Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Уфимский Государственный Нефтяной Технический Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

шпорыфизика.docx

Скачиваний:

Добавлен:

17.03.2015

Размер:

49.51 Mб

Скачать

☆

1 / 31 2 3 > Следующая >>>

Единство архитектурных и акустических решений.

Единство архитектурного и акустического пространства

Немного о чувствах…

Чувственное восприятие непосредственно влияетна наше настроение и эмоциональное состояние. Особенно сильно на наши ощущения воздействуютоптические и звуковые раздражители, которыемогут стать поводом для сильных переживаний ивпечатлений, как положительных, так и крайнеотрицательных. Наши органы чувств определяют, насколько комфортны для нас те или иные условия, каким образом они воспринимаются слуховыми и

зрительными рецепторами.

Разрабатывая акустические системы и материалы,

При проектировании зданий и сооружений архитекторы руководствуются определенными принципамиих организации и оформления. Основополагающий критерий - целевое назначение тех или иных поме-щений. Это, в частности, относится и к созданию соответствующей акустической среды, будь то театр, конференц-зал либо вестибюль офисного центра. Разработка любого акустического проекта требуетвысокого уровня технических знаний и оформительского опыта для создания функционально и эсте-тически совместимых пространств.

Немного об акустике…

Предметом акустики являются вопросы возникнове-ния и распространения звуков и шумов, их отраже-ния и поглощения различными поверхностями. Акустика учитывает свойства и характеристикипомещений, оказывающие влияние на различимость

речи и музыки. Наиболее значимыми факторамипри этом являются геометрия помещения, а такжематериалы, используемые при отделке полов, потолков и стен. От этого зависит уровень звукоот-ражения и звукопоглощения. Чем сложнее дизайнпомещения, тем большее количество связанных сакустикой параметров необходимо принимать вовнимание. При этом требования к акустике в раз-личных типах помещений неодинаковы.

Улучшить акустику в помещении можно посредст-вом применения различных звукопоглощающих материалов и систем.

2. Объективные и субъективные критерии оценки звукопередачи.

1. Слышимость речи. Основное критерий- её разборчивость(слоговая разборчивость).

= , где- уровень речи,- уровень звукового давления шума

= 96 , где- коэффициент , учитывающий время реверберации ,- длительность затухания звука в воздухе.

2. Звучание музыки.

1.звучание музыки= Т- время реверберации

2.ясность звучания, разделения звуков отельных инструментов. Индекс ясности С= -1…3 дБ

3. Пространственное звучание. Характеризует ощущение закрытого пространства и возрастает с увеличением энергии звуковых отражений.

3. Область слышимости.

4. Расчеты звукоизоляции от воздушного и ударного шумов.

6. Методы расчета времени реверберации.

7. Объективные и субъективные характеристики звука.

Субъективные характеристики звука	Объективные характеристики звуковых волн
Высота звука	Высота звука определяется частотой волны
Тембр (окраска звука)	Тембр звука определяется спектром звука
Громкость (сила звука)	Сила звука определяется интенсивностью волны (или квадратом ее амплитуды)
Рисунок 5.5.1. Рисунок 5.5.2. Частота звука измеряется числом колебаний частиц среды, участвующих в волновом процессе, в 1 секунду. Интенсивность волны измеряется энергией, переносимой волной в единицу времени через единичную площадку, расположенную перпендикулярно направлению распространению волны. Спектральный состав (спектр) звука указывает, из колебаний каких частот состоит данный звук и как распределены амплитуды между отдельными его составляющими. Различают сплошные (рисунок 5.5.1.) и линейчатые (рисунок 5.5.2.) спектры.

8. Воздушный шум. Критерии оценки, измерения и нормирования.

Шум называется воздушным,если источник шума не связан с конструкциями.

Изоляция от воздушного шума- ослабление звуковой энергии при передаче ее через ограждения.

Нормативной величиной воздушного шума является индекс изоляции возд. шума(ИИВШ )

9. Громкость, частота и спектры звука

10. Архитектурные факторы, определяющие акустический комфорт: размеры, формы, пропорции, членения, отделочные материалы и конструкции.

11. Поглощение, отражение звука и звукопередача.

12. Выбор акустических характеристик залов и их архитектуры в зависимости от жанров, музыки и сценического действия.

Все современные залы по акустическому благоустройству делятся на три группы:

Залы с естественной акустикой, т. е. помещения, в которых зрители слушают звучание голоса или инструмента непосредственно и где качество звучания зависит только от акустических свойств помещения. Вместимость таких залов до 3000 чел. ;
залы, в которых слушают звучание и непосредственно, и при помощи системы звукоусиления. Их вместимость может быть до 4500 чел. ;
залы, в которых слушают звучание только при помощи звуковоспроизводящей аппаратуры. Вместимость таких залов не ограничена и может достигать 10-15 тыс. чел. (Московский Дворец спорта).

