空间声学设计范例6篇

空间声学设计

空间声学设计范文1

广州大剧院的原创建筑师扎哈以“圆润双砾”的概念赋予广州大剧院浪漫、变幻的建筑个性,富于流动的建筑空间和体形、极富魅力的多边异形构成的雕塑般的造型,而正是这种不规则和动态的形态特征形成了张力关系,对室内设计和声学设计提出了巨大的挑战。

室内设计中观演空间的各界面造型、节点构造所表现的部位都必须符合声学要求。广州大剧院室内设计的特色在于以点、线、面、体、光、色六个基本元素构成室内空间形式的相互结合和呼应关系。完美的结构体形所具有的充实感、空间感和体量感是面的平移或线的旋转轨迹所形成的,体形不仅是由一个角度的外轮廓线所表现的,而且是对从不同角度看到的视觉印象的综合叠加。合理的线、面组合形成了虚实变化。建筑三角形体块元素的组合给人以动感和稳定、坚实的印象,从建筑外观一直延续到室内公共空间及观众厅。三角形与流动曲线的对比,三角形与大面积的对比,点线面的有机结合,精美的比例、角度、尺寸、畸正、扭曲等结构造型形成了特有的结构语言。新奇的建筑和室内的造型巧妙地借助了光的设计效果,在简约的空间中随着光照的变化塑造出了多种投影图形,丰富了室内结构造型的内容,强调了黑白灰的关系;窗外的天空冷蓝色调与室内的灯光暖黄色调及陈设中的暖色形成互补,有意味的曲线与张扬的凹凸有机结合,形成了符合力学的间架结构,有围有合,有收有放,内在美寓于精巧的整体构造中,雕塑般的室内结构其疏密、虚实、层次、错落、骨感美、折叠美……既自然和谐,又将独立个性带入到每个功能空间中,充分表达了空间物境、情境、意境的统一。

2 声学之美

大剧院设计是一个系统工程,要经过三个重要阶段,分别是建筑设计、建声设计和室内设计。由于功能的需要,大剧院的声学设计在工程建设中占主导地位。而声学设计成败的关键在于建筑师、室内设计师的合作。合作的基础正如马大猷院士所说的:“建筑师要懂得一些声学并尊重声学家,声学家要懂得一些建筑并尊重建筑师”。建筑室内设计师通常有非凡的想象力,当他们一旦掌握了一些声学原理,在声学家的协助下就能把声学功能融入建筑装饰的创作中,创造出既有美的造型又有良好音质的作品。

观众厅是大剧院建筑声学及其演艺功能集中体现的重要空间。观众厅的声学设计包含平面、剖面等形体设计以及表面声学材料的选择、声学构造设计等。大剧院观众厅室内设计着重考虑厅堂内的空间形体以及与形体有关的容积、混响时间、响度、圆润度、饱满度、声场公布、声扩散、早期反射声的强度和覆盖面。在满足以上诸多方面要求的同时又要保持扎哈的风格。扎哈作为一个以“解构主义”标新立异风格闻名于世的建筑师,赋予广州大剧院浪漫、变幻的建筑个性,利用一系列以双曲面、双曲线构成的主柱、顶棚、坡道、栏杆等建筑构件形成流动、变幻的空间,具有极强的亲和力和环境艺术表现力。我们在室内设计中顺势而为,利用这些异形双曲面构造,形成良好的声学构造,达到声学之美的目的。用分解的观念强调打碎、叠加、重组,重视形态、动感、节奏、韵律、独特、情境、多元化来表现室内空间的设计。以GRG 材料的“融力”突出自然主题。材料自身的美感和质感充分流露,又结合了形式感强烈的现代雕塑语言,充满气势与张力,实现了其“双手环抱形”看台这种不规则室内体型以及“倒八字形”乐池等设想,有利于声场的扩散和创造音质的空间感,保证了世界上仅有的两个非对称设计观众厅之一的优良音质效果。最终经过对内墙、楼座、挑台的形状、角度等细节的严格分析计算,十分巧妙地解决了音质设计这一剧院设计中至关重要的核心问题。

3 工艺之美

我们在广州大剧院项目的室内深化设计及施工实践中,为了达到扎哈的双曲面造型和马歇尔对室内声学的音质要求,做了大量的技术创新。主要体现在以下几方面:声学效果、艺术效果、投资成本控制、工程施工技术及工艺。在新材料应用上,创造性地解决实体面材首次大面积在工程中使用的技术问题,尤其是利用犀牛软件建模、建网格解决了双曲面线造型难题。观众厅空间放线50mm×1 000mm,定位节点达到14 600 个。经过严格分析、计算,反复加工试验,并进行声学测试,我们把观众厅GRG 厚度由原设计80mm 更改为20mm+20mm。尽管大幅度增加了施工难度,但在不改变声学装饰效果的前提下,有效控制了投资成本。

广州大剧院使用GRG 达到18 000m2,实体面材6 200m2,

大剧场二层公共休息区大剧场三层酒吧

为了使造型达到建筑声学要求和突出装饰结构之美,双曲面结构占总面积70% 左右,尤其是3 700m2 观众厅空间为双曲面组成的造型结构,完整表达了扎哈的巨型雕塑艺术品的设计理念。为了达到这一目的,我们大胆推出了1:1 的大空间结构造型塑造,按三维控制网定位节点分模翻制,开了7 300 块等大模具,全部模型没有一块能重复使用,模型对接复位技术难度之大令人难以想象。而整体复位组装施工误差不能超过20mm,否则会因造型的错位误差影响声学效果,同时会造成双曲面材料(GRG和实体面材)安装时无法闭合,影响结构外观美感。

要完美地表达出设计师的设计意图,在完善建筑声学要求的结构与造型的设计外,还要考虑如何在硕大的建筑空间里进行固定安装。如果将GRG 材料内部一体化的室内表面壳固定在建筑上,

演职员入口

一旦建筑因各种因素变形将会使室内GRG 内壳破碎。

最后我们在观众厅采用5 个层次的连接结构:1)建筑外钢架结构;2)观众厅内钢架结构;3)GRG材料与预埋结构;4)GRG 内部层状结构的连接;5)GRG与实体面材及其他材料之间的连接。最终项目在结构力学、建筑学、美学、声学等方面得到了完美的结合。

空间声学设计范文2

关键词:临近空间;高超声速飞行器;建模;飞行控制

中图分类号:V448.2 文献标识码:A 文章编号:1673-5048(2013)04-0020-05

ResearchProgressonModelingandControl ofNearSpaceHypersonicFlightVehicles

SHAOLei,LEIHumin,ZHAOZongbao,LIJiong

(TheAirDefenseandAntimissileInstitute,AirForceEngineeringUniversity,Xi’an710051,China)

Abstract:Thedevelopmentofnearspacevehiclesinvolvesthenationalsecurityandthepeacefuluse ofspace,itisoneofthekeytechnologiesofinternationalspacetechnologydevelopmentinpresent.This paperreviewstheresearchadvancesanddevelopmentofnearspacehypersonicflightvehiclesinrecent years,andanalyzesthedynamiccharacteristics,couplingcharacteristicsandvarietiesofuncertaintyproblems.Thepotentialideatodealwiththeseproblemsofmodelingandcontrollingforthenearspacehypersonicflightvehiclesisproposedtoprovideanreferencefortheinterrelatedstudy.

