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发已故项端祁先生的中国建筑声学的二十年回顾与展望

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发表于 2005-10-20 20:16 | 显示全部楼层 |阅读模式
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我国建筑声学的20年回顾与展望<br>项端祈<br>
〔北京市建筑说计研究院北京IOOUS5<br>2001单11月r日收题<br>
摘要我国沌筑声学在近20年阿.无论在利研、设计、声学材料吃姑构)的研刹、生产和应用方面均有较大的发屁在厅堂音质设计的个别领城还取得了突破性的进展,木文筑上迷几方面作抵要的介lfl美铃切建筑声教厅堂音夙噪声控材<br>
1引言<br>我国近代建筑声学始于192,年叶企荪和施汝威两教授对清华大学弯顶大礼堂音质的研<br>
究而在国际声学界早期最有影响的开创性工作之一则为马大欲教授于1洲台年在美国对矩<br>
形房间简正报动方式的研究[11.除此以外,旧中国处于战乱时期,建筑声学几乎是一片空<br>
白建国后,千so年代初,在中科院马大酞教授等的积极参与下,国家制定了声学(包括建<br>
筑声学在内)远景规划[=[2J甲随后马大鱿等对建筑声学开展了多方位的基础建设.建立实验纂地,培养专业人才,开设研究课题和招收研究生,进行了与工程实践柏结合的建声实验工作 [3],组织和参与国内,外建声学术活动,引入有关文献资料,能译山版建声书刊[9[,使建筑声学这一边缘学科得以迅速发展。特别是1%吕年人民大会堂内万人大礼堂声学设计的成功,为厅堂音质设计起到巨大的推动和促进作用。至so年代中期,国内已有相当一部分大专院校、科研和设计部门建立声学实验室阁.配备了相当规模的建声人员从事研究和设计工作,不断在噪声控制和厅堂音质方面取得成见但正值建筑声学处于摧勃发展的大好时期,1匀翻玉年爆发了‘文化大革命,.当时机构撤销,人员 “下淤,国民经济停稀不前甲建筑声学与其它学科一样.完全处于停顿状态。直至70年代末,粉碎.四人柯”后,得以复苏,迎来了科学发展的春关.从80年代初至今的20年间,国民经济的发展,改革开放的不断深入人民物质和文化生活水准的提高,为建筑声学的持续发展提供了且大的空间和无限生机,在50-60年炸奠定的签础上,不断进取.获得了丰硕的成果.2009年申奥成功,文化建设将出现新的高潮,建筑声学面临新的机遇和挑战. 2近20成果<br>
年建:虎声<br>
由于国民经济即发展<br>
活水准的提高,人布对厅<br>
扰有更高的要求,夕而提<br>
业中的地位和作用<br>
特别是厅堂齐质设引方面<br>
的进展它可概括为如下几方面<br>
2.1徽穿孔吸声板的理论研究和在厅赏声学<br>
设计中的应用<br>山中科院马大欲教授提出的徽穿孔板吸声理论和实用方法,为噪声控制和厅堂音质设计<br>
提供了一种无需多孔纤维材料的沽净吸声结构,填补了适用于潮浪和沽净房间缺乏吸声构造的空白.被广泛应用于大型游泳馆,超净车间内的吸声钵和消声装置.近年来,徽穿孔板的<br>
运川有了新的扩展,用撤穿孔的透明板材(有机玻璃或不种胶)作为玻璃穿顶、凹弧形玻瑞幕<br>
冶厅堂的吸声结构,它既能保持采光的功能,适应了宠内外间沟通的设计构思,又解决了<br>
由凹弧形玻瑞引起声聚焦和多重回声的缺陷_成为近代建筑设计不可多得的吸声构造颇受广<br>
大建筑师的欢迎。图I为不久前建立的德国柏林议会大厦会议厅的玻璃弯顶,采用微穿孔有<br>
