10612

2

УДК 624.04:531/534

Тишков В.А. Физико-технические задачи а архитектурно-строительном проектировании. Часть 2. [Электронный ресурс]: учеб. - метод. пос. / В.А. Тишков, Д.В. Монич, Д.Л. Щеголев, И.А. Зимнович; Нижегор. гос. архитектур. – строит. ун – т. – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 48 с; ил.

1электрон. опт. диск (CD-RW)

Вучебно-методическом пособии даны рекомендации к выполнению курсовой работы по архитектурно-строительной акустике и светотехнике. Приведены основные требования и методические указания к акустическому расчету помещений (залов), расчету звукоизоляции однослойных конструкций и инсоляции помещений. Приводятся примеры расчетов и варианты заданий на курсовую работу.

Предназначено обучающимся в ННГАСУ для выполнения курсовой работы по учебной дисциплине Б1.В.ОД.1 Физико-технические задачи в архи- тектурно-строительном проектировании по направлению подготовки 08.04.01 Строительство, профиль Теория и проектирование зданий и сооружений.

© Коллектив авторов, 2016 © ННГАСУ, 2016

3

СОДЕРЖАНИЕ

2.1.Расчет изоляции воздушного шума однослойными ограж18 дающими конструкциями сплошного сечения

4

1. АРХИТЕКТУРНО-АКУСТИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОМЕЩЕНИЙ (ЗАЛОВ)

1.1 Общие сведения

Задачами архитектурно-строительной акустики помещений (залов) являются:

-создание в них оптимальных условий слышимости речи и музыки в натуральном звучании, а также при необходимости обеспечение звукоусиление и обогащение звуков;

-устранение или ослабление помех шумов и других мешающих слуховому восприятию звуков.

Хорошие акустические качества зрительных залов зависят от следующих факторов:

-удельного воздушного объема зала на одного слушателя (vуд) , который должен обеспечить оптимальное время реверберации, соответствующее назначению помещения [ 1 ],[ 3 ];

-выбора рациональных геометрических размеров и формы зрительного зала и его поверхностей;

-правильного выбора и расположения звукопоглотителей на поверхностях зала;

-надежной изоляции зала от внешних и внутренних шумов (от надежной звукоизоляции ограждающих конструкции ).

При этом должно быть достигнуто:

-оптимальное время реверберации, соответствующее назначению зала;

-желательное распределение отраженного звука и обеспечение всех слушателей достаточной звуковой энергией; при этом звуковое поле должно быть равномерным, а время запаздывания первых интенсивных отражений не должно превышать допустимой величины; для этого выполняется графический анализ чертежей [ 1 ];

-высокая диффузность звукового поля; обеспечение достаточной диф-

фузности звукового – необходимое условие хорошей акустики зала;

-четкость и разборчивость речи;

-отсутствие явлений эха, концентрации звуковой энергии, т.е. отсутствие акустических фокусов, и других акустических дефектов (нежелательных акустических явлений) в зале.

5

1.2Геометрические размеры, пропорции и форма зрительных залов

1.2.1Удельный воздушный объем зрительных залов [1]

Удельный воздушный объем на одно зрительское место должен составлять (vуд), м3:

1.2.2 Геометрические размеры и пропорции зала [1]

Максимальная длина залов Lдоп должна составлять, м:

Для получения достаточной диффузности звукового поля следует правильно выбрать форму и пропорцию зала.

Основные размеры и пропорции зала должны выбираться из следующих условий:

L≤ Lдоп; B = Sn/L; H = V/Sn; 1 < L/B < 2; 1 <B/H <2,

где

L - длина зала по его центральной оси, м;

Lдоп - предельно допустимая длина зала, м;

В и Н - соответственно средние ширина и высота зала, м; V - общий воздушный объем зала, м3;

Sn - площадь пола зала, м2.

Окончательный выбор размеров и пропорций залов может корректироваться на основании результатов акустического расчета.

6

1.2.3 Форма и типы залов

Помещения демонстрационного комплекса могут иметь:

-зал и открытую эстраду (кинотеатры, киноконцертные залы, конференцзалы, концертные залы, клубы и др.) [ 4 ];

-зал и эстраду, имеющую портальный проем (конференц-залы, концертные залы, театры музыкальной комедии, клубы и др.) [ 4 ];

-зал и колосниковую сцену без оркестровой ямы (драмтеатры, клубы, ТЮЗ и др.) [ 4 ];

-зал и колосниковую сцену с оркестровой ямой (оперно-балетные театры, музыкально-драматические театры и др.) [ 4 ].

Параметры киноэкрана зрительного зала в культурно-зрелищных учреждениях при оборудовании киноустановками см. приложении Е [ 4 ].

1.3Акустический расчет зрительного зала

1.3.1Графический анализ чертежей [1]. Правильное распределение отраженного звукаусловие хорошей разборчивости речи

Правильное распределение отраженного звука зависит от величины времени запаздывания первых интенсивных отражений.

Для хорошей разборчивости речи время запаздывания отраженного звука по сравнению с прямым звуком принимается

t = 20; 25; 30; 35 и 50мс,

что соответствует разности хода отраженного и прямого звука l = 7; 8.5; 10; 12 и 17м.