Keywords:nearspace;hypersonicflightvehicles;modeling;flightcontrol

0 引 言

临近空间(NearSpace)一般指距海平面20~100km的空域,处于传统航空器的最高飞行高度和航天器最低轨道高度之间,是当前人类活动较少涉及的空间领域。纵观上个世纪,人类关注的重点是以普通航空飞机为主要飞行器代表的20km以下的空域和以卫星为主要飞行器代表的100km以上的空域,并且这两个区域已经得到了很大的开发和利用,但临近空间空域迄今还未得到很好的开发和利用。随着航空航天技术的飞速发展,临近空间特有的战略意义日益凸显,对临近空间飞行器的发展涉及国家安全与空间和平利用,是目前国际空间技术发展的焦点之一。

在众多的临近空间飞行器中,高超声速飞行器以其显著的军民两用应用价值成为目前临近空间飞行技术的主要研究方向。同时,近年来世界各军事大国在推进技术、结构材料、空气动力和飞行控制等关键技术研究方面积累了丰富经验,对高超声速飞行器未来的发展奠定了基础。

1 高超声速飞行器发展概述

高超声速飞行器,是指飞行马赫数大于5、以吸气式发动机或其组合发动机为主要动力、能在大气层和跨大气层中远程飞行的飞行器。与传统的飞行器不同,高超声速飞行器表现出多任务、多工作模式、大范围高速机动等特点,为完成既定任务,整个飞行过程经历亚声速、跨声速、超声速和高超声速四个阶段,因此大量技术难题亟待解决。

从20世纪80年代初期至今,美国、俄罗斯、英国、法国、德国等国家分别提出各自的研究计划,为研制高超声速飞行器提供各项技术储备,这些计划包括:美国的高超声速技术(HyTech)计划和Hyper-X计划;俄罗斯的多用途航天器系统(MKS);英国的水平起降单级入轨空天飞机(HOTOL);德国的两级入轨空天运输系统(SANGER)等。2004年3月美国宇航局(NASA)成功试飞了X-43A验证机[1],创造了9.8马赫的飞行速度,验证了超声速燃烧冲压发动机的可行性,标志着高超声速飞行器研究领域取得了阶段性的进展;此后,相继发展了X-43B、X-43C、X-51A、HTV-2等验证机,并进行了各种以试验验证为目的的飞行试验,取得了不同程度的成果。

最近几年,国内也逐渐开展了高超声速飞行器关键技术研究,并提出待解决的几项关键技术,包括高超声速技术、高机动飞行技术、长距离空天飞行技术、可靠性技术等。

2 高超声速飞行器建模研究

高超声速飞行器的关键技术包括推进技术、材料技术、空气动力学技术和飞行控制技术等,具有高升阻比特性的乘波构形被认为是高超声速飞行器最好的外形设计,具有广阔的应用前景,已成为世界各国研究的重点。然而,采用乘波构形后飞行器机身与发动机相互融合,即所谓的机体/发动机一体化设计,使得气动、推进与控制作用相互耦合、相互影响,不可分离。因此,在研究高超声速飞行器建模问题时,应充分考虑高超声速飞行的特点以及飞行器的结构特性,以确保建模的可行性。正是基于上述原因,对该类飞行器的建模变得更加困难,该问题逐渐成为越来越多国内外专家关注的焦点。

在研究初期,NASA公布了一种锥形体刚体模型,并给出了模型的气动布局以及相关气动数据[2],但该模型反映不出当前研究的乘波体构型飞行器的动力学行为,因此很少被采用。Schmidt等对吸气式高超声速飞行器进行了抽象[3],基于拉格朗日方法获得了包含气动/推进/弹性耦合特性的动力学解析模型,基于这个解析模型,吸气式高超声速飞行器的气动/推进/弹性耦合特性对飞行动力学和控制的影响被逐步揭示。Bolender等[4]在此基础上经过简化,提出了一种新的吸气式高超声速飞行器非线性纵向动力学一体化解析模型,在纵向平面全面刻画了吸气式高超声速飞行器的动力学行为,能够揭示出高超声速飞行器飞行控制研究所面临的问题。

与此同时,很多学者结合吸气式高超声速飞行器气动/发动机一体化耦合的特点,对高超声速飞行器的各种飞行特性,如攻角特性、升阻特性、发动机特性以及纵向气动特性等进行了研究。文献[5]通过气动力特性给出了高超声速飞行器的数学模型,并研究了飞行器的气动力特性;文献[6-7]采用斜激波理论、普朗特-迈耶关系式及瑞利流原理,估算高超声速飞行器气动力及推进,建立飞行器纵向模态的非线性数学模型;文献[8]结合高超声速气动力学和气动弹性相关理论,建立了非线性纵向模型方程,分析了3种模型不确定性来源:参数、结构以及非结构,建立了非线性不确定模型;文献[9]讨论了坐标系选择、飞行器外形抽象、弹性机身模型建立、空气动力模型建立、超燃冲压发动机系统模型建立以及运动方程推导等需要考虑的问题和可用的方法;与上述偏重理论的研究有所不同,Mirmirani等[10-11]则从工程实用角度出发,研究了吸气式高超声速飞行器的耦合动力学特性,重点研究了吸气式高超声速飞行器气动/推进耦合动力学特性对控制系统设计的影响。这些研究从不同角度对高超声速飞行器的建模问题提供了一种支撑。

从临近空间高超声速飞行器建模方面的国内外研究成果可以看出,现有建模问题多是局限于气动力模型或飞行姿态模型的研究。然而,对于采用机身/发动机一体化布局的临近空间飞行器,弹性/推进/姿态耦合是飞行器运动过程中存在的固有物理联系,临近空间高超声速飞行器由于运行环境非常复杂,气动力、气动力矩和推进特性非线性严重,导致弹性/推进/姿态耦合关系更加复杂,采用现有的飞行姿态建模或气动力建模方法,无法满足三者协调控制的需要,从现有文献看,当前对该问题开展的相关研究较少。因此,深入分析临近空间高超声速飞行器的飞行弹性/推进/姿态耦合机理及特性,充分考虑高超声速飞行器新动力学特性,根据不同任务进行理论和数值仿真分析,对模型进行合理简化将是建立适合高超声速飞行器协调控制模型的一种有效途径。

3 高超声速飞行器控制研究

3.1 高超声速飞行器控制面临的挑战

高超声速飞行器独特的气动外形以及细长结构设计,导致空气动力学、推进系统、结构动力学和高带宽控制系统之间在宽频率域内存在显著的交叉耦合。与传统的飞行器相比,模型的复杂度和非线性度更高,而且高超声速飞行器飞行高度和飞行马赫数跨度范围大,运行空间环境非常复杂,在飞行过程中,飞行器气热特性和气动特性的变化更为剧烈。因此,较常规飞行器,高超声速飞行器飞行控制问题更具有挑战性,主要表现在如下方面:

(1)特殊的气动/推进布局和结构使得高超声速飞行器机体结构的固有振动频率较低,并造成明显的弹性效应,既影响飞行器短周期运动,又使得飞行器变形加剧,导致飞行失控;

(2)机体与发动机的高度一体化设计,必然带来空气动力学与推进系统之间的强烈耦合,限制了飞行器可达到的闭环系统性能,构成对高超声速飞行器飞行控制系统设计的各种约束;

