建筑声学材料，声学在建筑中的应用(建筑声学材料,声学在建筑中的应用研究)

古代建筑利用声学的资料

天坛回音壁

      北京天坛的回音壁回音壁是皇穹宇的围墙，高3.72米，厚0.9米，直径61.5米，周长193.2米。

回音壁有回音的效果。如果一个人站在东配殿的墙下面朝北墙轻声说话，而另一个人站在西配殿的墙下面朝北墙轻声说话，两个人把耳朵靠近墙，即可清楚地听见远在另一端的对方的声音，而且说话的声音回音悠长。

回音壁有回音效果的原因是皇穹宇围墙的建造暗合了声学的传音原理。围墙由磨砖对缝砌成，光滑平整，弧度过度柔和，有利于声波的规则折射。加之围墙上端覆盖着琉璃瓦使声波不致于散漫地消失，更造成了回音壁的回音效果。

英国伦敦“私语走廊”

        英国伦敦，有一条著名的圆环形“私语走廊”，你在这直径34米的走廊任何一处墙边说悄悄话，在走廊其他地方，包括直径对面的最远处的人，都能听得清清楚。如若你对着墙壁“私语”，其他的人会觉得你正在他身边“耳语”，十分奇妙。

更为著名的是北京天坛的回音壁。回音壁，是天坛中存放皇帝祭祀神牌的皇穹宇外围墙。墙高3.72米，厚0.9米，直径61.5米，周长193.2米。墙壁是用磨砖对缝砌成的，墙头覆着蓝色琉璃瓦。围墙的弧度十分规则，墙面极其光滑整齐，两个人分别站在东、西配殿后，贴墙而立，一个人靠墙向北说话，声波就会沿着墙壁连续折射前进，传到一、二百米的另一端，无论说话声音多小，也可以使对方听得清清楚楚，而且声音悠长，堪称奇趣，给人造成一种“天人感应”的神秘气氛。所以称之为“回音壁”。

回音壁直径61.5米比“私语走廊”大27.5米，而且“私语走廊”有个球形屋顶，而天坛是敞顶的环道。但是，回音壁和私语走廊回音传声的原理都是一样的，敞顶的回音壁在建筑和声学上确实更高一筹。

在我国古代利用声学效应的建筑有哪些？

北京天坛和山西省永济的莺莺塔是迄今保存完好的具有声音效果的建筑

此外，还有四川省潼南县的石琴、河南省郊县的蛤蟆音塔和山西省河津县的镇风塔等

古代中国的声学建筑有哪些？

古代人常常应用声音的一些特性建造一些特殊的建筑物。比如北京天坛中的回音壁、三音石、山西普救寺内的莺莺塔等，以此增加它们肃穆威严气氛。

这些建筑物巧妙利用了声学的一些原理，既有很强的使用价值，也收到了奇妙的艺术效果。表现了我国古代劳动人民的聪明才智。

利用声学效应的建筑在我国已发现不少。北京天坛和山西省永济的莺莺塔是迄今保存完好的具有声音效果的建筑。此外，还有四川省潼南县的石琴、河南省郊县的蛤蟆音塔和山西省河津县的镇风塔等。

北京天坛是著名的明代建筑。其中皇穹宇建于1530年，原名“泰神殿”，1535年改为今名。天坛的部分建筑具有较高的声学效果，使这一不寻常的“祭天”场所，更增添了神秘的色彩。

天坛建筑物中最具声学效应的是：回音壁、三音石和圜丘。

回音壁是环护皇穹宇的一道圆形围墙，高约6米，圆半径约32.5米。内有3座建筑，其中之一是圆形的皇穹宇，位于北面正中，它与围墙最接近的地方只有2.5米。回音壁只一个门，正对皇穹宇。

整个墙壁都砌得十分整齐、光滑，是一个良好的声音反射体。

如有甲、乙两人相距较远，甲贴近围墙，面向墙壁小声讲话，乙靠近墙壁可以听得很清楚，声音就像从乙的附近传来的。只要甲发出的声音与甲点的切线所成的角度大于22度时，声音就要碰到皇穹宇反射到别处去，乙就听不清或听不到。

在皇穹宇台阶下向南铺有一条白石路直通围墙门口。从台阶下向南数第三块白石正当围墙中心，传说在这块白石上拍一下掌，可以听到3响，所以这块位于中心的白石就叫“三音石”。

