文章來源：維也納聲學 時間：2024-09-23
圖書館作為閱讀、學習的重要場所，需要安靜的環(huán)境，使讀者能夠全神貫注投入閱讀和學習中。在圖書館中，人們會自覺的保持安靜，在這樣一個環(huán)境中，翻書聲、腳步聲、外界的噪聲、空調(diào)系統(tǒng)噪聲等等都會顯得刺耳。不同的區(qū)域間要求噪聲互不干擾，館內(nèi)的吸聲和隔聲都應進行統(tǒng)一的設計。
根據(jù)以往經(jīng)驗，結(jié)合圖書館建筑的特點分析，圖書館建筑中需要解決的聲學問題主要有以下幾個方面：
①回聲：是指強度和時間差到足以引起聽覺將它與直達聲區(qū)分開來的反射聲，從單一聲源產(chǎn)生的一串可分的回聲。室內(nèi)兩個界面之間距離大于一定數(shù)值時，當在其中間之聲源發(fā)聲時，即將產(chǎn)生多重回聲?；芈暤某霈F(xiàn)會影響聽音的注意力，影響聲音的清晰度，破壞立體聲聆聽的聲像定位效果，所以在圖書館內(nèi)，回聲是應該防止的。
②顫動回聲：當聲源在兩個平行界面或一平面與一凹面之間發(fā)生反射，界面之間距離大于一定數(shù)值時，所形成的一系列回聲。顫動回聲會引起聽力疲勞，使人感到厭煩。這樣會使人們無法靜心，而喪失圖書館的作用。
③聲聚焦：凹曲面對聲波形成集中反射的現(xiàn)象，它使聲能集中于某一點或某一區(qū)域致使聲音過響，而其它區(qū)域則聲音過低，是音質(zhì)設計中的缺陷之一。聲聚焦現(xiàn)象會造成聲能過分集中，使聲能匯聚點的聲音嘈雜，而其他區(qū)域聽音條件變差，擴大了聲場不均勻度，嚴重影響聽眾的聽音條件。應該防止這種缺陷。
④聲影區(qū)：由于障礙物或折射的原因，產(chǎn)生聲音輻射不到的區(qū)域。在聲音區(qū)內(nèi)、聲壓級很低，音量很輕。因此聲影區(qū)的存在也是聲壓不均勻的原因，應防止。
⑤由于室內(nèi)頻率響應的變化，使原始聲音信號被賦予外加的音色特點。對于容積小的聽音室，本征頻率在低頻段分布不夠密集連續(xù)、因此在低頻段易產(chǎn)生“共振”的音染現(xiàn)象，應該采用措施防止。共振現(xiàn)象產(chǎn)生的聲染色效應，引起聲音信號的失真，產(chǎn)生主觀聽感上的厭惡情緒。嚴重影響聽音效果。
綜上所述，前四種缺陷一般在大廳中容易發(fā)生，解決的方法應用幾何聲學的有關規(guī)律，而第五種則多發(fā)生于小室，應從波動聲學的角度加以考慮，消除音質(zhì)缺陷。
2.1、根據(jù)《圖書館建筑設計規(guī)范》JGJ38-2015中的建議，圖書館各類用房或場所的噪聲級分區(qū)及允許噪聲級應符合下表的規(guī)定：
圖書館各類用房或場所的噪聲級分區(qū)及允許噪聲級
2.2、混響時間
圖書館的屬于偏語言類的聲學空間，對語言清晰度要求較高，混響時間較短，根據(jù)實際經(jīng)驗來說，中頻500Hz混響時間應該控制在0.6—0.8s，混響時間頻率特性接近于平直。避免聲聚焦、顫動回聲等易在廳堂空間出現(xiàn)的聲學缺陷。
2.2 電梯井道及產(chǎn)生噪聲和振動的設備用房不宜與有安靜要求的場所毗鄰，否則應采取隔聲、減振措施。
4.1閱覽區(qū)