(3)根据激波条件优化,设计出的乘波体外形高超声速飞行器工作在激波面上,具有姿态本质非稳定性;

(4)由于工作条件大范围变化,高低空气动特性差异巨大,导致飞行器动力学特征与模型参数在飞行过程中变化显著,同时控制面的控制效率较亚声速、超声速飞行时低得多,且时滞、气动耦合严重;

(5)现有试验条件无法全面模拟飞行器的工作环境,检测设备不能完全监测试验过程,对高超声速飞行器各种特性的研究存在较大的不确定性。

3.2 控制方法研究

尽管存在较大的挑战,随着各种高超声速飞行器计划的实施,在高超声速飞行器控制器设计方面,近年来,国内外已经开展了大量的理论和工程应用研究,以提高临近空间高超声速飞行器的运动品质,改善其相关控制性能,并取得了相应的研究成果。验证机X-43A采用传统的增益预置方法设计控制器,该方法被工程广泛采用,技术比较成熟,且不受计算机速度的限制[1];此外,X-43A试飞成功也表明,增益预置方法是目前飞控系统设计的主流方案。但是,当飞行包线范围扩大,外界扰动增强时,基于增益预置方法的控制器存在明显的缺陷,特别是在控制可能发生故障时,该方法需有大量的增益预置表,且切换过程中,参数往往产生突变,严重影响系统的整体性能[12]。

高超声速飞行器飞行条件极为复杂,要想获取其精确的模型信息是很困难,甚至是不可能的。因此,控制器的鲁棒性显得尤为重要,为了能设计出强鲁棒的控制器,在控制器的设计过程中,必须弱化其对模型的依赖,采用某些在线逼近方法来获取被控模型信息,或者应用某种在线补偿方式来克服模型不准确所带来的影响。文献[13]采用经典的鲁棒控制方法为平衡点处的高超声速飞行器线性模型设计控制器,将鲁棒控制系统的设计转化为极小值优化问题;文献[14]针对Bolende和Doman所分析的吸气式高超声速飞行器模型中的参数不确定和未建模动态,基于L1控制理论提出了一种L1自适应控制器;文献[15]将高超声速飞行器模型转化为线性参变(LinearParameter-Varying,LPV)系统,并采用鲁棒变增益的方法设计控制器。

然而,鲁棒控制中优化问题的最好解往往是考虑最坏条件下获得的,优化解一般存在不同程度的保守性,即鲁棒性的获得是以牺牲性能指标为代价的。因此,经典的鲁棒控制方法在实际应用中往往具有一定的局限性。文献[16]采用带有神经网络补偿的非线性动态逆控制方法进行验证机X-33控制器的设计,该方法具有较好的非线性解耦控制能力以及较强的鲁棒性,并且还具有一定的容错重构性能。虽然验证机X-33因多种原因被迫下马,但其控制器的设计过程为今后高超声速飞行控制器的设计提供了一种全新的思路。

基于这种思想,近年来,鲁棒自适应控制方法已经被应用于复杂、未知和不确定的非线性动态系统控制中,依靠状态变量进行反馈,通过所设计的自适应律来调节参数、抑制扰动,改善控制系统的性能。多数研究人员采用动态逆方法进行自适应控制,首先对系统进行反馈线性化,然后结合其他自适应控制方法进行鲁棒自适应控制设计[17-18],但在这种方法中,不但反馈矩阵的计算量大而且难以实现。为此,一些学者尝试采用其他非线性控制设计方法从不同的角度进行高超声速飞行器控制器的设计。如文献[19]针对结构模态和执行器动力学的不确定,以姿态和速度跟踪为目标设计了一种自适应LQ控制器;文献[20]针对飞行航迹角动力学的非最小相位特性、推进和气动之间存在强耦合特性,通过建立一种简化模型,提出了一种兼备自适应性和鲁棒性的设计方法;文献[21]基于Lyapunov方法分别对内外环进行控制器设计,给出了控制器设计方法。

3.3 存在的问题

尽管近年来高超声速飞行器控制研究工作受到广泛重视,但大部分研究局限于单独针对飞行姿态控制或气动力控制展开。普通低速航空器中飞行姿态对气动力和气动力矩的影响关系比较明确,通过气动总体设计可保证飞行器的稳定性和操纵性满足规定要求。然而,高超声速飞行器独特的机身/推进一体化布局及其独特气动外形,使得高超声速飞行器存在严重的弹性、非线性以及气动不确定性,给飞行控制系统的设计提出了诸多难题,使得一些常用的控制方法不适于或者很难应用于这类飞行器。主要表现在:

(1)多数线性控制研究基于某几个工作点的线性化模型设计局部控制器,通过增益调度方法可对飞行器在一定飞行区域范围内控制,但无法满足强耦合、大非线性条件下高超声速飞行器大跨度机动飞行控制的需求;

(2)非线性控制过于依赖反馈线性化方法,由于对模型结构的要求,在设计中通常忽略了弹性效应,然而由行器刚体运动与弹性运动之间存在显著耦合,只基于刚体模型设计的控制系统会由于严重的模型不匹配而引起系统稳定性问题;

(3)智能控制主要利用先验知识和数值仿真建立运动参数和控制量之间的映射关系,控制器结构复杂不利于理论上分析控制系统稳定性,只能依靠非线性仿真验证;

(4)多数控制忽略了机体弹性效应,或者通常将弹性效应作为高频摄动不确定性处理,然而高超声速飞行器的高带宽控制系统动态和低频结构模态之间不再具有频带分离现象,这种交叉耦合极易导致控制与结构的耦合失稳,只基于刚体模型的控制设计难以保证系统的稳定性[15]。

综上所述,高超声速飞行器特殊的动力学特性使得飞行控制设计面临的问题复杂多样,为保证高超声速飞行器在复杂的飞行条件下,拥有稳定的飞行特性、良好的控制性能及强鲁棒性能,需要对其动力学特性、耦合特性以及各种不确定性进行深入研究和分析,选择合理的控制结构,进行飞行器弹性/推进/姿态协调控制研究,在其飞行控制系统设计过程中引入新的控制方法和控制手段[22]。

参考文献:

[1]BahmC,BaumannE,MartinsJ,etal.TheX-43AHyper-XMach7Flight2Guidance,Navigation,andControl OverviewandFlightTestResults[C]//AIAA/CIRA13th InternationalSpacePlanesandHypersonicSystemsand Technologies,Capua,Italy,AIAA2005-3275.

[2]ShaughnessyJD,PinckneySZ,McM-innJD,etal. HypersonicVehicleSimulationModel:Winged-Cone Configuration[J].NASATM-102610,1990:1148.

[3]BilimoriaKD,SchmidtDK.IntegratedDevelopmentof theEquationsofMotionforElasticHypersonicFlightVehicles[J].JournalofGuidance,Control,andDynamics,1995,18(1):73-81.

[4]BolenderMA,DomanDB.NonlinearLongitudinalDynamicalModelofanAir-BreathingHypersonicVehicle[J].JournalofSpacecraftandRockets,2007,44(2):374387.

[5]MirmiraniM,KuipersM,LevinJ,etal.FlightDynamic CharacteristicsofaScramjet-PoweredGenericHypersonicVehicle[C]//ProceedingsofAmericanControlConference,USA,2009:2525-2532.