Акустические качества помещений. предназначенных для передачи речи, и помещений, предназначенных для передачи музыки, различны. Объективной оценкой речевого помещения является разборчивость, которая может быть выражена процентной артикуляцией. Оценка качества музыкальных помещений не является чисто физической проблемой, так как связана с индивидуальными эстетическими требованиями слушателей. Здесь многое зависит от музыкального вкуса и расположения слушателей, качества исполнения, привычки к определенному помещению.

Хорошие акустические условия могут быть достигнуты в помещениях, где выполнены следующие основные требования:

все места слушателей хорошо обеспечены прямой звуковой энергией, а также энергией ранних отражений определенной структуры;
в помещении создано диффузное звуковое поле, исключающее возникновение эха, концентрацию звука и другие нежелательные явления;
время реверберации зала, заполненного слушателями, соответствует величине и назначению помещения;
посторонние шумы сведены к минимуму.

Нужного соотношения в распределении прямой и отраженной звуковой энергии, а также создания диффузного звукового поля, исключающего нежелательные явления, добиваются в зале путем правильного выбора объема зала и его вместимости; взаиморазмещения слушательских мест и игровой площадки; формы зала в плане и разрезе; размеров, профиля и местоположения отражающих поверхностей и отдельных архитектурных элементов; характера и количества звукопоглощающего материала и его размещения.

Процесс акустического проектирования зальных помещений должен включать:

выбор габаритов и формы помещения при соблюдении общих требований к объемно-планировочному решению залов;

проверку достоверности глобальной оценки акустики зала по статистической теории;

расчет частотной характеристики времени реверберации зала для выявления соответствия его объемному оптимуму (рисунок 6) и проведение необходимой коррекции проекта в части конструкций ограждений;

1 - залы для ораторий и органной музыки; 2 - залы для симфонической музыки; 3 - залы для камерной музыки, залы оперных театров: 4 - залы многоцелевого назначения, залы музыкально-драматических театров, спортивные залы; 5 - лекционные залы, залы заседаний, залы драматических театров, кинозалы, пассажирские залы

13. Приемы рациональных решений звукопередачи

Хорошая слышимость — одно из важнейших требований, которому должны удовлетворять помещения для собраний, концертов и т.д. Это требование можно считать выполненным, если в любой точке помещения воспринимается без искажения звук, возникший в другой точке (без эхо и с благоприятной длительностью реверберации).

Слышимость зависит от: 1) формы помещения; 2) его размеров; 3) конструктивного решения; 4) размещения источника звука; 5) времени реверберации.

1. Форма помещения. Благоприятна прямоугольная или трапециевидная форма плана. В последнем случае направление звука должно совпадать с высотой трапеции (рис. 5). Неудовлетворительны в акустическом отношении помещения квадратной, круглой и овальной формы в плане, покрытия в виде выгнутых поверхностей большого размера (купола, цилиндрические своды и т.п., концентрирующие отражённые звуковые волны), экранирующие поверхности (ярусы с большим выносом, глубокие ниши и т.п., рис. 2, 3).

Благоприятны для слышимости поднимающиеся от сцены ряды мест, членения поверхностей стен и потолков (если это не создает экранирования размещенных под ними мест и не поглощает звуковых колебаний высокой частоты— обертонов).

1. Законы отражения пучка лучей;

4. Размещение мест в зрительном зале с постоянной величиной превышения рядов обеспечивает беспрепятственное восприятие звука. = 8 см – постоянная величина;

2. Размеры помещений. Предел слышимости обычной речи по её направлению находится между 20 и 30 м, в стороны-13 м, в обратном направлении-10 м.

Предельные объемы помещений без привлечения технических средств усиления звука (громкоговорителей, отражателей и т.п.): для драматических представлений— до 18000 м3, для музыкальных мероприятий— до 30000 м3. Высота помещений желательна не более 8 м. Отношение высоты помещений к их длине и ширине желательно принимать 2 : 3 : 5 и 1 : 3 √2 : 3√4, а также по соотношениям, близким к золотому сечению, например 3 : 5 : 8.

2. Вогнутая поверхность потолка с акустической точки зрения неблагоприятна;

5. План и разрез концертного зала Плейель в Париже, 1927 год;

3. Конструктивное решение. Массивные потолки и стены, как правило, менее благоприятны в акустическом отношении, чем резонирующие облицовки на относе (из дерева или искусственных плит). При устройстве систем отопления и вентиляции следует избегать восходящих токов теплого воздуха на пути звука от источника к слушателям.

Для задних стен зрительного зала, в покрытиях куполов, барьеров ярусов лож следует применять звукопоглощающие материалы (см. табл. 1).

Размещение дополнительных мест в проходах и подъём рядов от сцены благоприятно влияют на акустику зала. Превышение рядов с местами для зрителей на 8 см (по французским нормам) обеспечивает каждому зрителю хорошую слышимость (рис. 4).

4. Размещение источника звука. Источник звука следует по возможности размещать у жёсткой в акустическом отношении стены; при большой высоте помещения рекомендуется устраивать акустический козырёк.

Несколько источников звука следует сосредоточивать в одном месте; громкоговорители для воспроизведения речи размещают в помещениях не дальше 34 м, для музыки— не дальше 24 м от источника звука.