圖書館的閱覽區(qū)是一個開敞的空間，集閱、藏、借、管為一體，為讀者提供多種選擇性。環(huán)境噪聲的干擾不可忽視，特別是圖書館建于企業(yè)廠界周圍或是交通干道附近時，外界噪聲與振動的影響更為嚴重。
①墻面：為滿足自然采光的需求，圖書館外墻常采用玻璃幕墻或者玻璃窗，這是隔聲最薄弱的環(huán)節(jié)。降低外界環(huán)境噪聲干擾的首要任務是提高玻璃幕墻、玻璃窗的隔聲性能，其做法可參照隔聲窗構(gòu)造進行，影響其隔聲性能的主要因素有密封性、吻合效應、整體耦合和共振。材料可以選擇不同厚度的中空Low-Eb玻璃，不僅能夠獲得較好的隔聲和采光性能，并且保溫性能良好，節(jié)約能耗，這也是綠色建筑所倡導的。
②天花：圖書館內(nèi)部噪聲主要包括設備噪聲和讀者發(fā)出的聲音，在這類多噪聲源環(huán)境下，頂棚的吸聲減噪的效果較佳。天花吸聲材料降噪系數(shù)（NRC）應不小于0.60。③地面：此外，還可在閱讀區(qū)地面鋪設地毯，既能起到吸聲的作用，又可以減緩腳步聲以及椅子拖動帶來的噪聲。
4.2視聽室
多媒體視聽室是現(xiàn)代化圖書館的重要組成部分。為滿足學生對網(wǎng)絡環(huán)境多媒體資源利用的需要，圖書館建成集視聽、觀影、數(shù)字體驗、研習于一體的多媒體視聽室，通過視聽文獻資源及相關延伸服務，幫助讀者學習語言，傳播科技文化知識，開展豐富的文化活動等。根據(jù)視聽室功能用途，可知視聽室需聽音清晰、聲場均勻，沒有駐波、回聲、顫動回聲等聲學缺陷。
4.2.1 音質(zhì)設計
根據(jù)圖書館團體視聽室音視頻設計采用的國家標準,《劇場、電影院和多用途禮堂建筑聲學設計規(guī)范》GB/T50356-2005;《聲環(huán)境質(zhì)量標準》GB3096-2008;《建筑隔聲評價標準》GBT50121-2005中的相關規(guī)定，報告的聲學參數(shù)應滿足如下要求：
①．足夠的響度（聲壓級）。在沒有噪聲干擾情況下，觀眾聽到的重放聲應既不感到費力，又不感到震耳。通常要求有85dB的平均聲壓級，考慮到音樂高潮的不失真重放，可再留有10dB余量，數(shù)字環(huán)繞聲系統(tǒng)更應有20-30dB動態(tài)余量。
②．均勻的聲場分布。聲場分布均勻，可保證整個廳堂內(nèi)各點聲能分布均勻，各區(qū)域內(nèi)觀眾聽到的響度基本一致。通常，均勻的聲場分布應保證整個廳堂內(nèi)最大聲壓級和最小壓級之間不超過6dB，最大/最小聲壓級與平均聲壓級之間最好不超過3dB。
③．合適的混響時間?；祉憰r間是影響影院音質(zhì)的一個重要參數(shù)，混響時間控制合適就能提高語言清晰度和音色豐滿度，有助聲像定位，同時增加響度和聲擴散。
④．頻率響應和有效頻率范圍。頻率響應是指在反饋給揚聲器電壓（一般為1/10額定噪聲功率電壓）不變情況下，揚聲器在參考軸上距參考點為一定距離時輸出聲壓隨頻率變化特性，它反映了揚聲器對不同頻率聲波的輻射能力。頻率響應通常用揚聲器輸出聲壓級隨頻率變化曲線表示，稱為頻率響應曲線。
⑤．信噪比應滿足要求。室內(nèi)環(huán)境噪聲對正常聽覺會產(chǎn)生干擾和掩蔽作用，影院內(nèi)噪聲應低于42dB。
4.2.2 隔聲設計