机玻璃吸声构造,降低了混晌,消除丁多重回声缺陷的实例‘2.2多功能斤堂可调混晌设计获突破性进展<br>我国的剧院均供多功能使用,即使是专业剧院通常也绝非单一用途,在歌剧院内演奏<br>
音乐,在戏剧院内演出歇舞和放映电影是常有的事,而不同的使用功能,耍求有各自的最佳<br>
混响时间.因此在多功能剧院内如何选择混响时间呢从80年代初至,年代末的30多年<br>
内,棍响时间的选择采用两种“方法,:其一是折衷的办法,即取两种使用功能长、短混响时间的中间值、截如音乐、歌舞与屯影会议所籍混响时间的中间值,其结果是各项功能均不能达到最佳凰其二是以主要功能确定混响时问,其它功能凑合使用;结果是使大多数剧目处于音质极梢的状况.因此.在多功能剧场的设计中、如何在声学上满足功能要求,也即使每项<br>
功能均能有最佳的声学条件,唯一解决的方法是采用可调混响装置.笔者于80年代初,开始<br>
在二剧场的窥众厅内采用人工和机械可变吸声结构.调节厅内棍响时间(北京良乡剧场、北京<br>
工人俱乐部和北京剧院等工程)取碍了成效. ’随着计算机技术的发属至vo:年代初,开始采<br>
用计算机程序控制可调结构,首例工程是广东佛山“金马,剧院,可调混晌稿度达040,圆满解决了音乐、戏剧等多种功能所需的最佳馄响要求同时操作简便和价廉,随后在广东、广<br>
西、河北、辽宁、山东和北京的,项剧院工程网内采用,均获得良好的效果,积易了经骚,<br>
使之成为一套成熟、可靠的技术措施.使多功能剧院在声学上实现多川途的要求,图z和图<br>
3分别为计算机程控可变吸声结构的方块图和汕头广播姗院观众厅可消结构建成后的内景卜<br>
2.3厅赏音质设计中广泛采用(C人T])计蕊机辅助设计<br>在厅堂设计的方案或扩初设计阶民硕侧厅堂的音质状况采用计算机户学摸型试验进<br>
行多方案比较和优化设计,以此枪别体形设计中是否存在先天性缺陷,在声学设计中赶侄呀至关重要的作用.该项技米已广泛应用千涂合性休育馆扩声系统声场分布的设计和方案竞赛<br>
(投标)中,在厅堂建声设计中仅限于音质要求较高的音乐厅和歌剧院建筑图4为广州星<br>
海音乐厅交响乐厅利用计算机棋型了解凹弧形壳顶引成声聚焦的情况,<br>
2.4虚拟仪器更替传统的声学仪拙<br>传统的声学侧反仪器大部分是模拟式的仪器.少数进口声学仪器包含数字信号处理部<br>
先但均由硬件的数字电路来实现场这些声学仪器体积大,笨葱功能又比较单一,不适用于<br>
厅堂声学工程的现场测址,严重影响声学设计中的现沃石中阿〔中期)试马匀和竣工说试工作_ 减着超大规模集成电路技术,计算机技术和数宁信号处理技术的飞沈发展,整个电子产品领域正经历一场“数字化革命”甲由于数字系统性能大大优于模拟系统,因此,传统的声学仪器可由模拟系统转为数字系统.在一个数字化软们日七的声学溯鱼分析系统中,各种声学测量分析功魏均通过软件来实现这样的系统被称为“虚拟仪器,,它是当今嗽界上测量分析技术的发展潮流.中科院声学研究所李毅民教授经多年的研制.提出了适用于各项建声参数(很响时间、声场分布、颇串响应、早期反射声等)测甘的软件包f虚拟仪器工图5是其硬件组成方块圈闭,为当今国内建声渊量,特别是现场测量提供了正确、实用和方便侧试手民对建声的发展作出重大雨机<br>
s.‘新材料、新绘构的研制和应用 用子厅V声学设计中的声学材料或结构不<br>
仅应其有良好的声学性能〔a声、扩散大同时还必须具各适应建筑师所要求的艺术效果.因<br>
此新型的声学材料应是声学功能与艺术效果的有机结合依故称装饰吸声板材,目前国内<br>
it进生产的各种软包吸声、条木和穿孔饰面板材以及多种冲孔图案的金属板和吸声帘幕、广泛地应于各类厅堂建设中。根据施罗德声扩傲原理设计制作的“数论扩散体伯(RRD)也正<br>