事实上，情况不完全是这样。在三音石上拍一下掌，可以听到不止3响，而是5响、6响，而且三音石附近也有同样的效应，只是声音模糊一些。

这是因为从三音石发出的声音等距离地传播到围墙，被围墙同时反射回中心，所以听到了回声。回声又传播出去再反射回来，于是听到第二次回声。

如此反复下去，可以听到不止3次回声，直至声能在传播和反射过程中逐渐被墙壁和空气吸收，声强减弱而听不见。

如果拍掌的人在三音石附近，从那里发出的声音，传播到围墙，不能都反射到拍掌人的耳朵附近来，因此听到的回音就比较模糊。

圜丘是明清两代皇帝祭天的地方。它是一座用青石建筑的3层圆形高台。高台每层周围都有石栏杆。在栏杆正对东、西、南、北方位处铺设有石阶梯。最高层离地面约5米，半径约11.4米。

高台面铺的是非常光滑、反射性能良好的青石，而且圆心处略高于四周，成一微有倾斜的台面。人若站在高台中心说话，自己听到的声音就比平时听到的要响亮得多，并且感到声音好像是从地下传来的。

这是因为人发出的声音碰到栏杆的下半部时，立即反射至倾斜的青石台面，再反射到人耳附近的缘故。莺莺塔就是山西永济的普救寺舍利塔。因古典文学名著《西厢记》中张生和莺莺的故事发生在普救寺，所以人称莺莺塔。塔初建于唐代武则天时期，是7层的中空方形砖塔。后毁于明代的1555年大地震。震后8年按原貌修复，并把塔高增到13层50米。莺莺塔最明显的声学效应是，在距塔身10米内击石拍掌，30米外会听到蛙鸣声；在距塔身15米左右击石拍掌，却听到蛙声从塔底传出；距塔2500米村庄的锣鼓声、歌声，在塔下都能听见；远处村民的说话声，也会被塔聚焦放大。

诸如此类奇特的声学效应，原来是由于塔身的形体造成的：塔体中空，具有谐振腔作用，可以把外来声音放大。塔身外部每一层都有宽大的倒层式塔檐，可以把声音反射回地面，相距稍有差别的13层塔檐的反射声音会聚于30米外的人的耳朵而形成蛙鸣的感觉。

石琴位于重庆市潼南县大佛寺大佛阁右侧的一条上山石道中，由36级石梯组成，像一个巨大的石壁。从下半部的主洞口自下而上的第四级石阶，直至第十九级石阶，每一个阶梯像一根琴弦，若拾级而上，就会发出悠扬婉转，音色颇似古琴的声音。

石蹬发音的声学原理是，脚踏石阶产生强迫振动，在空气中形成声波。其中以两侧岩壁最高处的7级石阶发声最响，脚下响声似琴音，令人神往。古人称为“七步弹琴”，并题“石蹬琴声”4个大字。

蛤蟆音塔在河南省郊县。音塔其貌不扬，却以奇声夺人。在塔的任何一面，距塔10米以外，无论拍掌、击石都可以听到蛙鸣的回声。如春天池塘里有千万只蛤蟆在鼓膜低唱，令人遐想。

分析结论是，蛤蟆塔本身排列有序，而且其塔檐对声音有会聚反射作用，从而产生回音。

镇风塔位于山西省河津县的康家庄，是一座比世界名塔永济莺莺塔回音效果还要好的回音塔。

镇风塔呈平面方形，为密檐式实心塔，共13层，围长18．4米，高约30米，每层檐拱角各悬吊一只小铁钟，风来丁零作响。

塔刹呈葫芦形，顶端有一立式凤凰。站在塔下拍手、跺脚、敲砖、击石，塔的中上部便传出小青蛙、大蛤蟆的不同叫声，还有清脆悦耳的鸟鸣声。如果10多个人一齐拍手，其声犹如群蛙在夏夜池塘边竞相放歌，悦耳动听，妙不可言！