（1）門：可采用“聲閘”式雙層隔聲門。即把墻體加厚，設置內(nèi)、外開兩道木質(zhì)門體，這樣相當于兩層門且加入了空氣彈簧，會彌補木門由于質(zhì)量不足從而導致的隔聲量不高。兩扇木質(zhì)門體可采用多層不同厚度的板材且在門體空腔中填充松軟吸聲材料的方式制作，為了避免吻合效應，也可以在板體內(nèi)側(cè)涂刷阻尼材料（如瀝青漆、纖維噴涂材料），來抑制板體的共振。如此實施，在保證整體裝飾外觀的情況下，很大程度的提升了隔聲量。
（2）降低空氣和結(jié)構(gòu)傳聲：為了提高墻體的隔聲量，房間可以采用“房中房”方式進行基層處理 ①地面：制作浮筑地板。地面基材采用“ 松軟材料（如巖棉，玻璃棉）+復合板材防水層+50mm水泥墊層”制作，面上再鋪設室內(nèi)裝飾所需要的材料。②墻面：原墻面＋100mm空腔＋輕鋼龍骨（內(nèi)鋪設50mm聚酯纖維吸聲棉）＋15mm厚減震隔聲板。外墻面最好進行隔聲處理：龍骨＋空氣層＋吸聲棉＋石膏板＋共振吸聲結(jié)構(gòu)板。③.頂面：在原樓板＋減震吊鉤＋輕鋼龍骨＋減震隔聲板。 上述做法可以保證房間的整體隔聲效果。
（3）音響設備減振處理
為了避免結(jié)構(gòu)傳聲，地面及吊掛音箱必須采用減振措施。吊掛音箱的上端加設彈簧吊架減振器，地面音箱應該有獨立的基座，加裝一定厚度的減振墊。
（4）混響時間控制
①墻面：前墻及側(cè)墻采用木質(zhì)吸音板，還可掛上吸音性好的厚窗簾?？梢员ＷC足夠的吸聲。為了避免駐波的出現(xiàn)，在前墻墻角設置低頻陷阱。同時，在頂面第一反射區(qū)設置擴散吸聲結(jié)合結(jié)構(gòu)（可以采用“十字柵格+吸聲體“的方式 ）；側(cè)墻設置擴散體（可以用連續(xù)的半圓或者三角柱體形態(tài)，面層為吸聲材料）。
②地面：為了避免過強的聲反射，采用軟木地板，放置一定厚度的地毯。
4.3大廳
圖書館大廳是反映給人的第一感覺，同時圖書館大廳包括入口、存物、出入口的控制臺、門衛(wèi)管理等。入口處要求與其他部分聯(lián)系方便，并且便于管理。大廳要求背景噪聲低于55dB，①地面：應盡可能多布置有吸聲功能的地毯、植物、皮革家具。②墻面可部分使用高清晰度、超大規(guī)格的吸聲板，以減少普通吸聲材料的用量，既可美化視覺效果，又可有效消除回聲，縮短大堂內(nèi)的混響時間。設置一些具有流線感的凸面、弧面造型或浮雕裝飾，以利于消除顫動回聲。③天花：根據(jù)裝飾要求使用NRC大于0.60的吸聲材料。
4.4室內(nèi)空調(diào)、送回風系統(tǒng)消聲處理
室內(nèi)通風系統(tǒng)的空氣動力性噪聲是室內(nèi)噪聲重要組成之一，為降低室內(nèi)噪聲，避免噪聲的影響，室內(nèi)空調(diào)、送回風系統(tǒng)應采取必要的消聲處理，根據(jù)聲源噪聲及風道內(nèi)空氣氣流的附加噪聲，并考慮了噪聲衰減后，與使用房間或周邊環(huán)境允許的噪聲標準的差值，結(jié)合其噪聲的頻譜特點，選擇消聲器型式和段數(shù)。通風系統(tǒng)有消聲要求的通風空調(diào)機組的進出口風管上至少應設置一段消聲器，以防止風管出機房后一些部件的隔聲不力所引起的傳聲。