5. Время реверберации. Явление реверберации возникает при отражении звуков ограждающими поверхностями помещений. Слушатель воспринимает это явление как затухание звуков.

Явление, при котором отраженный звук воспринимается во времени отдельно от прямого звука (когда длина пути отраженного звука ≥ 34— 24 м), называется эхо. Следовательно, с увеличением размеров помещений время реверберации возрастает.

Наличие эхо является недостатком акустики помещений, но реверберация при определенной продолжительности даже желательна.

3. Ломаный профиль потолка создаёт равномерное распределение звука; 6. План и разрез зала «Ройал фестиваль холл» в Лондоне (архитектор Р. Мэттью), 1951 год.

Первые полезные звуковые отражения обеспечивают разборчивость речи и ясность звучания музыки. Более поздние отражения при определенных условиях дадут дополнительное качество звучания в зале: для речи - естественную тембровую окраску, для музыки - полноту и живость.

Рис. 34. Отражения от вогнутых поверхностей: А - от задней стенки; Б - от потолка; 1 - недопустимое положение центра кривизны; 2 - допустимое положение центра кривизны; О - центр кривизны; И - источник звука; Ф- точка концентрации отраженных лучей: R - радиус кривизны поверхности; L - расстояние от источника звука до вогнутой поверхности; Н - высота помещения

Эти качества зал приобретает, если в нем создано диффузное звуковое поле. Для этого необходимо, чтобы вся площадь слушательских мест была равномерно покрыта поздними, рассеянными звуковыми отражениями, приходящими из всех направлении.

Большие гладкие ограждающие поверхности зала не создают в нем диффузного звукового поля. Оно достигается членением поверхностей зала и введением таких элементов, как колонны, балконы, лоджии и т. п. Для получения хорошего отражения или рассеяния необходимо, чтобы отражающие поверхности имели линейные размеры не менее 1, 5 длины волны падающего на них звука.

Поэтому размеры отражателей вблизи демонстрационной площадки должны быть по ширине не менее 5-6 м с тем, чтобы при перемещении источника звука (исполнителя) в игровой зоне обеспечивалось равномерное покрытие всей площади слушательских мест первыми направленными полезными отражениями. Для получения рассеянных (диффузных) отражений расчлененные поверхности должны иметь ширину 1, 5-2 м, глубину 0, 5-1 м при шаге членения 2-4 м.

Если же на этих крупных элементах сделать дополнительные более мелкие членения, то будет получено рассеяние в широком диапазоне звуковых частот. При этом наибольший эффект дают элементы криволинейной выпуклой формы.

Рекомендуемые соотношения глубины, шага и ширины элементов членения поверхности приведены на рис. 35.

Акустические условия для балконов благоприятны, если отношение выноса А к средней высоте подзаконного пространства h (рис. 36) не более 1, 5. Если над балконам нет выше расположенного балкона, то отношение А₂: h₂ может возрасти до 2.

14. Теоретические основы акустического проектирования зданий.

Волновая теория рассматривает помещение как резонатор (аналогично, например, трубе музыкального инструмента). Воздушный объем помещения имеет определенную массу и упругость — и, следовательно, можно рассчитать его собственные частоты и собственные формы колебаний. Волновая теория звука указывает нам, что плотность спектра Dп, а именно количество собственных частот стремится к минимуму при уменьшении соответственно объема помещения. Опираясь на теорию волнового звука воздушное пространство помещения, может быть рассмотрена как линейная колебательная система. Для примера на рис. показан спектр собственных частот помещения с размерами L=6м, B=4м, H=3м. В области низких частот собственные частоты помещения располагаются достаточно далеко друг от друга, а выше частоты 70 Гц их число увеличивается и далее спектр собственных колебаний воздуха становится практически сплошным. Этот физический факт имеет также существенное значение для семантической и эстетической составляющих при восприятии музыки.

Геометри́ческая аку́стика — раздел акустики, предметом изучения которого являются законы распространения звука. В основе лежит представление о том, что звуковые лучи — это линии, касательные к которым совпадают с направлением распространения энергии акустических колебаний.

Геометрическая акустика представляет предельный случай волновой акустики при стремлении длины звуковой волны к нулю. Поэтому точность методов геометрической акустики повышается с уменьшением длины волны.

В области применимости геометрической акустики звуковое поле в любой точке можно рассматривать локально как квазиплоскую волну, бегущую в направлении касательной к лучу. Для гармонических волн каждую величину р, характеризующую поле, можно записать в виде

где ω − частота, амплитуда а − медленно меняющаяся функция координат, с₀ − локальная скорость звука в начальной точке, а эйконал ψ связан с локальным коэффициент преломления n соотношением

где Т − единичный вектор касательной к лучу. Пользуясь принципом Ферма, можно найти уравнение луча в виде

где χ − кривизна луча, N − единичный вектор его главной нормали. Из этого уравнения следует, что луч искривляется в сторону уменьшения скорости звука.