在一些厅堂(中央音乐学院礼掌大连广播大厦文艺录音栩等厅堂)中应用.睡多即为文艺<br>
录青栩内所用的施罗德扩教体内景.此外,由日本,瑞典、荷兰和美国进口和国产的各种环<br>
保型吸声棉、穿孔塑胶面泡沫板材、金属压制透声板硬卡罗姆〕和复合装饰吸声板,也被广泛使用,为近代厅黛建筑卢学设计提供了声学低能与艺术效果有机结合的新型材料iv构件.田r为几种条木和穿孔吸声装饰板材的形式as确立了适合国倩的声学设计指标和设计<br>
R序<br>近10年来,国内为适应精神文明建设的需要,新建和改建了一大批音质要求很高的大<br>
型厅堂,如已建成使用的广州星海音乐厅、南宁民族艺术宫音乐厅、河北艺术中心音乐斤、<br>
上海大剧院、辽宁大剧院、保利剧院、中南海 怀仁堂、民族文化宫大别院,北京工人俱乐部一等工程‘正在建设中的国家大剧院、深圳文化中心音乐厅、杭州大剧院、宁波大剧院、<br>
上海东方艺术中心等工往通过国内声学工作者亲身参与户学设计,实验研究.施工和现场<br>
声学调试全过程的实际工作.不断总结经验、教训并在此基础上建立适合于国情的各项声学<br>
指标和符合我国实标操作的声学设计程序甲而不再膝抄国外的致据使厅堂声学设计建立在<br>
更为科学的基础上,确保获得反好的音质,图a为目前采用、并被实践验证为切实可行的声<br>
学设计操作权序侧.<br>
2.7空调系统消声、减拥装工的商品化和摘声<br>
构件的标准化、系列化<br>低噪声是建声设计中的一项重婴指标,为控刹噪声,必须降低空调系统的嗓声和通过建<br>
筑围护结构传入的户外嗓声.目前,消声.减振装置已有系列产品,如系列阻性、抗性.阻抗<br>
复合消声器,折板消声器和各种减振元件(弹簧、橡胶隔振器.弹盆吊钩、橡胶和不锈钢软<br>
接管等)在市场上由专门的工厂生产作为商品出售,多年的使用表明,是有效和可靠的.<br>目前围护结构的空气声隔卢构件,如轻质隔墉(石膏板复合墙体加气混凝土条板和砌<br>
块墙体,圆孔炭化石膏板等较墙)已有系列的构造图集,并对每种构造标有计权陇声量数据;<br>
单层重墙(混凝土、砖墒)和设有空气间层的复合墙依虽无系列图册,但在多种“声学设<br>
计手册,内都有详细介绍;标准隔声门窗(隔声、防火陇声钢.木门窗)作为定型产品在工<br>
厂预订出售。建筑师可根据角户和装修要求选用,改变了过去单体加工造价高、工期长,难<br>
以确保质量的缺点,大大方便了噪声控制工程的设计和施工澡作,<br>
2.8建声设计和声学洲,的标准化和规范化 <br>近20年来,在全国声学标准化委员会的领导下,组织编制了几十项卢学设计和声<br>
学酗量规范和行业标准井参与了与建筑声学有关的建筑设计规范甲如剧场建筑设计规范<br>
(JGJ57-2000〕,体育馆声学设计和测全规范 (JGJ/T131一2000),民用建筑隔声设计规范<br>
(GBJ118-88入建筑隔声评价标准(GB312188),还有厅堂音质设计规范,厅堂缩尺摸型<br>
试验规范,以及隔声、吸卢、隔振,噪声等侧量规范,这对建声设计规范化和标准化从而为<br>
获得良好的音质效果起到甫耍的保证作用甲 <br>
有关建筑声学近年的发展还有多方面的研究成果和Y程实践的经验.如同济大学和南<br>
京大学声学研究所对厅堂音质评价的研兔华南理工大学、浙江大学对语言清晰度评价的研<br>
究,以及中科院声学所,劳动保护科学研究所等单位对有探消声的实骏室研究和对噪声、振<br>
动控制方面的研究工作,均有不少成果,由于受篇幅所限,不一一介绍,<br>
3对新世纪建筑声学的展望<br>随若我国国民经济的迅速发展、人民物质和文化生活水平的提高,以及2DP8年申奥成<br>