[6]刘燕斌,陆宇平.高超声速飞行器建模与控制的一体化设计[J].宇航学报,2009,30(6):2176-2181.

[7]刘燕斌,陆宇平.面向控制研究的高超声速飞行器气动力与动力一体的建模新方法[J].宇航学报,2011,28(1):31-36.

[8]曲鑫,任章,宋剑爽,等.基于扰动观测器的高超飞行器建模及控制[J].上海交通大学学报,2011,45(2):272-276.

[9]唐硕,祝强军.吸气式高超声速飞行器动力学建模研究进展[J].力学进展,2011,41(2):187-200.

[10]MirmiraniM,WuC,ClarkA,etal.ModelingforControlofaGenericAirbreathingHypersonicVehicle[C]//AIAAGuidance,Navigation,andControlConferenceand Exhibit,SanFrancisco,California,2005,AIAA2005-6256.

[11]ClarkA,WuC,MirmiraniM,etal.Developmentofan Airframe-PropulsionIntegratedGenericHypersonicVehicleModel[C]//44thAIAAAerospaceSciencesMeeting andExhibit,Reno,Nevada,2006,AIAA2006-218.

[12]刘亚.复杂非线性系统的智能自适应重构控制[D].南京:南京航空航天大学,2003.

[13]LohsoonthornP,JonckheereE,DalzellS.Eigenstructure vsConstrainedH∞DesignforHypersonicWingedCone[J].JournalofGuidance,Control,andDynamics,2001,24(4):648-658.

[14]LeiYu,CaoChengyu,CliffE,etal.DesignofanL1AdaptiveControllerforAir-BreathingHypersonicVehicleModelinthePresenceofUnmodeledDynamics[C]//AIAAGuidance,NavigationandControlConferenceand Exhibit,HiltonHead,SouthCarolina,2007,AIAA 2007-6527.

[15]葛东明.临近空间高超声速飞行器鲁棒变增益控制[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2011.

[16]JohnsonMD,CaliseAJ,JohnsonEN.FurtherEvaluationofanAdaptiveMethodforLaunchVehicleFlight Control[C]//AIAAGuidance,Navigation,andControl ConferenceandExhibit,Providence,RI,AIAA2004-5016.

[17]Holm-HansenB,LeeHP,YoussefHM.Neuro-FuzzyDynamicInversionControlforaHypersonicCruise Vehicle[C]//AIAAGuidance,Navigation,andControl Conference,Toronto,OntarioCanada,AIAA2010-7868.

[18]HaojianXu,MirmiraniMD,IoannouPA.Adaptive SlidingModeControlDesignforaHypersonicFlightVehicle[J].JournalofGuidance,Control,andDynamics,2004,27(5):829-838.

[19]MatthewK,MajdedinM,PetrosI,etal.AdaptiveControlofanAeroelasticAirbreathingHypersonicCruiseVehicle[C]//AIAAGuidance,Navigation,andControl ConferenceandExhibit,HiltonHead,SouthCarolina,2007.

[20]FiorentiniL,SerraniA,BolenderMA,etal.Nonlinear Robust/AdaptiveControllerDesignforanAir-Breathing HypersonicVehicleModel[R].AIAA2007-6329,2007.

空间声学设计范文3

【关键词】办公室设计;办公空间;理念;设计要素

随着时代的发展,经济的腾飞,城市化进程也逐步加快,人们对办公空间设计有了更高的要求和期望。室内设计要创造出安全、卫生、舒适、优美、生态的室内环境,以满足使用者的物质功能需要和精神功能需要。当今室内设计中强调以人为本的设计理念,因此对人们心理环境因素的关注尤为迫切。

1现代办公空间设计的重要性及创意理念

1.1流动性强

办公室以前是静态的、久坐工作的地方,人们始终在固定的位置、在上级不断监视的目光下端坐着,管理控制和技术限制都将办公人员锚定在固定位置。但是,现代办公环境则鼓励人们从一处走到另一处,在楼内或园内任何地方以任何方式工作。新的无线技术有助于人们这样工作。流动性工作的概念容许把工作变成一系列的旅途,创造机会让人们偶然相遇,随意会面。由于这些都是自发产生的,并没有事先计划,因而更具创造力,更能提高工作效率。

1.2更具灵活性

以前的办公室设计如同造纸工厂,致力于不断重复的工作过程。那样的办公室是信息储藏室,而不是信息交流处。严格的分工将知识和思想的交流排除在外。但是在现代办公空间中,传统公司里的流水作业让位于更具流动性、更先进的工作方法,在这里知识就是力量——知识要由人们去促进、增长、交换、共享、转换。在这种鼓励知识交流的精神指引下,办公环境逐渐带有大学校园的特色:通过发展机构内的空间和设备,使其充满学习气氛。

1.3提高团队协作能力

办公室的设计曾经是为了把人隔开,以无情的等级和地位的分隔为基础。20世纪早期的办公室甚至禁止同事间相互谈话。但在现代办公空间中,却体现了集体合作的重要性,集体解决问题,不再依靠偶尔利用的缺乏个性的会议室或私人办公室。提供有利于人们连续合作的地点和空间,已成为办公空间设计的组成部分。使多种不同学科相综合的工作集体拥有一个鼓励交流与合作、刺激创新思维的办公空间。

2现代办公空间与环境设计的要素

2.1领域感与个人空间

个人空间不一定是球形的,各个方向的延伸也不一定是相等的。有人把它比作一个蜗牛壳,一个肥皂泡,一种气味和一个‘休息室’”。与传统的单间办公室不同,在开放式办公空间和景观式办公空间中,员工们在开敞的空间中一起工作,并没有单间办公室中由隔墙所形成的“实体边界”,这时个人空间的范围无形中形成了一个“虚体边界”,由此获得了个人领域感的最小范围。更大范围领域感的获取则是通过室内空间界面装修形成实体边界而得以实现的,办公空间中常以墙体或者隔断和办公家具以及绿化陈设来实现。这些实体边界不仅提供领域感和私密性,还表明了占有者的身份。如单间办公室则多为上级领导所使用,通过墙体分隔的单间办公室其领域感和私密性就比隔断分隔要强,隔断本身的长度高低也可以反映领域感和私密性的大小及强弱程度,因此把握办公空间中各个领域的度便成为设计的关键。

2.2办公设施的配置协调性

现代化的办公家具可被区分为三个部分:(1)系统家具,(2)0A(OFFICEAUTOMATION办公自动化)办公桌,(3)人体工学座椅。尤其是0A办公家具,必须与自动化理念相结合,才是真正的0A办公家具。对办公空间(包括设备)来说,最关键的就是人与机械的关系问题。在人性化的现代办公空间设计中,应该以给工作人员创造优质的办公环境为宗旨,以实现人与机器的有机协调为目的。因此,人性化办公空间的设计,要充分考虑并处理好办公设备、办公家具、信息管理等与人的关系。其中办公家具是办公室中最重要的设施之一,一个人要在8小时内与之发生接触,如果桌椅设计不当,使用者就会感觉不舒服、易疲劳甚至产生疾病。因此,办公家具的设置,应充分考虑使用者的业务性质,注重人体工程学原理,并采用富有人情味的工艺造型及色彩。

