品质上花费太大，所要求隔声量只有40dB，相当于正常讲话会有30-40%的人能听到，可见在声环境品质上要求差距之大。不过，随着中国的快速发展，人们需求也将自然而然地提高。为了适应这种不可阻挡的历史发展，为了让更多的建筑设计师掌握建筑声学设计原理及应用，为了让更广大的人民群众有机会了解建筑声学知识，为了让更多的质优价廉的声学材料和声学服务商被社会所认识，我们需要做的工作还很多。
中国建筑声学的发展自有其内在规律，绝非个人愿望所能改变。但是，远观近察发达国家的发展之路，应该说，也能够看到朦朦胧胧的端倪，这也是我2009年通过“知音讲坛”为平台，广泛接触、参访世界上建筑声学科研单位目的之一，以顺应趋势，避免无意义的曲折道路。建筑声学是实用的科学，社会的需求，大众的需求促进了她的进步与发展。在今年世界范围内严峻的金融危机情况下，中国经济发展依然如此稳步，可预计的未来经济必将更加繁荣，人民生活条件、生活水平也必将节节攀高。因此，我认为，建筑声学在中国如此大的需求市场和现今国民人居声环境水平尚较低的实情下，其应用的发展将是突飞猛进的。 微信号：860275582
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