體育館吸音改造 體育館建筑建聲設(shè)計(jì)的技術(shù)要點(diǎn) 2.1 控制混響時(shí)間和避免聲缺陷 如今建筑師在創(chuàng)作建筑外型上往往追求“高、大、奇”，在體育類建筑設(shè)計(jì)中也有體現(xiàn)。大體量、高空間、圓形、蛋形等不同體型的場(chǎng)館比比皆是，而體育場(chǎng)館聲環(huán)境的設(shè)計(jì)中對(duì)混響時(shí)間的控制和避免聲缺陷的設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵，這給建聲設(shè)計(jì)帶來不少困難?；祉憰r(shí)間的設(shè)計(jì)指標(biāo)跟場(chǎng)館的體積和單人容積有著必然的聯(lián)系，在 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JGJ/T131-2012體育場(chǎng)館聲學(xué)設(shè)計(jì)及測(cè)量規(guī)程）中就對(duì)不同容積的體育館提出了明確的中頻混響時(shí)間設(shè)計(jì)要求（見表1），而在近十年內(nèi)由我所承擔(dān)建聲設(shè)計(jì)的體育建筑工程實(shí)踐聲學(xué)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可見，容積在80000m3以上的大型場(chǎng)館占到80%，單人容積大于20m3/人的體育場(chǎng)館也約占70%（見表2）。有的體育場(chǎng)館單人容積甚至達(dá)到30m3/人以上，這對(duì)混響控制、吸聲面積和空調(diào)節(jié)能都不甚合理。 為體育場(chǎng)館確定了合適的混響時(shí)間和頻率特性后，還要注意避免因圓弧形墻面、平行墻面等讓場(chǎng)館內(nèi)產(chǎn)生聲聚焦和顫動(dòng)回聲等聲缺陷，通常解決這些建筑平剖面體型欠佳的方法是結(jié)合室內(nèi)裝修設(shè)計(jì)采用聲擴(kuò)散體，從而改變?cè)薪ㄖA弧形墻和平行墻的外觀，使得場(chǎng)館內(nèi)的聲場(chǎng)更為均勻。聲擴(kuò)散體的形式可結(jié)合室內(nèi)裝修和吸聲處理設(shè)計(jì)成各種形式，如折線形、三角形、圓弧形、錐形甚至是不規(guī)則形，排列形式可以是有序或無序，覆面材料可以是起到吸聲作用的穿孔金屬板、木條紋板、軟包織物吸聲板等或起擴(kuò)散反射作用的石膏板、GRG板等，不僅豐富了室內(nèi)的裝修風(fēng)格，也能使聲場(chǎng)更為均勻，達(dá)到令人滿意的聲學(xué)效果。 2.2 體育館建筑的噪聲與振動(dòng)控制設(shè)計(jì) 合適的背景噪聲是實(shí)現(xiàn)音質(zhì)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也是體育場(chǎng)館建聲專業(yè)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。在中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JGJ/T131-2012體育場(chǎng)館聲學(xué)設(shè)計(jì)及測(cè)量規(guī)程）為設(shè)計(jì)確定體育類建筑背景噪聲提供了依據(jù)。（見表-3） 表3體育館比賽大廳等廳（室）的背景噪聲限值 標(biāo)準(zhǔn)總則中已提出建聲設(shè)計(jì)應(yīng)參與體育館工程設(shè)計(jì)的全過程，因此要求在建筑擴(kuò)初設(shè)計(jì)階段就由建筑聲學(xué)專業(yè)參與其中，并為建筑做好隔聲隔振設(shè)計(jì)。在建筑平剖面布局中，空調(diào)機(jī)房、冷凍機(jī)房等噪聲及振動(dòng)較大的設(shè)備機(jī)房應(yīng)遠(yuǎn)離比賽大廳，并做好機(jī)房內(nèi)的隔聲吸聲處理及機(jī)組隔振設(shè)計(jì)。 2.3 空調(diào)系統(tǒng)的消聲設(shè)計(jì) 為了達(dá)到預(yù)先設(shè)計(jì)的背景噪聲指標(biāo)，其中空調(diào)系統(tǒng)的消聲設(shè)計(jì)更是關(guān)鍵，主要包括降低沿管道傳播的風(fēng)機(jī)噪聲（合理配置消聲器、消聲彎頭、消聲靜壓箱等）和合理控制氣流噪聲兩方面。