双层穿孔板在建筑声学装饰领域的应用前景初探

摘要：本文在了解了双层穿孔板构造的吸声特性，分析现代建筑声学环境存在的难题，采用双层穿孔板构造安装在建筑墙面、天花、座椅上，对室内混响时间的影响展开研究和分析，对现代建筑声学装饰设计具有一定的参考价值。在建筑墙体、天花、座椅上运用双层穿孔板构造对室内混响时间起着一定的作用。

关键词：双层穿孔板混响时间建筑声学

Preliminary double perforated plate applications in the field of architectural acoustics decoration

Rong Qianlin

(Guangzhou Liyin Building Material Co.,Ltd.)

ABSRTACT: Based on the understanding of the absorption characteristics of double-perforated panel structure analysis of the existence of modern architectural acoustics problems, using double perforated panel structure is mounted on the building walls, ceilings, chairs, impact on the indoor reverberation time of a study and analysis of modern architectural acoustics decoration design has a certain reference value. The use of double-perforated plate on the building wall structure, ceiling, seat indoor reverberation time plays a role.

KEY WORD: Double- perforated panel ; Reverberation time; Architectural Acoustics

中图分类号：TS958文献标识码： A

随着经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，人们在满足物质生活的基本保障后，开始追求精神寄托和审美愉悦，这就是所谓的精神生活。为此，各中、大城市正在新建一些新剧院、音乐厅、电影院、会议中心、体育中心、文化文艺中心、科技展览中心等大、中型建设工程。对于大、中型空间而言，室内声环境的塑造显得尤为重要。建筑声学设计已经融入社会环境，声学不仅是国际上各大论坛、杂志讨论的热点。而且在日常生活和工作中备受关注。

室内厅堂音质是建筑室内声环境的重要内容。室内厅堂音质的评价是多元的，双耳相关函数，生场强度因子、声场扩散度、空间感、环绕感等建筑声学主、客观评价指标主要通过体型、容座等室内空间因素决定。温暖感、混响时间、反射声的初始延迟时间、声场均匀度及其频率特性等建筑声学主客观评价指标很大程度上取决于室内容积、室内界面材料及构造的选择。其中，混响时间是音质设计的重要内容之一，在建筑声学装饰中非常重要。至于对混响时间的控制通常采用在厅堂各界面布置声学构造的方法。

目前，现有的微穿孔板在较窄的频率范围内有良好的吸声性能。要使共振吸声结构在较宽的频率内有良好的吸声性能，可进行亥姆赫兹共振器〔1〕的组合，由两层或多层穿孔板组合的穿孔板吸声结构，形成多个相互耦合在一起的共振结构，一般有两个或者多个吸声峰，吸收频率宽度能够在2~3个倍频程内得到较高的吸声系数，它不仅对中、高频而且对低频也有较高的吸收，双层穿孔板为我国建筑声学装饰提供了一种新的具有宽频带吸声性能、无“二次污染”的声学结构。

图1 双层穿孔板结构

Fig.1Double- perforated panel structure

基于双层穿孔板具有较宽的吸声频带特点，为满足大、中型建筑厅堂对建筑声学装饰的要求，将双层穿孔板构造，应用到大、中型建筑室内建筑声学装饰领域。

我们之所以把双层穿孔板应用于大、中型建筑室内声学装饰领域，是基于对其声场及材料的认识：

1）大、中型厅堂平均自由程大，这意味着声音在单位时间里与厅堂各界面碰撞次数会减少，声音在空气中传播所带来的高频吸收也大为增加，加上高级厅堂地面常用地毯、软座椅和入席人员对中、高频的吸收，低频吸收与之相比较严重不足。低频吸声不足会对语言清晰度产生掩蔽作用。一般来说，低频的音容易掩蔽高频的音。