我国古代建筑是利用声学效应的科学宝库，很多声学建筑成就体现了声学与音乐、声学与哲学和声学与建筑、军事等的结合。这也是我国古代物理学发展的根本特点之一。

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建筑声学的应用

建筑物空气声隔声的能力取决于墙或间壁(隔断)的隔声量。

直接对楼厂房间造成噪声干扰。

在机械设备下面设置隔振器，以减弱振动，是建筑设备隔振的主要措施。隔振器已由逐个设计发展成为定型产品。

建筑声学是什么

建筑声学

architectural acoustics

研究建筑环境中声音的传播、声音的评价和控制的学科。建筑物理的组成部分。其基本任务是研究室内声波传输的物理条件和声学处理方法，以保证室内具有良好的听闻条件 ；控制建筑物内部和外部一定空间内的噪声干扰和危害。现代建筑声学分为室内声学和建筑环境噪声控制两个研究领域 。

室内声学的研究方法有几何声学方法、统计声学方法和波动声学方法。当室内几何尺寸比声波波长大得多时，可用几何声学方法研究早期反射声分布，以加强直达声，提高声场的均匀性，避免音质缺陷。统计学方法是从能量的角度研究连续声源激发下声能密度的增长、稳定和衰减过程（即混响过程），并给混响时间以确切的定义，使主观评价标准和声学客观量结合起来，为室内声学设计提供科学依据。当室内几何尺寸与声波波长可比时，易出现共振现象，可用波动声学方法研究室内声的振动方式和产生条件，以提高小空间内声场的均匀性和频谱特性。

建筑环境噪声控制的目的是保证建筑的使用功能，保证人们正常生活和工作条件。噪声干扰除与噪声的强度有关外，还与噪声的频率、持续时间、重复出现次数，以及人的听觉特性、心理、生理等因素有关。对于不同用途的建筑物，有不同的建筑噪声容许标准。在噪声控制中，首先要降低噪声源的声辐射强度，其次是控制噪声的传播，再次是采取个人防护措施。因此，噪声控制要从城市规划和建筑布局入手 ，并对不同安静程度要求的建筑群和各个房间分别进行合理的安排和布局。随后再进一步考虑采取建筑物的空气声隔声和固体声隔声措施。

建筑声学

建筑声学是研究建筑中声学环境问题的科学。它主要研究室内音质和建筑环境的噪声控制。

有关建筑声学的记载最早见于公元前一世纪，罗马建筑师维特鲁威所写的《建筑十书》。书中记述了古希腊剧场中的音响调节方法，如利用共鸣缸和反射面以增加演出的音量等。在中世纪，欧洲教堂采用大的内部空间和吸声系数低的墙面，以产生长混响声，造成神秘的宗教气氛。当时也曾使用吸收低频声的共振器，用以改善剧场的声音效果。

15～17世纪，欧洲修建的一些剧院，大多有环形包厢和排列至接近顶棚的台阶式座位，同时由于听众和衣着对声能的吸收，以及建筑物内部繁复的凹凸装饰对声音的散射作用，使混响时间适中，声场分布也比较均匀。剧场或其他建筑物的这种设计，当初可能只求解决视线问题，但无意中却取得了较好的听闻效果。

16世纪，中国建成的北京天坛皇穹宇，建有直径65米的回音壁，可使微弱的声音沿壁传播一二百米。在皇穹宇的台阶前，还有可以听到几次回声的三音石。

18～19世纪，自然科学的发展推动了理论声学的发展。到19世纪末，古典理论声学发展到峰。20世纪初，美国赛宾提出了的混响理论，使建筑声学进入利学范畴。从20年代开始，由于电子管的出现和放大器的应用，使非常微小的声学量的测量得以实现，这就为现代建筑声学的进一步发展开辟了道路。

建筑声学的基本任务是研究室内声波传输的物理条件和声学处理方法，以保证室内具有良好听闻条件；研究控制建筑物内部和外部一定空间内的噪声干扰和危害。

室内声学的研究方法有几何声学方法、统计声学方法和波动声学方法。

当室内几何尺寸比声波波长大得多时，可用几何声学方法研究早期反射声分布以加强直达声，提高声场的均匀性，避免音质缺陷；统计声学方法是从能量的角度，研究在连续声源激发下声能密度的增长、稳定和衰减过程(即混响过程)，并给混响时间以确切的定义，使主观评价标准和声学客观量结合起来，为室内声学设计提供科学依据；当室内几何尺寸与声波波长可比时，易出现共振现象，可用波动声学方法研究室内声的简正振动方式和产生条件，以提高小空间内声场的均匀性和频谱特性。