而控制氣流噪聲的根本措施就是降低風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)速，在《暖通空調(diào)設(shè)計(jì)技術(shù)措施》一書中，根據(jù)我國暖通專業(yè)技術(shù)人員多年設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出了不同允許噪聲條件下管道內(nèi)氣流速度的允許值，可供暖通等相關(guān)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)時(shí)參考。（見表-4） 表4管道內(nèi)氣流速度的允許值（建議值） 3 頂面吸聲設(shè)計(jì) 由于新建的體育類建筑的空間體積漸趨增大，廳內(nèi)所需要的總吸聲量也隨之大大增加，而通常體育場(chǎng)館內(nèi)可作吸聲處理的墻面又十分有限，為了控制混響，在體育館頂部采取吸聲措施是十分必要的。上世紀(jì)八十年代起，國內(nèi)很多體育館的頂部吸聲做法是結(jié)合網(wǎng)架下弦或在網(wǎng)架空間內(nèi)懸掛一定形式和數(shù)量的空間吸聲體，為滿足頂面材料的A級(jí)防火要求，構(gòu)造多為輕鋼或塑、鋁骨架、離心玻璃棉吸聲層，穿孔鋁合金板面層。圖-1為湖州體育館圓弧形吸聲體內(nèi)景圖。 圖-1 湖州體育館圓弧形吸聲體內(nèi)景圖 近年來，在體育館室內(nèi)裝修方面，人們的審美漸漸趨向簡潔、大氣，吸聲屋蓋便應(yīng)勢(shì)而生并被廣泛應(yīng)用于各類體育場(chǎng)館。吸聲屋蓋其實(shí)是將隔聲與吸聲做了整合，此類構(gòu)造的吸聲屋蓋以中高頻吸聲為主，其NRC值可達(dá)0.75（500Hz-2KHz）。既具良好的吸聲作用，同時(shí)也起到保溫隔熱、隔絕雨水沖擊噪聲的效果，得到較廣泛的應(yīng)用。圖-2為蘇州奧體中心體育館的內(nèi)景效果圖，建筑頂部采用了吸聲屋蓋的做法。 圖-2 蘇州奧體中心體育館內(nèi)景效果圖 在游泳比賽館中，若設(shè)計(jì)采用吸聲屋蓋，應(yīng)考慮館內(nèi)的高濕度對(duì)屋蓋內(nèi)吸聲材料的影響，可加做一層PVF耐候袋將吸聲材料包裹起來，可增強(qiáng)其耐候性且對(duì)吸聲性能影響有限。 4 墻面吸聲設(shè)計(jì) 體育館內(nèi)可作吸聲處理的墻面面積并不多，圓形平面體育館的墻面僅為觀眾席末排后的墻面，高度也很小；而矩形平面的體育館除主看臺(tái)后墻面外，兩端記分牌周邊有較大可作吸聲的墻面，因此主要吸聲量是屋頂天花及觀眾席。 通常體育館內(nèi)的混響頻率基本平直（允許低頻有一定），墻面的吸聲布置上應(yīng)考慮低頻吸聲與中高頻吸聲的配比，應(yīng)在進(jìn)行音質(zhì)計(jì)算后，結(jié)合室內(nèi)裝修設(shè)計(jì)達(dá)到功能與美觀的雙贏。 近年來的體育建筑形式，越來越多的玻璃幕墻出現(xiàn)在比賽大廳的周圍，甚至形成了耦合空間，這對(duì)控制館內(nèi)混響極為不利，聲音通過玻璃反射所產(chǎn)生的顫動(dòng)回聲，若不采取措施，將直接影響比賽大廳的聲環(huán)境，甚至還會(huì)影響電聲設(shè)備的正常使用。華東院聲學(xué)所曾經(jīng)研究采取的吸聲措施是在玻璃幕墻前設(shè)計(jì)安裝電動(dòng)式吸聲簾幕，在比賽狀態(tài)下自動(dòng)降下以增加吸聲面積，在非比賽狀態(tài)下則升起可滿足室內(nèi)正常采光要求。圖-3為江蘇鹽城體育館的內(nèi)景效果圖。 圖-3 江蘇鹽城體育館內(nèi)景效果圖 5 關(guān)于體育館建筑聲學(xué)裝修設(shè)計(jì)的建議 體育館比賽狀態(tài)下，人們的目光都聚焦在賽場(chǎng)中心范圍，所以館內(nèi)的裝修設(shè)計(jì)建議應(yīng)以功能性為主，裝飾效果大氣、簡潔為好。不宜采用玻璃、石材、鏡面等反光材料作為室內(nèi)裝修面層，以避免比賽狀態(tài)下對(duì)運(yùn)動(dòng)員的視覺影響。墻面上的擴(kuò)散造型也不宜過為繁復(fù)，滿足功能即可，以控制工程造價(jià)?！綞ND】

