體型設計
第5章 室內音質設計
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 音質評價量 容積確定 體型設計 混響時間設計 典型建筑聲學設計要點及案例分析
5.3 體型設計
——直接關系到直達聲分布；反射聲空間和時間分布；是
否有聲缺陷
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一、設計方法 ——幾何聲學法（聲線法） 大廳堂尺寸遠大于波長，主要考慮聲反射，故 可用幾何聲學法進行體型設計。 ——大大簡化分析工作且能夠符合實際。
幾何作圖（1）
聲源配置在演員主要表演區(qū) ——距大幕線2～ 3m，離舞臺面1.6m。
幾何作圖（2）
幾何作圖（3）
幾何作圖法
二、設計原則
——直達聲、近次反射聲的控制和利用；聲擴散和 防止音質缺陷。 1、充分利用直達聲，以保證直達聲到達每個觀眾 直達聲對響度和清晰度有最重要的作用，應盡可能 地從體型設計上考慮充分地利用直達聲。
1）縮短直達聲傳播距離 得太長——控制縱向長度
小于 35米
●直達聲強度隨傳播距離而衰減——不要把聽眾席拉
●當一層平面聽眾延伸得太遠時，可將部分聽眾設置
在樓座。
1500座以 上設一層 樓座
樓座
2500座以 上設二層 樓座
2）避免直達聲被遮擋和被聽眾掠射吸收
●避免直達聲被廳堂的柱、欄桿、前排聽眾所遮擋，
以減少高中頻聲能損失。
●若聽眾席地面起坡太小，直達聲從聲源掠過聽眾的
頭頂?shù)竭_后部聽眾，聲能將被大量吸收。因此前后排座位 升起應不小于100mm。——起坡
起坡
3）適應聲源的指向性 聲源所發(fā)高頻聲指向性很強，為保證清晰度和音色 的完美，廳堂平面形狀應當適應聲源指向性。使聽眾席不 超出聲源前方140°夾角的范圍。——長平面比扁寬平面 有利。
平面形狀
2、爭取與控制好近次反射聲，以保證其合理分布
——又前次反射聲或早期反射聲——對于增加直 達聲的響度和提高清晰度都有重要作用。
體型設計應爭取和控制近次反射聲，可利用幾何聲 學作圖法，可檢驗大廳反射聲分布及延遲時間。
1）幾何分析
平面——聲線分析
剖面——聲線分析
2）平面設計——側墻處理
①矩形平面
①矩形平面
特點：規(guī)模不大時——因平面較窄，側 墻一次反射聲能較均勻地分布大部分觀眾席。 改進：規(guī)模較大時——側向反射不利， 可利用臺口（前部側墻）進行改進（八字 形）——鐘形平面。
聲聚 焦
②扇形平面
特點：前區(qū)相當部分座位，缺乏來自側墻 的一次反射聲，來自后墻的反射聲則較多，且 弧形后墻易形成聲聚焦；
大部分座位靠近舞臺布置。多用于劇場等
表演性廳堂。 改進：利用頂棚給多數(shù)觀眾席提供一次反
射聲；側墻可做成折線形，以調整側向反射聲
方向；后墻宜消除聲聚焦。
③六邊形平面
④橢圓形平面
④圓形或橢圓 ③六邊形平 形平面
特點：一
特點： 一次反射聲易 次反射聲易沿墻 反射，廳中部缺
面
沿墻反射，廳
中部缺一次反 射聲。 改進：同 扇形（改變側 墻傾角）。
乏一次反射聲；
弧形墻面易形成 聲聚焦。 改進：把側
墻做成鋸齒形，
使反射聲達到中 前部；后墻宜消
除聲聚焦。
3）剖面設計——頂棚設計——聲場分布均勻
①臺口：吊頂、墻面做成定向反射面。
——臺口附近反射面能把聲音反射到觀眾廳前區(qū) 要求：反射面應為厚重、堅硬材料，如鋼板網抹灰。尺 寸足夠大，較小方向尺寸至少大于反射聲波長�！缫� 效反射200Hz以上聲波，寬度不能小于1.7m。
②觀眾廳中后部：適當擴散處理，或結合造型要求靈活設計，
不造成聲缺陷即可。
觀眾廳縱剖面——前區(qū)聲反射設計
觀眾廳頂棚（縱剖面）形式基本類型
平面式
弧面式
鋸齒式
擴散體式
折線式
浮云式
浮云反射板
適當安裝頂棚反射板，通過反射板增加遠處座位的聲反射，從而有效提高響度
大講堂頂棚設計
劇院頂棚設計
a——聲線作 圖方案 b——實施的 建筑設計
北京師范大學音樂廳 （頂棚與側墻設計）
3、爭取擴散反射——聲場分布均勻
室內裝飾（柱、燈具、各種凸凹起伏）對聲 波均有擴散作用。 最簡單：三角柱體、半圓柱體。
1）尺度與材料
①尺度