2.3人与人的关系

人性其实是最难把握的,人与人之间要靠经常性的接触、交流才能产生互动。因此,办公空间应成为一个同事间碰面、汇集资讯并在和谐的气氛中交流协作的场所。

2.3.1私密性与公共性。私密性与公共性是一对矛盾的辩证统一体,是相互依存的。在办公空间的设计中,应注意在办公建筑公共空间中对人的私密需求的关照,可以以不同的空间分隔手法为人们提供不同功能需求的个人空间,分隔手段可以将封闭式、半封闭式和开敞式等多种处理手法结合使用。现代办公空间中常常设置有公共交往空间,如休息室、茶水间、酒水吧等。这类空间是具有高情感,高凝聚力的办公空间所必需的,同时也是办公空间是否人性化的重要标志。交往空间的多种多样,使办公形态也呈现出灵活多变、丰富多彩的局面,而且能同时满足人们对私密性及公共参与的需求。现代办公空间室内设计中求得私密性和公共性这两者的平衡,其表现形式就是提供给人们选择的多样性,人们可以方便地选择独处与参与,这就涉及到对办公空间中封闭与开敞的处理、创造多功能的可供选择的交往空间,因此办公空间中还应该保持私密空间与公共空间的有效过渡或柔性接触。

2.3.2交流与协作。众所周知,在传统的办公大楼上下班的人们很少相互交流,除非他们坐在一起。有研究表明,两个在同一幢大楼不同楼层上班的人在任何一个工作间相遇的机会仅有百分之一,而现代的办公空间设计为这种偶然相遇提供了场所。以前使人处于某个固定位置,在一个单独的地方进行重复劳动所产生的效果,即原有那种仅为了把人隔开,以平面设计把等级地位分隔的设计已不合适宜,取而代之的,是集体合作性的办公空间。

2.4人与环境的关系

2.4.1人对环境的感知。空间尺度的运用在设计中是非常重要的,办公空间的大小与形状、办公设置物的位置、甚至办公环境中的气氛,都会给在这一环境中的人以不同的感受。只有合理运用整体空间尺度与人体尺度的关系,才可以使办公环境更符合其内涵,人才会感到安全与惬意。因此,人对空间的感知,是人性化设计中不应忽视的。色彩本身没有绝对的美或不美,它的美是在色彩之间的相互组合之中体现的。当配色反映的情趣与人的情绪产生共鸣时,即当色彩配合的形式与人的心理形式相对应时,人就会感到和谐愉悦。国外的许多办公空间在走道、厕所等人们不经常停留的地方,采用明快的颜色以解除人们在工作后的疲劳感,使人能够在这些地方得到一个良好的缓冲。人性化正是通过这些局部的空间得以体现的。光在室内气氛的营造上也起着独特的、不可替代的作用,它能修饰形与色,使本来简单的造型变得丰富,并在很大程度上影响和改变人们对形与色的视觉感受;它还能为空间带来生命力,创造环境气氛。

2.4.2人对环境的需求。人是环境的主体和服务对象。因此,当代的环境设计以人对环境的需求为创作目标,从而满足人的生理需求、心理需求以及人对大自然的需求。在对待空间的需求中,人们的生理需求较容易得到满足,而心理的需求却是广泛、具体而细致的。总之,要从人出发,从人的心理需求出发,才能创造出一种有机的整体性的办公氛围,人与机、人与人、人与环境,这三组关系,就是现代办公空间的设计要素。

3声音环境

声音环境也是环境心理学中非常重要的方面。人处在工作状态时,总是希望自己所在空间是安静的。所谓安静,是追求声音环境的舒适化。屏风工作站布置起来的半开放式的办公空间给人带来了空间舒适感,同时也出现了噪声问题,因此,必须采取有效手段解决。

3.1控制噪声源

营造理想的声音环境,首先应该降低或防止噪声的产生。但是电话铃音、办公设备发出的声音是客观存在的,而工作人员之间的交谈有时是必须的,所以在办公空间中通过控制噪声源来削弱噪声收效甚微。

3.2声音掩蔽

采取积极的手段加上一些声音,形成声音掩蔽,可以有效地消除噪声的不良影响。声音掩蔽现象很常见,例如在地铁车厢中,如果说话声音小,对方就听不见,因为说话的声音(信号音)被地铁的轰鸣声(掩蔽音)掩盖了,这就是声音掩蔽现象。环境音乐是积极利用声音掩蔽的一种方式,但是在办公室中实际应用不是很多。合适的背景音乐,可以在心理上对办公室工作人员产生良性作用,减少对噪声的影响,从而产生安稳感和放松感。另一种是安装声音掩蔽系统。在天花板中设置用来掩蔽声音的扩音器,发出工作人员感知不到(与环境音乐不同)的宽带域音作为掩蔽音,可有效地消除周围噪声对个人带来的影响。

3.3吸音屏风

选用吸音材料,也能有效地消除噪声。常见的有吸音地毯、吸音壁毯以及吸音天花板等。屏风工作站本身也可以成为吸音降噪的载体,如果屏风在原来隔音的基础上运用声学科技增加吸音功能,就能更好地消除周围噪声的干扰。因此,采用具有吸音功能的屏风工作站应该是现代办公空间设计的新动向。

4结束语

空间声学设计范文4

本文以天津数字广播大厦声学装修工程为例,详细论述了声学装修各种特殊工艺做法对空间隔声、吸声、混响等声学指标的控制,对各工艺用房的声学指标要求、声学装修施工技术要求和构造特点等进行了详细的论述,并对声学测试、测试后的调整进行了总结。

1.          工程背景 天津数字广播大厦项目占地约17898平方米,总建筑面积约64720平方米。地上20层,裙楼4层,专业声学装修的房间总面积约为5000平米。

大厦需要进行声学装修的房间包括16套直播室和导播室,10套标准语言录音室和控制室,18套简易语言录音室,一套200平米录音棚和一套400平米录音棚,一个1000平米多功能演播剧场和一个200平米多媒体演播厅,一个5.1环绕声标准审听室和一个立体声审听审看室。200和400平米录音棚以及1000平米剧场的录音控制室都具备5.1环绕声节目录音制作能力。

2.          声学装修设计 声学装修和普通的公共建筑精装修有非常大的区别,声学装修不仅要满足视觉艺术效果,更重要的是根据声学的专业计算,通过特殊的装修构造达到控制空间音质及满足隔声降噪等要求的目的,同时还要为未来几年甚至几十年的工艺设备安装、布线做好预留预埋。因此,声学装修不仅装饰外表面要符合设计要求,装饰面后部的设计、构造以及用材等更要符合要求。

从广播节目制作、播出的角度出发,建筑声学设计需要达到隔声降噪和实现理想的声场两个主要目的。

室内隔声降噪主要是通过两方面实现,一是利用双墙结构阻隔空气传导声波,二是利用弹性材料阻隔结构传导声波。

在声学设计和工程施工中,常通过增大墙体表面质量、采用双墙结构、双龙骨结构等方式增加隔声量。

建筑声学设计的最终目的是要在一个封闭的空间内实现一个理想的扩散声场,这个声场不仅具有平滑的声波衰减曲线,声波的各频率衰减特性相同,而且房间内各处混响时间一致。

要实现理想的扩散声场,首先要解决声场声能集中、声波衰减不均匀的镜像反射问题。可以通过将反射表面处理成凹凸状以对相位进行调整,也可将材料表面处理成既有反射区又有吸声区以对振幅进行调整,通过这样的处理,能够达到改变声波反射方向并实现扩散反射的效果。