功,北京和全国必将兴起文化建设的高潮,促进全民族整休素质的提高.建筑业,特别是文<br>
化建筑必将得到巨大的发展.建筑声学将面临前所未有的机遇和挑故<br>
3.1促进和推动斤堂音质设计和评价方法的<br>
研究<br>在文化建筑中袭演高雅艺术的音乐厅,歌剧院、戏剧院工程将占主要部分.由子音质标<br>
准商,又要求臼然声演出,因而建声设计将成为这类工程设计中的主导甲从而促进和推动建<br>
筑声学这一学科内各个领域的发展‘特别是对适应国情的声学设计指标和对厅堂音质主观评<br>
价方面的研究,将取得进屁以解决大亘工程设计的实际需耍<br>
3.2可调混响、可黯容积将成为新世纪斤常的<br>
发展方向<br>近代大型观、演建筑,音质和装修艺术要求高、投资大、建遣周期长,为充分发挥其e<br>
济和社会效益、对厅多用”的要求将更加迫切.可调混响设计将在已经取得成果的葬础上<br>
进一步得到扩展,并成为多功能厅堂不可缺少的一项技术措施而不同功能对厅堂容积(短<br>
座容积)也有各自的最佳值,因此,可变容积也必将得到相应的重视和发展,<br>
3.3声学构件的标准化、定型化和商品化将进<br>
一步扩展<br>无论是建声构件(吸声、扩散、反谢等构件)或噪声控制的构件(梢声、减震、隔声等)<br>
为适应大规模建设的需觅必须有专业的工厂生产,进行标准化设计作为定塑产品锁售,才<br>
能确保质最.便于选用‘在声学工程施工中,承接声学装修的专业队伍,将通过大世的工程<br>
实践得到发展,并逐渐成为建筑施工中必不可少的新兴业务,弥补目前声学工程在施工中的<br>
薄弱环节.<br>
3.4有望在新世纪初培植一批有较高理论水<br>
平、其有丰富实践经验的建筑声学专业人才<br>大巨的高质奋文化建设和体育场馆建设,以及配套的公窝、旅馆、新闻发布中心和娱乐<br>
设施,均离不开建筑声学设计、音质设计、噪声和振动控制都将成为建筑工程设计中的关键性专业.没有建筑声学的参与,就不可能有满足使用要求的现代建筑通过大量的工程实践是<br>
培养建声专业人才最有效的途径甲可以预见,今后肯定会有一些高等院校、科研机构,设置<br>
有针对性的研究课题展开工作,并参与工程实践活动.理论联系实际,为我国建筑声学创造<br>
新的业绩.<br>回顾建筑声学近2v年来所经历的不平凡的ill程和在困填中所取得的成果,展望未来,<br>
在新的大好形势下,必将获得辉煌的业绩. 参考文献<br>
MAA DaWu〔马大嗽).7.A--tSoa.A-, J-<br>
uary,1985.<br>
1李5已年团家制定科学工作远取翩出{时,马大酸被派主特<br>
了户学方面的规划<br>
1957年接受夭津教工银乐都礼堂的声学没计而进行了狡<br>
汤第一个缩尺〔土沌O)实体声学摸型试脸.<br>
马大酸译泵实用建筑声学夯‘王乖卿等译砚成筑中的声学<br>
设公冲,码纪忠译衣声学人门毖,且如拍译电近代实用趁<br>
筑户学氮<br>
上海间济大学、幽京大学、中料院T学研究所,中国建筑<br>
科学研究搞和北京市建筑设计研究院相继尾立了声学实<br>
脸里,并配备丹定日戒K公月生产的声学仪器-<br>
广州及海晋乐厅宜内乐厅.助头广拐剧瓦南宁民族艺术<br>
宫音毕斤,例目城术中心音乐厅卜大连广播剧珠北京丰<br>
白娜剧院习晾保衬即院和山东南山皿院哺任项工捏均采<br>
用计算机佩控斤内况晌时闷.<br>
李毅民.声学砚甘分析技术的革俞砚工桂声导勇哎VI)<br>
北京声学学会编,〕-<br>
琪瑞祈弓音乐建筑一音乐一声学一建筑玲』中团理筑<br>
'r1LHik55F. 195.<br>

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