2010年一級建筑師:空腔共振吸聲構(gòu)造

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空腔共振吸聲構(gòu)造
    空腔共振吸聲構(gòu)造,是在構(gòu)造中封閉有一定體積的空氣,并通過開口或小孔與聲場空間連通。如亥姆霍茲共振器,各種穿孔板(如穿孔石膏板、金屬板、纖維水泥板、木板等)、狹縫板等背后設(shè)置空氣層形成的吸聲構(gòu)造。
    亥姆霍茲共振器,如圖3—5(a)所示,可用石膏澆筑,或采用專門設(shè)計的帶孔徑的空心磚或空心砌塊,由封閉空腔通過開口與外部空間相聯(lián)系,其吸聲原理可用圖3—5(b)說明。當(dāng)孔深t和孔徑d比聲波波長小得多時,孔徑中空氣柱的作用類似于質(zhì)量塊,而空腔V比孔徑大得多,其作用相當(dāng)于空氣彈簧,于是形成一共振系統(tǒng)——彈簧質(zhì)量塊系統(tǒng)。當(dāng)外界入射聲波的頻率和系統(tǒng)的固有頻率相等時,孔徑中的空氣柱由于共振而劇烈振動并與孔壁摩擦從而消耗聲能。穿孔板吸聲構(gòu)造可看成是許多并聯(lián)的亥姆霍茲共振器,如圖3-5(c)所示。
    
    該類吸聲構(gòu)造在共振頻率附近吸聲系數(shù),離共振峰越遠,吸聲系數(shù)越小。
    其吸聲頻率特性與穿孔率、板厚、板后空氣層的厚度以及空氣層內(nèi)是否填充多孔材料有關(guān),而穿孔率的大小取決于孔徑與孔距之比。
    為了展寬穿孔板后空腔構(gòu)造的吸聲頻率范圍并提高其吸聲系數(shù),一種方法是在穿孔板后鋪設(shè)多孔吸聲材料,另一種方法是采用孔徑小于l mm的微穿孔板。微穿孔板常用金屬薄板制作,其后一般不再鋪設(shè)多孔材料,適用于高溫、高濕、潔凈和高速氣流等環(huán)境中。
    當(dāng)穿孔率超過20%時,穿孔板已成為多孔材料的面層而不再屬于空腔共振吸聲構(gòu)造。
    2. 薄膜;薄板共振吸聲構(gòu)造
    在皮革、人造革、塑料薄膜、不透氣帆布等具有不透氣、柔軟、受張拉時具有彈性等特征的材料后設(shè)置封閉的空氣層,則形成共振系統(tǒng)。薄膜吸聲構(gòu)造的共振頻率通常在200—1000Hz范圍內(nèi),的吸聲系數(shù)約為0.3~0.4,一般作為中頻范圍的吸聲材料。
    膠合板、石膏板、纖維水泥板、金屬板等周邊固定在龍骨上,連同板后留有的空氣層,構(gòu)成薄板共振吸聲構(gòu)造。薄板構(gòu)造的共振頻率多在80~300Hz之間,吸聲系數(shù)約為0.2~0.5,可作為低頻吸聲結(jié)構(gòu)。板內(nèi)填充多孔材料可提高吸聲能力。建筑中大面積的抹灰吊頂、架空木地板、玻璃窗等的作用均相當(dāng)于薄板共振吸聲構(gòu)造。