在实现反射管理的过程中,要注意对混响的控制,大混响会破坏语言的清晰度。室内声波反射是形成混响的重要基础,混响信号是一个声能逐步积累和逐步消散的过程,可以通过增加反射面来实现平滑的声波衰减曲线。

要实现理想的扩散声场,还必须要控制好室内吸声。吸声可同时控制噪声、反射和混响,在小型录音室,低频吸声材料还可以降低驻波频率干扰。

对中高频的控制主要是使用多孔材料。多孔材料内部有大量微小的、连通的孔洞,声波可以沿着这些孔洞深入材料内部,引起孔洞中空气分子的振动。由于空气的粘滞阻力和空气分子与孔洞壁的摩擦,声能转化为热能而损耗掉。控制中高频的多孔材料主要有岩棉、玻璃棉、矿渣棉、棉花及泡沫塑料等。

声学装修设计必须严格遵守国家、地方和广电行业的相关规范、标准,广播大厦声学装修工程依据的主要规范性文件包括《国家广播电影电视总局令 第62号》广播中心实施细则(2011年7月)、《广播电视录(播)音室、演播室声学设计规范》(GY/T5086-2012)、《广播电视中心声学装修工程施工及验收规范》(GY/T5087-2012)等。

3.          声学装修施工 3.1.       声学装修材料及指标要求 声学装修所用的材料都有严格的指标要求。

1.声学装修所用岩棉和玻璃棉均为板状。岩棉板密度为100 kg/m3,玻璃棉板的密度为32kg/m3。所有岩棉和玻璃棉均须外包玻璃丝布或无纺吸声布,这层包覆材料需质密,能有效起到防止玻璃纤维外泄的作用。

2. 所有穿孔金属板,穿孔规格为孔径3mm,孔中距5mm,而且必须达到各使用空间要求的设计厚度,

3.穿孔FC板,涂料层不能堵塞孔洞,面层涂料应采用滚涂,严禁现场安装到位后进行喷涂。

4.声学房间使用的矿棉板,分为外饰面板和内侧声学构造用板,内侧声学构造用板不追求面板美观。所有矿棉板均应符合以下声学指标要求:

频率(Hz)

125

250

500

1000

2000

4000

吸声系数

0.49

0.42

0.50

0.60

0.69

0.63

 

5.浮筑地面中的隔震垫块材质为玻璃棉,低频截止频率小于11Hz,单个垫块承重大于50公斤,垫块布置间距约300mm,需根据现场混凝土板的模板布置具体确定。

3.2.       施工技术要求 3.2.1.      隔声要求 1.所有装修房间在声学装修施工前,都要检查砖墙或砌体围护结构,横竖缝必须满灌砂浆,墙体两面抹20mm厚水泥砂浆到顶。若检查中发现有不足,必须待修补完毕再进行声学装修施工。

2.所有声学装修房间的所有预留孔洞在穿管之后,必须用膨胀水泥砂浆封堵严密。

3.所有进入房中房构造房间的线槽、桥架、水管、电管,在进入该空间前要进行软连接处理,周围用岩棉塞进后,再用膨胀水泥砂浆将穿墙孔洞封堵严密。

3.2.2.      综合管线要求 地面、墙面、吊顶上地沟(或)管线较多,涉及到音视频、扩声系统、电气、空调、消防专业系统的管线,若无特殊约定,应由声学装修施工单位负责协调各专业,保证各项安装之间及与声学装修工程之间密切配合。

3.2.3.      房中房构造要求 房中房构造施工时,一定要严格按图施工,型钢框架房中房与建筑围护墙体不应有任何刚性连接。

浮筑地面下必须采用专业玻璃棉减震垫块。

3.3.       声学装修构造和施工 声学装修必须达到多种声学技术指标要求。

声学装修关键在于施工质量,所有隔声吸声材料的选购、龙骨框架的材质、截面尺寸、间距布置固定、饰面材料的规格、材料和施工方法等,都必须严格按照设计要求办理、安装和施工。

不同的声学房间有不同的声学要求,要用不同的装修做法实现,每一个房间的吊顶、隔声墙、地面等都对应一种专门的做法。下面是几种主要的声学做法:

3.3.1.      天花吊顶声学布置构造 吸声吊顶做法:主要采用金属板专用龙骨,填充50mm厚玻璃棉。在结构层和龙骨间设置一层空腔。面层为穿孔金属板或者金属格栅。此做法主要应用于录音棚、语录室和直播室等。

3.3.2.      隔声墙做法 普通轻质隔声墙做法:砌块墙体满做20mm厚水泥砂浆抹面后,100mm轻钢龙骨架内填100mm厚岩棉板,封双层12mm厚埃特板,两层埃特板要错缝布置。此做法主要用于直播室和简易语录室等。

相比普通轻质隔声墙,房中房隔声墙做法的100mm轻钢龙骨架与外墙无刚性连接,且轻钢龙骨架与20mm厚水泥砂浆面间留有空腔,空腔厚度根据房间声学要求确定。此做法主要用录音棚、5.1环绕声录音控制室、标准语录室的播音室等。

3.3.3.      墙面吸声做法 墙面吸声做法:在隔声基层或墙体基层与龙骨架间设置空腔,空腔厚度根据房间声学要求确定,龙骨架与墙体固定牢固,龙骨架间满填100mm厚岩棉+包裹无纺吸音布的100mm厚玻璃棉,矿棉吸音板与龙骨架固定。饰面为开孔率20%的穿孔金属板。此做法主要用于录音棚、5.1环绕声录音控制室、标准语录室的播音室等。

3.3.4.      房中房-浮筑地面构造 房中房-浮筑地面做法主要包括房中房吊顶、房中房隔声墙和浮筑地面三个部分。房中房结构要求吊顶、隔声墙、地面都不能和外部有硬性连接。

房中房吊顶做法:以弹性吊钩连接楼板与10#槽钢,主龙骨、次龙骨内置100mm厚岩棉,并用双层12mm厚埃特板错缝拼接。

浮筑地面做法:在钢筋混凝土楼板上以300mm间距布置专业玻璃棉隔震垫块,对于地面承重大的部位垫块布置间距相应减小,垫块上以木纤维板错缝满铺并用胶带封缝,木纤维板上铺60mm厚混凝土板,再上为50mm方木龙骨架,木龙骨架内敷设线槽,木龙骨架上为15mm厚细木工板衬板,最上为5mm厚塑料泡沫衬垫和12mm厚复合木地板。浮筑地面与墙体交界处为橡胶垫,与墙体距离约50mm(根据具体房间功能需求确定此距离)处设置10#槽钢立柱,立柱间距不能大于1800mm。

房中房-浮筑地面做法应用于录音棚、5.1录音控制室以及标准语录室的播音室等。

4.          声学房间的功能布局 广播大厦七-九层设置有16套直播室和导播室,用于天津广播各种类型节目的直播播出。

大厦四层设有10套标准语言录音室,具备高质量语言类节目的录音、制作和后期合成能力,以及电话采录、节目随录等功能,满足语言类(包括访谈类)播出节目的音频制作要求。

200㎡录音棚位于大厦二层,具备大型文艺、音乐、广播剧等艺术作品的前期录音和后期制作能力,设计混响时间为0.4秒。5.1环绕声制作室(即录音控制室)配置5.1环绕声监听系统、立体声近场监听系统,具备立体声音频和5.1环绕声音频制作能力,设计混响时间为0.3秒。