當機房外的風道有足夠的直管長度時，其余的消聲器宜設于此風道上（主管和支管）。當所有消聲器均設于機房內(nèi)時，從消聲器至風道出機房圍護結(jié)構(gòu)之間的風道應做好隔聲處理，防止機房噪聲二次傳入風管。當一個通風系統(tǒng)帶有多個房間時應盡量加大相鄰房間風口的管路距離，當對噪聲有較高要求時，宜在每個房間的送、回風及排風支管上進行消聲處理，以防止房間串聲。聲學要求高的房間應設置獨立的空調(diào)通風管道。
4.5設備機房減振處理
產(chǎn)生噪聲的建筑服務設備等噪聲源（空調(diào)機房、水泵房、變壓器室）宜單獨設置在建筑之外。這些設備在運行時產(chǎn)生的噪音會通過機房的圍護結(jié)構(gòu)進行固體傳導或者空氣傳播影響到機房外部一些功能區(qū)的正常運行。為減小上下層的相互影響，應加強樓板的隔聲處理，機房內(nèi)壁表面應設置吸聲處理。置于屋頂層的機械設備（空調(diào)機組、冷水機組等）應避免與屋頂?shù)闹苯舆B接，采取相應的減振處理，必要時應采取聲屏障或隔聲罩等處理。
案例：張家口圖書館
該項目位于張家口市，占地面積2.22萬平方米，內(nèi)含閱覽室、報告廳、會議室、同聲傳譯室、活動室、展覽廳、錄音室、藏書室、書庫、餐廳、咖啡廳等多種功能空間。圖書館藝術字圖書為基礎，體現(xiàn)知識交互理念，是融合傳統(tǒng)圖書館功能的現(xiàn)代城市中心圖書館；實現(xiàn)“人在書中、書在人旁”的格局。將會是張家口市知識信息的集散地、市民終身教育的場所、地方文獻寶庫、高雅的文化休閑場所。聲學設計時圍繞富含文化、現(xiàn)代氣息的設計風格，以為讀者提供最佳讀書、休閑的聲環(huán)境為目的，將聲學設計和建筑設計相結(jié)合，將聲學設計有機融合到裝飾設計中，對材料構(gòu)造、吸聲位置合理布局進行了科學設計，努力營造具有優(yōu)良聲環(huán)境及裝飾效果的現(xiàn)代化圖書館。
該圖書館大堂建筑面積較大，大堂內(nèi)設計有一座報告廳，包含報告廳在內(nèi)面積約為1230㎡，除去報告廳的大堂容積約為25660m[gf]b3[/gf]。大堂為圖書館人群集散的區(qū)域，來往讀者、工作人員的腳步聲、交談等聲音會產(chǎn)生較多噪聲，空間較大的建筑未做聲學處理音質(zhì)會非常差，混響時間長，聽音不清。為了確保圖書館大堂內(nèi)的混響時間及其頻率特性達到良好的音質(zhì)效果，需要對材料構(gòu)造、吸聲位置合理布局進行科學設計，以現(xiàn)階段的建筑、裝飾設計方案為基礎，將聲學設計深度配合建筑裝飾設計的方案，把聲學有機的融合到裝飾的藝術中。
圖書館大堂按照聲學要求屬于偏語言使用為主的空間。在聲學設計階段，首先需保證大堂內(nèi)的語言清晰度，在空間內(nèi)的各個位置上均應具有較高的語言清晰度及豐滿度，為此混響時間宜偏短。為保持圖書館的安靜，應合理、科學的控制大堂內(nèi)噪聲級。
對張家口圖書館大堂進行分析，我們提出以下各項聲學設計技術指標：