Целью графического анализа чертежей зала является проверка равномерности поступления в зоны зрительских мест первых отражений от стен и потолка с допустимыми запаздываниями доп= 20-25 мс для речи и

доп=30-35 мс - для музыки. Все построения проводятся по законам лучевой

(геометрической) оптики.

Применение геометрических отражений можно считать допустимым, если наименьшая сторона отражателя не менее чем 1,5-2,0 м.

Первые геометрические отражения должны поддерживать(усиливать) прямой звук начиная с радиуса действия прямого звука. Радиус действия прямого звука rпр составляет для речи 8-9 м, для музыки - 10-12м. На зрительских местах в пределах rпр усиление прямого звука с помощью отражений не требуется. Начиная с rпр интенсивные первые отражения должны перекрывать всю зону зрительских мест. Если поверхности стен или потолка

7

состоят из отдельных секций, следует конфигурацию членений выполнять так, чтобы отражения от соседних элементов перекрывали друг друга, не оставляя «мертвых зон», лишенных отраженного звука.

Для построения лучевой картины отражений используется метод мнимых источников звука.

Время запаздывания первых отражений равно, мс:

где - длина пути звука (луча), идущего от источника до отражающей поверхности, м;

– длина пути звука (луча), идущего от отражающей поверхности в расчетную точку, м;

– длина пути (луча) прямого звука, м;

- скорость звука в воздухе, м/c ( = 340м/c):+ -длина пути отраженного звука, м;

t – допустимое время запаздывания, с;

кр- величина критического времени запаздывания, с ( кр=50м/c).

Предельное опаздывание отраженного звука

пред = + ) - = ∙ кр = 340 ∙ 0.05 = 17м,

предельный путь отраженного звука (луча) + = + 17м.

1.3.2Обеспечение достаточной диффузности звукового поля - необходимое условие хорошей акустики зала

Диффузный звук (диффузное звуковое поле) – это случай, когда все направления распространения звуковых волн в помещении равновероятны (рассеянное звуковое поле).

Для создания диффузного звукового поля применяются рассеивающие детали виде членений поверхностей зала (например, вертикальные членения в виде пилястр или лопаток).

Хорошо рассеиваются те звуковые волны, длина полуволн которых близка к размерам деталей членений.

Лучшая форма рассеивающих элементовкриволинейное выпуклое очертание.

8

Если поверхности расчленить на крупные и мелкие элементы, то достигается рассеивание в широком диапазоне частот. При разной форме членений и их нерегулярности звукорассеивающий эффект повышается.

Рассеянное отражение звука можно получить также путем обработки поверхностей звукопоглощающим материалом. Обрабатывать поверхности лучше фрагментами (полосами или пятнами) с расстоянием между звукопоглощающими элементами не более 3м.

Звуковые волны хорошо отражаются, если твердые поверхности гладкие, а их размеры больше длины волны падающего звука ( какой-то линейный размер а " 2$ ).

1.3.3Расчет времени реверберации.

1.3.3.1Оптимальное время реверберации

Оптимальное время реверберации – это время, при котором звучание речи или музыкального произведения является наилучшим.

Для каждого помещения в зависимости от его назначения и объема существует оптимальная средняя скорость затухания звуковых волн, соответ-

ствующая оптимальному времени реверберации. В зависимости от объема помещений (м3) различного назначения оптимальное время реверберации (с) можно определить по графику [1] ( на частотах 500-1000Гц) см. рис.1.1 или по приближенным формулам (на частоте 500Гц):

1) для лекционных залов, конференц-залов, залов заседаний, залов драмтеатров, кинозалов:

2)для залов многоцелевого назначения, залов, предназначенных для исполнения камерной музыки:

На низких частотах (125-250 Гц) допускается оптимальное время реверберации увеличить не более чем на 20 % , а в диапазоне 2000-4000Гц допускается уменьшение, но не более чем на 10% [1].

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

Рис. 1.1. Оптимальное время реверберации на средних частотах (500-1000 Гц) для залов различного назначения в зависимости от их объема

В реальном проектировании на графике частотной характеристики времени реверберации допускается отклонение расчетных значений от оптимальных значений времени реверберации в пределах ± 10 %.

Например, необходимо определить оптимальное время реверберации для конференц-зала размерами 18 × 12 × 4,2 м. Вычисляем объем зала: V = 907 м3. По формуле (1.2) определяем оптимальное время реверберации для частот 500 и 2000 Гц: Топт = 0,29 lg 907,2 = 0,86 с. Для частоты 125 Гц по-

лученное значение можно увеличить на 20 %, т.е. 0,86 с × 1,2 = 1,03 с. Определяем допускаемые отклонения оптимального времени ревербе-

рации:

- для частот 500 и 2000 Гц: 0,86 с × 1,1 = 0,95 с; 0,86 с × 0,9 = 0,77 с; - для частоты 125 Гц: 1,03 с × 1,1 = 1,13 с; 1,03 с × 0,9 = 0,93 с.