400㎡录音棚位于大厦一层,除面积稍大外功能与200㎡录音棚基本相同,设计混响时间为0.7秒,同样具备量立体声音频和5.1环绕声音频制作能力。

广播大厦共设有18套简易语言录音室,采编播人员可以在此独立完成语言录音、电话采访及音频灌录、编辑、合成等工作。

5.          声学测试 通过对直播室、导播室、标准语录室、简易语录室等房间的声学测试,发现了一些问题,经过现场勘查并核对设计图纸,找到了问题产生的原因。经过多轮测试、拆改,再测试、再拆改,最终,每一个房间的声学指标都达到设计要求。

将三类典型房间的实测数据整理为混响时间频率特性曲线图后,可直观地看到它们的频率特性。

图5.1:标录、简录、直播室混响时间频率特性曲线

空间声学设计范文5

关键词:多功能会议室声学设计;吸声材料;吸声构造;混响时间;隔声降噪

1概述

1.1多功能厅声环境常见问题

1.2引起多功能厅内声音混乱的主要原因

(1)厅内各界面未经吸声处理,将主席台的语言声或音乐声不断反射向观众席,尤其是后墙和顶棚,易形成多重回声和声聚焦。(2)房间进深较大,侧墙、顶棚、主席台背景墙又未进行反射处理时,观众席中部就有较大区域内缺乏前次反射声,易形成声缺陷。(3)门窗未经隔声处理时,室外的噪音会干扰到会议室内。

1.3如何利用建声设计优化多功能会议室声环境

多功能会议室声学设计要考虑的内容很多:(1)良好的房间体型设计,避免声缺陷;(2)吸声材料的选择与吸声结构的做法,保证室内最佳混响时;(3)扩声设备的选择、布置和合理搭配;(4)良好的装修施工技术。本文主要从第二点,即室内构造方面,图2多功能会议室平面图来介绍如何对具有多样化功能的会场进行混响时间值、混响时间频率特性、隔声降噪控制,用下面的案例来具体分析。某多功能厅位于办公楼顶楼的走廊尽头,长13米,宽7米,高4米,最大容量为42人,容积为364m3,总表面积为342m2。平面布局见图2。

2设计要求

2.1多功能厅功能要求

(1)能够满足国内外会议、学术论坛、演讲报告等活动对语音清晰度的要求。(2)能够举行小型文艺演出及其他文娱活动。

2.2多功能厅建声技术指标要求

设定该多功能会议室功能为以会议为主,兼顾举行小型晚会等娱乐活动,因此保证语言清晰度和相应的音乐丰满度是会议室建声设计的关键。在考虑声学处理时,主要应满足这两个指

注:1)“与500Hz的比值”指多功能会议室低频和高频混响时间相对于中频混响时间的比值。2)“空气吸声系数”与室内湿度有关,当频率在1000Hz以下时,可不予考虑。3)“平均吸声系数a指将会议室体系V、空气吸声系数4m和对应的最佳混响时间代入伊林公式后求得的结果。4)表中的总吸声量A是指要达到对应的混响时间,室内装修材料和构造所须到达到的总吸声量。

(2)隔声量。根据规范规定,采用扩声系统时会议室的噪声评价数为NR35,噪声评价曲线NR值对应的各倍频带声压级见表22。例如,测得的室外噪声声压级如表22所示,则用室外噪声声压级及室内噪声评价限值求出要求的隔声量,以便之后选择恰当的围护结构类型。

注:“室内噪声评价数35(dB)”的值指的是噪声评价曲线NR35对应的各倍频带声压级。

3吸声材料与构造选择

对低频、中频、高频的各种吸声材料配合使用,准确把握各种材料和构造的吸声性能,结合室内建筑艺术处理的整体要求,以创造理想的声环境。各种材料和构造位置确定的依据:“前场反射、中场扩散、后场吸声、顶棚强吸、门窗隔声。”

3.1主席台墙面的材料与构造

主席台墙面根据“前场反射”原理,将墙两侧处理成折角来缩小张角,使反射声直达观众席(见图3)。主席台墙面用不开孔木装饰为表面材料,将龙骨和木板固定牢固,成为一体,减少共振对低频声的吸收,为观众席提供较多的一次反射声,增加语音的清晰度、亲切感和空间感。具体结构见图4。

3.2侧墙材料与构造

一方面观众席侧墙的上部用穿孔板做吸声处理;另一方面侧墙的下部贴木板,作反射处理,为观众席提供一次反射声,以增强直达声的强度,以增强对声音的洪亮感和空间感。具体结构见图5。侧墙有窗的一面在靠近玻璃处安装一道遮阳窗帘,离开玻璃100mm再安装一道吸声遮光厚窗帘,这对防止声畸变、吸收中高频甚至低频起到一定作用。

图5观众席侧墙节点图

3.3后墙面材料与构造

功能会议室最易产生回声的地方是后墙,因此后墙需用多孔材料和穿孔板作大面积强吸声处理。加大吸音棉厚度,以加强对中高频声的吸收。具体结构见图6。

图6观众席后墙节点图

3.4顶棚材料与构造

因会议室装修的多孔材料多主要吸收的是中高频声,而控制低频声的作用相对较弱,易使环境内的低频过多混响,影响听音效果,因此室内构造方面也要十分注意低频声的吸收。顶棚上一般足够的空间留较大空气层,从而达到共振吸收低频声的作用。

吊顶采用不同的吸声材料间隔布置,使室内混响时间频率特性曲线趋于直线。采用穿孔铝板吊顶(板厚与孔径均为0.8mm,穿孔率为1%),上铺较厚的吸声棉,上方留200宽的空气层。这种共振吸声结构吸声频带范围较宽,对中低频声,特别是中频声有很好的吸收。一般选择开孔部分与不开孔部分相间隔的穿孔铝板,开孔的部分负责吸声,不开孔部分负责反射主席台声音至观众席。另外,由于穿孔铝板较薄,不开孔部分会因振动对低频声有很好地吸收。具体结构详见图7。

图7顶棚节点图

3.5地面材料与构造

地面铺地板,地面龙骨间填吸音棉,减小会议室内噪音对楼下的影响。可铺地毯,避免人员走动产生太多杂声,地毯必须耐磨,抗静电。

4混响时间计算

根据设计的各种声学结构的吸声性能进行混响时间计算,检验混响时间设计是否满足要求的混响频率特性。具体数据见表41.