寬度和厚度與聲波波長比應滿足的要求。 a=220/f b>0.15a（與后面公式一致）
②材料：密實
擴散體尺寸 如f=100Hz，其有效擴散體尺寸： a大于等于2.2m； b大于等于0.33m；
布置擴散體（不規(guī)則） ——混響時間長，吸聲少
不同吸聲材料 ——混響時間短，需較多吸聲
吸聲和反射交替布置 ——混響時間較長，吸聲較少 達到聲擴散的途徑
聲擴散做法
4、消除聲缺陷——與體型設計有關 1）回聲、多重回聲（顫動回聲）
①回聲
●產生條件：2個條件缺一不可
強度和大小大到足以和直達聲相比的反射聲；
時差大于50ms的反射聲。
●出現(xiàn)部位：舞臺、樂池、觀眾廳前區(qū)能聽到回聲；
●產生部位：后墻、后部天花、樓座欄板。
產 生 回 聲 部 位
回聲產生示意圖
● 吸聲
●消除回聲
的措施
● 擴散
● 改變 傾角
②顫動回聲（多重回聲）：一連串回聲
●定義：聲波在特定界面間的往復反射所產生，聲源
位于兩平行界面間。
聲源位于吸聲較強的舞臺，觀眾席里又布滿觀眾，不 易發(fā)生顫動回聲。
●出現(xiàn)部位：平行墻面間——聲源位于兩平行界面間。
體育館建筑、公共空間 ——聲源與接收點（觀眾）在同 一空間——地面與天花間。
●防止措施：墻夾角大于
5°；吸聲、擴散。
2）聲聚焦： ①定義：凹曲面（如弧形墻面、穹頂）使聲場分布不 均勻的現(xiàn)象。 ②出現(xiàn)部位： 弧形墻面、凹頂棚前空間的某個區(qū)域。 ③防止措施：
●控制圓弧形半徑R與高度
h，應使h很大于R；
●凹曲面強吸聲，通過減弱反射聲強度來避免聲聚焦；
（如空間吸聲體）
●凹曲面懸掛擴散反射板。
● 吸聲
● 擴散 ● 擴散
圓形平面、弧形后墻——聲聚焦避免
● 吸聲
● 擴散
凹曲面頂棚——聲聚焦避免
北京某車間剖面圖——屋頂為雙曲扁殼結構， 由于建筑設計時未考 慮聲學問題，造成混響時間過長（18.7s）及聲聚焦缺陷，致使車間 內面對面講話難以聽清，交流不便——不得不投入巨大物力、財力進 行聲學改造——懸掛空間吸聲體。
● 吸聲
——建筑設計與建筑聲學設計是一個問題的兩 個方面，必須同時考慮，才能獲得理想效果。
3）聲影區(qū)
觀眾席較多的大廳，一般設眺臺，以改善大廳后部觀眾席 視覺條件。若眺臺下空間過深，則易遮擋來自頂棚的反射 聲——形成聲影區(qū)。 （1）出現(xiàn)部位：樓座眺臺下部 （2）出現(xiàn)原因：眺臺過深 （3）危害：眺臺下響度不足 （4）防止措施：控制眺臺開口比即開口高度H和深度D的 比例； 多功能廳：D≤2H；音樂廳：D≤H 眺臺下頂棚應可能向后傾斜，使反射聲落到眺臺下座席。
音樂廳：D≤H
多功能廳：D≤2H 聲影區(qū)及改進措施
4）聲染色
（1）出現(xiàn)原因：共振頻率的簡并（重疊）會出現(xiàn)聲染色。 （2）出現(xiàn)情況：低頻、小房間；而大房間、高頻共振頻 率數(shù)目較多，易分布均勻，故可不考慮聲染色現(xiàn)象。
（3）防止措施：
●改變房間尺寸、比例。
——正方體最差
●房間墻面或頂面做成不規(guī)則形狀。 ●不規(guī)則布置吸聲材料。 ●布置聲擴散構件。
（三）爭取擴散反射：聲場分布均勻
室內裝飾（柱子、燈具、各種凹凸起伏）對 聲波均有擴散作用。 最簡單：三角柱體、半圓柱體。
1、尺度與材料
1）尺度
寬度和厚度與聲波波長比應滿足的要求。 a=220/f 2）材料：密實 b>0.15a（與后面公式一致）
擴散體尺寸 如f=100Hz，其有效擴散體尺寸： a大于等于2.2m； b大于等于0.33m；
布置擴散體（不規(guī)則） ——混響時間長，吸聲少
不同吸聲材料 ——混響時間短，需較多吸聲
吸聲和反射交替布置 ——混響時間較長，吸聲較少 達到聲擴散的途徑
聲擴散做法
音樂廳
劇院
多功能廳、禮堂
教室、講堂
空間吸聲 體
側墻穿孔 FC板吸 聲結構
體育館
演播室
重點：音質設計中體型設計原則；與體型設計有關的 音質缺陷及防止。 難點：音質設計中體型設計原則及聲線分析法。
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