室內(nèi)混響時間長，會感到聲音“豐滿”，但語言清晰度差； 混響時間很短，會感到“沉寂”而“干澀”，但聲音很清晰，適當?shù)幕祉懣梢宰屄曇糇匀唬挥杏H切感；根據(jù)該圖書館大堂的容積估算，未經(jīng)聲學處理的大堂內(nèi)混響時間在2.3s左右，目前的混響時間過長，會極大降低語言清晰度。加以大堂內(nèi)吸聲量不足，很容易出現(xiàn)區(qū)域性的回聲、顫動回聲等音質(zhì)缺陷，背景噪聲沒有經(jīng)過控制，大堂內(nèi)聲學環(huán)境將很差。需要根據(jù)大堂建筑空間情況，設定適宜的建聲指標，采取科學合理的建聲施工處理措施改變其聲學環(huán)境。
圖書館大堂混響時間：
根據(jù)該圖書館大堂的容積和用途，與體育館的聲學設計極為相近，因此可采用相同容易體育館的混響時間指標來設定該圖書館大堂的混響時間。根據(jù)《體育場館聲學設計及測量規(guī)程》 JGJ/T 131-2012中規(guī)定，容積<40000m[gf]b3[/gf]的廳堂，中頻（500Hz-1000Hz）混響時間為1.3～1.4s。依據(jù)該大堂的容積，確定中頻（500Hz-1000Hz）其混響時間為1.2±0.1s。允許低頻混響時間稍長，高頻混響時間稍短，整體混響時間頻率特性曲線平直，且各頻率的混響時間允許有10%的誤差。
圖書館大堂聲學措施：
建聲設計須與建筑裝飾設有機融合，才能達擁有高品質(zhì)音質(zhì)和視覺美觀并存的效果。圖書館大堂出現(xiàn)聲學問題的主要原因是：大堂空間較大，未經(jīng)吸聲處理，空間吸聲量不夠。為保證該大堂室內(nèi)語言清晰度，需要選擇合適的吸聲材料，設計在適宜的位置，降低室內(nèi)混響時間，改良空間音質(zhì)，控制室內(nèi)背景噪聲，促進大堂內(nèi)聲場均勻分布，避免回聲、顫動回聲等聲學缺陷產(chǎn)生。由于大堂內(nèi)裝修面積有限，為達到建聲設計效果，需在特殊位置設置吸聲材料，建議采取以下建聲處理措施：
1、報告廳外墻面
圖書館大堂內(nèi)，相對其他位置而言，報告廳外墻面是布置吸聲材料的最佳位置。根據(jù)報告廳外墻面的裝飾設計，以及所需的吸聲效果，應在報告廳外墻面采用50mm聚砂吸聲板（表面顏色與報告廳入口處水泥色相近），后置100mm空腔，平均吸聲系數(shù)應≥0.7。
2、大堂上空
建筑設計中，大堂上空為了不影響采光，保持原設計美感，不做更多聲學處理。
3、特殊裝飾面
僅在報告廳表面安裝吸聲材料遠不能達到所需要的吸聲量，大堂內(nèi)無大面積墻面可布置吸聲材料，故只能在大堂內(nèi)特殊位置布置強吸聲材料。暴露在大廳內(nèi)最多的建筑面積應是樓道側(cè)面，樓道的側(cè)面在該大堂中是很好的裝飾面，布置吸聲材料可以使垂直空間內(nèi)吸聲均勻，促進聲場均勻，采用吸聲材料可增加空間吸聲量。
根據(jù)樓道側(cè)面的裝飾效果，以及所需材料的吸聲效果考慮，采用聚砂吸聲板對這些位置進行吸聲處理。使用聚砂吸聲板不僅能夠達到強吸聲的目的，而且整體無縫的裝飾會使裝飾更加美觀。
以上對圖書館大堂內(nèi)吸聲材料的布置，能夠使大堂內(nèi)增加大量吸聲，有效的控制混響時間，提高大堂內(nèi)的語言清晰度；同時，吸聲處理也有效控制背景噪聲，防止聲缺陷的產(chǎn)生，使大堂內(nèi)具有良好的聲環(huán)境，圖書館更加安靜。
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