2）在吸声材料的吸声特性中，中、高频的吸声多为多孔性材料，多孔性材料内部应有大量的微孔间隙，微孔应该是相互贯通的，声波进入微孔内产生相应粘滞阻力，使振动分子的动能不断转化为热能，从而使声能衰减。而作为双层穿孔板是将多个小孔和一个大孔相应并连同以形成亥姆赫兹共振腔。双层穿孔的设计应当是第一层深度小于第二层深度，各层深度不要相等或彼此成倍数。同时各层穿孔率及背面所贴阻性材料也应使总的透气性第一层内比第二层好。〔2〕作为双层穿孔板上层的孔径不大于1mm，下层穿孔板的孔径大于上层穿孔板的孔径，并且上层小孔与下层大孔之间相通，双层穿孔板的穿孔率不超过3%。双层穿孔板结构是两个“串联”在一起的共振吸声结构，把两个具有不同共振频率的穿孔板结构“并联”在一起，“并联”结构的吸声频率特性具有双峰或多峰特性，展宽吸声频带。根据实验研究〔3〕，不同厚度的双层穿孔板对其吸声性能影响影响不大，而板后有无空腔对频率吸声特性影响较为显著。单独看15mm厚的双层穿孔板的吸声频谱图。从图2可以看出，将双层穿孔板直接贴实建筑墙体安装时，吸声系数大于0.5的频率范围显著减少，而且只有一个峰值，而背后留有空腔时，微孔板在2000~5000Hz频率范围内具有较好的吸声效果，而且有两个峰值。

图215mm厚双层穿孔板背后有无空腔的对比

Fig.2Absorption comparison of 15mm MPS with or without behind

所以，我们采用双层穿孔板安装在大、中型厅堂，一般在建筑墙体、天花与板之间预留一定的空腔，空腔可以固定位置和吸声性能的需要选择。预留空腔一般为50mm~200mm，增加板后空腔的厚度可以显著提高吸声频率范围，更有利于低频吸声。

对于座椅安装双层穿孔板，一般用于改造工程，还有宴会厅。改造工程主要是针对原装饰设计缺乏考虑建筑声学方面，从而导致工程完工后，运行发现各种声学缺陷。为了节省改造成本，可以尝试有座椅的底部安装双层穿孔板结构。另外，就现在观念而言，宴会厅一般采用石材和精装木料装饰为主，以形成中式或欧式等各种风格，显得高端、大气、上档次。然而，现大、中型宴会厅的使用功能除了中西餐饮、酒会之外，同时还兼顾文艺演出、集会、等用途。因此，良好的声环境显得尤其重要，在这种情况下，唯一能够解决声学缺陷的办法是在座椅上安装双层穿孔板结构。这样，既能够增加低频声的吸声，而且不影响座椅的造型与美观。

不同材料钻孔、冲孔的规整程度不一，从美观角度来说，在用料上应加以选择，即可以选择木质的，也可以选择铁质的。当使用木质时，木质双层穿孔板要注意打孔时出现毛刺；当使用铁质时，以铁锈铁板打孔后应加电镀处理。穿孔板表面油漆时，要防止油漆流堵而缩小穿孔孔径，或者蔽孔。穿孔板后贴织物，应使织物与穿孔板背部紧密粘合，并防止粘合剂破坏织物的透气性。

双层穿孔吸音板结构本身具有足够的声阻，无需借助多孔性材料；即可构成高效率的吸声结构；若借助多孔性材料也可增加各频带的吸声量。

因双层穿孔板施工便利、安全耐用等优点，大大增加了工程应用的可行性。在大、中型建筑室内声学装饰领域内具有良好的前景。

参考文献

[1] 马大猷. 微穿孔板吸声结构的理论和设计[J]. 中国科技，1975.1

[2] 马大猷,孙家麒，陈明琨，等. 噪声与振动控制手册[M]. 机械工业出版社，2002.9

[3] 郭彦婕,葛剑敏. 第十届全国振动理论及应用学术会议论文集[J]. 南京大学出版社，2011