室内声学设计内容包括体型和容积的选择，混响时间及其频率特性的选择和确定，吸声材料的组合布置和设计适当的反射面，以合理地组织近次反射声等。

声学设计要考虑到两个方面，一方面要加强声音传播途径中有效的声反射，使声能在建筑空间内均匀分布和扩散，如在厅堂音质设计中应保证各处观众席都有适当的响度。另一方面要采用各种吸声材料和吸声结构，以控制混响时间和规定的频率特性，防止回声和声能集中等现象。设计阶段要进行声学模型试验，预测所采取的声学措施的效果。

处理室内音质一方面要了解室内空间体型、所选用的材料对声场的影响。还要考虑室内声场声学参数与主观听闻效果的关系，即音质的主观评价。可以说确定室内音质的好坏，最终还在于听众的主观感受。由于听众的个人感受和鉴赏力的不同，在主观评价方面的非一致性是这门学科的特点之一；因此，建筑声学测量作为研究。探索声学参数与听众主观感觉的相关性，以及室内声信号主观感觉与室内音质标准相互关系的手段，也是室内声学的一个重要内容。

在大型厅堂建筑中，往往采用电声设备以增强自然声和提高直达声的均匀程度，还可以在电路中采用人工延迟、人工混响等措施以提高音质效果。室内扩声是大型厅堂音质设计必不可少的一个方面，因此，现代扩声技术已成为室内声学的一个组成部分。

即使有良好的室内音质设计，如果受到噪声的严重干扰，也将难以获得良好的室内听闻条件。为了保证建筑物的使用功能，保证人们正常生活和工作条件，也必须减弱噪声的影响。因此，控制建筑环境噪声，保证建筑物内部达到一定的安静标准，是建筑声学的另一个重要方面。

噪声干扰，除与噪声强度有关外，还与噪声的频谱持续时间、重复出现次数以及人的听觉特性、心理、生理等因素有关。控制噪声就是按照实际需要和可能，将噪声控制在某一适当范围内，其所容许的噪声标准称为容许噪声级，即噪声容许标准。对于不同用途的建筑物，有不同建筑噪声容许标准：如对工业建筑主要是为保护人体健康而制定的卫生标准；而对学习和生活环境则要保证达到一定的安静标准。

在噪声控制中，首先要降低噪声源的声辐射强度，其次是控制噪声的传播，再次是采取个人防护措施。噪声按传播途径可分为两种：一是由空气传描的噪声，即空气声；一是由建筑结构传播的机械振动所辐射的噪声，即固体声。空气声会传播过程的衰减和设置隔墙而大大减弱；固体声由于建筑材料对声能的衰减作用很小，可传播得较远，通常采用分离式构件或弹性联接等措施来减弱其传播。

建筑物空气声隔声的能力取决于墙或间壁(隔断)的隔声量。基本定律是质量定律，即墙或间壁的隔声量与它的面密度的对数成正比。现代建筑由于广泛采用轻质材料和轻型结构，减弱了对空气声隔声的能力，因此又发展出双层墙体结构和多层复合墙板，以满足隔声的要求。

在建筑物中实现固体声隔声，相对地说要困难些。采用一般的隔振方法，如采用不连续结构，施工比较复杂，对于要求有高度整体性的现代建筑尤其是这样。人在楼板上走动或移动物件时产生撞击声，直接对楼厂房间造成噪声干扰。可用标准打击器撞击楼板，在楼下测定声压级值。声压级值越大，表示楼板隔绝撞击声的性能越差。

控制楼板撞击声的主要方法是在楼板面层上或地面板与承重楼板之间设置弹性层，特别是在楼板上铺设弹性面层，是隔绝撞击声的简便有效的措施。在工业建筑物中，隔声间或隔声罩已成为广泛采用的降低设备噪声的手段。

在机械设备下面设置隔振器，以减弱振动，是建筑设备隔振的主要措施。目前，隔振器已由逐个设计发展成为定型产品。

由于室内声学同建筑空间的体积、形状和室内表面处理都有密切关系，因此室内声学设计必须从建筑的观点确定方案。取得良好的声学功能和建筑艺术的高度统一的效果，这是科学家和建筑师进行合作的共同目标。

中国古代具有声学效果的建筑有什么？

声在具有特殊的传声结构的建筑中，会产生特别的效果

这是因为某种建筑系统可以造成反射、共振等声学效应

中国古代具有声学效果的建筑，史录、实物两方面都有典例

在明代建成的北京天坛公园中，保存着我国古代建筑声学里光彩夺目的丰碑——回音壁、三音石和圜丘