體育館吸音改造 目前，從國內(nèi)到國外，不論是新建館還是舊館改造,普遍都設(shè)計(jì)成" 多功能"的模式。不僅具備體育訓(xùn)練和比賽的功能，還承擔(dān)集會(huì)、展覽、慶典、文藝演出甚至放電影等多樣功能。據(jù)資料介紹，美國舊金山某體育設(shè)施的使用比率 中, 體育比賽占51.7%, 音樂會(huì)占19.4%, 馬戲、冰上舞蹈占7.1%, 展覽及其它活動(dòng)占21.8%。澳大利亞墨爾本某體育館，音樂演出占50%左右。這是體育產(chǎn)業(yè)化、社會(huì)化帶來的發(fā)展動(dòng)向。 　　一、多功能體育館的主要特點(diǎn) 與一般“純”體育功能的體育館對(duì)比，多功能體育館主要有以下一些特點(diǎn)： 　　1、通常在場(chǎng)地一側(cè)設(shè)置固定的舞臺(tái)，用作會(huì)議的講臺(tái)及文藝演出活動(dòng)的表演場(chǎng)地。 　　2、除在比賽場(chǎng)地安裝體育比賽用照明系統(tǒng)和語言廣播擴(kuò)聲系統(tǒng)外，還要參照劇場(chǎng)的模式增加設(shè)置舞臺(tái)燈光和文藝演出(語言與音樂兼用)的擴(kuò)聲系統(tǒng)。 　　3、對(duì)建聲設(shè)計(jì)的要求應(yīng)高于"純"體育功能的場(chǎng)館。這是本文討論的主題。 　　二、 體育館建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 　　 建設(shè)部近年先后頒發(fā)了JGJ/T131-2012 《體育場(chǎng)館聲學(xué)設(shè)計(jì)及測(cè)量規(guī)程》和JGJ31-2003《體育建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》兩個(gè)文件，其中有關(guān)建聲設(shè)計(jì)的指標(biāo)及要求有以下幾點(diǎn)： 　　〔1〕體育館建筑聲學(xué)條件應(yīng)以保證語言清晰為主。 　　〔2〕不得產(chǎn)生明顯的聲聚焦、回聲、顫動(dòng)回聲等音質(zhì)缺陷。 　　〔3〕中小型體育館混響時(shí)間在500-1000Hz范圍內(nèi)宜設(shè)置:1.3-1.5s。 　　 各頻率混響時(shí)間相對(duì)于500-1000Hz混響時(shí)間的比值： 　　 頻率〔Hz〕 125 250 2000 4000 比值 1.0-1.3 1.0-1.1 0.9-1.0 0.8-0.9 　 　 　　〔4〕大廳上空應(yīng)設(shè)置吸聲材料或吸聲構(gòu)造。 　　〔5〕大廳四周的玻璃窗應(yīng)設(shè)有吸聲效果的窗簾。 　　〔6〕大面積墻面應(yīng)做吸聲處理。 　　〔7〕比賽場(chǎng)地周圍的矮墻、看臺(tái)欄板宜設(shè)置吸聲構(gòu)造，或控制傾斜角度和造型。 　　 　近年體育館的建筑造型和結(jié)構(gòu)大量采用暴露網(wǎng)架、不設(shè)吊頂甚至采用透光的屋頂材料，并流行弧形拱頂、圓形墻體和大面積玻璃窗或玻璃幕墻等形式，這都容易造成較嚴(yán)重的聲學(xué)缺陷。而且建筑聲學(xué)的設(shè)計(jì)項(xiàng)目往往是在建筑土建設(shè)計(jì)、裝飾設(shè)計(jì)甚至施工的后期才介入，由于基本的建筑造型方面已難以改變，解決辦法是從聲學(xué)裝修結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行調(diào)整和改造。這就大大增加了設(shè)計(jì)和施工的難度。 建筑結(jié)構(gòu)造成的常見聲學(xué)缺陷如： 　　1、聲聚焦 　　聲音在遇到凹的墻面或天花棚頂時(shí)將會(huì)產(chǎn)生聲聚焦，使某些點(diǎn)或某些區(qū)域的聲壓級(jí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它位置，導(dǎo)致聲場(chǎng)分布很不均勻，出現(xiàn)"聲染色"和"聲反饋嘯叫"等音質(zhì)缺陷。體育館的弧形拱頂和圓形墻體，是典型的容易產(chǎn)生聲聚焦的結(jié)構(gòu)。 　　2、顫動(dòng)回聲 　　在室內(nèi)的一對(duì)平行墻之間，一個(gè)聲音在兩墻壁間來回反射產(chǎn)生多個(gè)重復(fù)的聲音，稱為顫動(dòng)回聲。這在體育館的大面積墻面以及比賽場(chǎng)地周圍的矮墻和看臺(tái)欄板等處容易產(chǎn)生。 　　3、混響時(shí)間偏長