经计算,各频率混响时间满足多功能会议室的使用要求,混响时间的频率特性曲线基本上为直线,符合GB/T503562005《剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范》中关于多功能厅混响时间的设计标准。

注:因最佳混响时间的值允许有±0.1s的变动范围,因此采取吸声措施后的总吸声量与最佳混响时间设计值所要求的总吸声量之间会有一定的差值。

5隔声量计算

该会议室有一面墙直接面对室外,该墙体为240mm厚的砖砌体加50厚空腔和50厚吸音棉,隔声性能较好,但墙上有大面积开窗,而窗是围护结构隔声较薄弱的环节,要提高墙体的组合隔声量,必须选用隔声性能好的窗户。

选用双层木窗(3mm窗可开,6mm窗固定),用毛毡对窗缝进行密缝处理,减少室外声音的传入。查资料得该墙体和窗的隔声量如表51所示。

满足隔声量要求,同理求得其他频率隔声量也满足要求。

6结束语

多功能会议厅的室内设计必须充分考虑声学因素,但许多建设方并未重视这些,在建造时未严密进行声学处理,以至无法创造一个良好的声学环境以满足其高品质环境的要求。文中的构造形式并不是唯一的,随着声学设计的不断发展,不断有建筑材料和构造做法在各种声学设计中不断被开发。这些新材料、新技术必定会为室内声学设计注入新的活力。由于作者实践经验、专业知识水平有限,部分观点可能有失偏颇,文章的深度、广度有待进一步拓展。

参考文献:

[1] GB/T503562005.剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范.

[2] 剧场建筑声学.中国吸音隔声降噪网.

空间声学设计范文6

大学图书馆往往为校园内学生自习的中心,安静的阅览环境能帮助读者集中精神、专心致力于学习与从事研究工作。但随着电子信息的增长与多媒体的应用,图书馆引进了大量的机械设备,用以提升资讯资源服务,而其所产生的噪音问题相当值得重视,该情况在图书馆的多媒体中心与公用计算机区等机器设备密度较高的场所,问题更加明显。噪音是一种产生令人不愉快或刺激性听觉的声学现象。在生理上,噪音除了可能会引起人的内分泌异常、头痛、易疲倦与高血压,最直接的危害就是因长时间的暴露造成音感性的听力损失;而在心理层面上,噪音会令人感到厌烦、不专心,进而影响学生各项作业表现与思考学习能力,因而应当采取有效的方式来加以防控。

二、改善馆员与读者所产生的声响

依据相关研究的调查结果显示,读者反映的环境噪音中,多是以其他读者所产生的噪音为环境中噪音的主要来源。大致而言,在图书馆不同的服务空间中,读者所产生的声响主要来源有所不同,其所需要的改善方式也有所不同。在没有墙壁或隔板明显区隔的服务空间,容易产生环境噪音的相互干扰;而在有墙壁或隔板明显区隔的独立空间中,其环境噪音来源多源自于其他使用者,这一点值得图书馆在规划与管制环境噪音时多加重视。国外大学图书馆对于读者所产生的噪音管制,多从规章制度上进行管控,并多订有图书馆服务区域的噪音管制政策,例如美国康科迪亚大学图书馆利用指定研究区,应对学生对于安静无声学习环境的需求,其中蓝色区域为完全静音的个人学习区域,对声音的管制包含不允许对话、手机必须关机或转为静音等;橘色区域是一个安静的团体和个人研究学习空间,对声音的管制有允许读者轻声的谈话、手机可设定为震动,同时并加强教育与倡导,以期能营造安静和谐的阅读环境。

此外,有部分图书馆对于噪音的管制划分更为细腻,如Oak Park Public Library将馆内的噪音管制区分为3个区域,绿色区域为社交区,允许读者正常音量的对话、轻声的使用手机与不干扰其他读者的原则下可听自己的音乐;黄色区域为低声音区,允许读者低声的交谈及不干扰其他读者的原则下可听自己的音乐、手机只能发简讯等管制措施;红色区域为静音区,不允许读者交谈及使用手机,但在不干扰其他读者的原则下可听自己的音乐。

这种利用图书馆原有服务空间作为管制噪音的方式,需要从规范制度上进行管控,包含对馆员与读者,即同时加强馆员的巡视及劝导与读者的图书馆教育,两方面同时进行,以防止馆员、读者成为馆内环境的噪声源之一。另一方面,读者于使用讨论室进行课程讨论时,所发出的音量与喧哗的谈笑声,也常会干扰到图书馆内正在阅读的使用者及引起其他读者的侧目。因此,图书馆有必要制订妥善的管理办法与规则,并严格执行,同时加强小组讨论室的隔音效果,以避免因读者使用小组讨论室,而干扰到读者使用图书馆其他服务。

三、改善公用计算机区的环境噪音

图书馆受20世纪计算机科技的冲击,改变了提供信息服务的方式与形态,传统的纸本知识载体,正快速的转变为数字化、多媒体化方向进行,这些载体的变化,也对图书馆的服务与读者的使用方式造成冲击。同时计算机网络科技的快速进步,使今日因特网不仅为信息传播的重要媒体,同时也是教育学习的重要途径之一,并促成近年来数字学习的快速发展与迅速普及,而大学图书馆无不大力争相推动数位学习平台的多元化学习区的建置,其所提供的服务项目包括:信息检索、多媒体、休闲阅读、数字学习等四项,而其中公用计算机区,在图书馆多元化学习区中扮演至为关键的角色。一般大学图书馆的公用计算机区,所提供的相关设备包括计算机、打印机、扫描机等,是设备高度密集的场所。因此,公用计算机区在噪音的管制上,有加强的必要。而在公用计算机区的环境噪音来源中,可分为来自设备与使用者的噪音,其中读者反映噪音量较大的来源为使用者的谈话声与脚步声,对于读者谈话声的管制,需依赖读者的相互提醒与公德心的发挥。而来自其他服务区的噪音,图书馆可以通过增设隔音板,使公用计算机区能与其他空间稍作区域性分隔的方式改善。

目前有不少大学图书馆的公用计算机区,为求设备维修与位置安置的便利性,而铺设有高架地板,其结构为轻钢架组成的空心架高地板,地板模块为铸铝材质,读者行走或移动椅子时会发出不小的声响,为环境噪音的主要来源之一,也值得注意。对于读者的脚步声,则可通过增设地毯的方式进行改善,但棉质地毯日后的维护成本对图书馆而言也是一大挑战,而人造材质如尼龙、PU材质的地毯,初次购置成本较高,但日后的维护成本较棉质地毯为低,此点图书馆可依据自身的需求,自行评估而定。另一方面,公用计算机区可采用低噪音的设备,以降低整体的环境噪音量,在公用计算机区中,除谈话声与桌椅移动声外,最为读者所诟病的噪音来源,即是键盘与扫描器、网络打印机等设备所发出的噪音,图书馆在选购相关设备时,可考虑采用低噪音量的薄膜式键盘、扫描器及网络打印机,以降低设备所发出的噪音音量。

四、改善多媒体中心的环境噪音

读者在多媒体中心的噪音反映情况,与公用计算机区的情况类似,环境中主要噪音来源,仍以“谈话声”等其他读者所产生的噪音,最为读者所诟病。且多来自其他视听席的读者讨论声与嬉笑声为主,值得注意。

多媒体中心服务区域若为独立规划的空间,理应可避免干扰其他空间或受其他空间的干扰,仍有读者反映“脚步声”的噪音问题。该情形或与多媒体中心的动线安排有关,若读者动线系穿过视听席区域,在观赏影片时,容易感受到其他读者走动的声音而干扰到正在使用视听数据的读者,也值得注意。因此,在多媒体中心的环境噪音来源中,除设备本身所发出的噪声源,读者与动线规划的因素,也需一并纳入考虑,方能为读者创造友善、流畅、清静的视听服务空间。

五、结语