體育館吸音改造 體育館聲學(xué)改造策略 由上述分析可知，該體育館改造的難點(diǎn)在于頂面膜結(jié)構(gòu)面積較大，常見的大空間聲學(xué)處理方式難以適用，同時(shí)在不破壞原有結(jié)構(gòu)的條件下，需精準(zhǔn)而又針對(duì)性地解決存在的若干聲學(xué)問題。對(duì)此，在保證聲學(xué)效果同時(shí)兼顧裝飾、經(jīng)濟(jì)性的前提下，我們針對(duì)性地提出了相應(yīng)的解決方案（圖2）。 改善頻率特性（“起包”）可結(jié)合聲聚焦問題一并考慮。由于需選擇性地降低某些頻率的混響時(shí)間。同時(shí)盡可能中低頻聚焦產(chǎn)生的不良影響，因此我們對(duì)于材料吸聲特性的選擇及吊掛形式提出了相應(yīng)的要求。具體措施如下：在保持原有膜結(jié)構(gòu)的情況下將局部凹曲面吊頂拆除，并按階梯狀懸掛平板空間吸聲體，空間吸聲體單元厚10 0 m m，平面投影尺寸為112 5m m×620 m m。單元之間采用30×30×2.5鍍鋅角鋼固定，并采用φ6鍍鋅鋼絲繩固定于網(wǎng)架下弦桿上（圖3）。 空間吸聲體中棉的特性及整體制作工藝對(duì)于其聲學(xué)性能具有關(guān)鍵性作用，為了保證吸聲體能夠針對(duì)性地解決該體育館的問題，在確定材料各項(xiàng)參數(shù)后由專業(yè)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)在混響室中測(cè)量吸聲體單元的吸聲系數(shù)，并以此修正計(jì)算結(jié)果。吸聲體混響室各頻段吸聲系數(shù)實(shí)測(cè)值參看表2。由此可知，500Hz吸聲系數(shù)高達(dá)2.08,1000Hz吸聲系數(shù)高達(dá)1.71，低頻和高頻吸聲系數(shù)相對(duì)較低，可見該吸聲體吸聲頻率特性可選擇性大幅度降低某些頻率的混響時(shí)間，完全適合該體育館的聲學(xué)要求。 對(duì)于體育館內(nèi)其他可能造成顫動(dòng)回聲的平行界面則做了針對(duì)性處理，如將原有貴賓包廂玻璃窗拆除同時(shí)后墻面作吸聲處理。為了和其他界面裝飾效果保持統(tǒng)一，改造的后墻面采用槽木吸聲板，正面開槽，槽寬4mm，條面寬28mm；背面開孔，孔徑10mm，孔距沿長邊方向16mm，沿短邊方向32mm；板后空腔100mm，內(nèi)填50mm厚32kg/m3玻璃棉；原有窗簾拆除，采用200%打折密度較高吸聲性能較好的天鵝絨窗簾，同時(shí)將玻璃墻面上方的玻璃擋板拆除，進(jìn)一步降低顫動(dòng)回聲的不利影響。 重新調(diào)整擴(kuò)聲揚(yáng)聲器的定位及輻射角度。利用原有燈光吊桿吊掛9只箱式點(diǎn)聲源揚(yáng)聲器，合理選擇揚(yáng)聲器的指向性[8,9,10,11,12,13]，避免直達(dá)聲能在凹曲面頂棚下方匯聚，確保直達(dá)聲可均勻覆蓋比賽場(chǎng)地和觀眾席，揚(yáng)聲器定位及指向性參看圖4。 4 計(jì)算機(jī)聲學(xué)仿真計(jì)算 為了驗(yàn)證和預(yù)測(cè)該改造方案的實(shí)際效果，采用Raynoise聲場(chǎng)模擬軟件對(duì)音質(zhì)客觀參量進(jìn)行仿真計(jì)算。將原體育館室內(nèi)空間做簡化處理，建立三維仿真模型，根據(jù)混響時(shí)間計(jì)算結(jié)果定義室內(nèi)各界面吸聲系數(shù)和散射系數(shù)。仿真聲源為距地1.5m高無指向性點(diǎn)聲源，聽音面包含比賽區(qū)域和觀眾區(qū)域，距地1.2m高。 圖5和圖6分別為改造前和改造后聽音面中頻1000Hz混響時(shí)間模擬云圖。圖7和圖8分別為改造前和改造后聽音面中頻1000Hz清晰度D50模擬云圖。對(duì)比圖5和圖6可知，經(jīng)過聲學(xué)改造后，原本“起包”頻率混響時(shí)間明顯降低，1000Hz模擬混響時(shí)間平均值小于2.4s；對(duì)比圖7和圖8可知，在改造前較大面積區(qū)域1000Hz語言清晰度D50均小于30%，在改造后1000Hz語言清晰度得到顯著改善，聽音面D50平均值>45%。