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體育館吸音改造 體育館聲學缺陷分析 2.1 改造項目概況 該體育館為矩形平面，長約87m，寬約52m，屋面中部為凹曲面穹頂，屋面兩側(cè)均為膜結(jié)構(gòu)，室內(nèi)總體積約54700m3， 容座2333座。該體育中心主要功能是用于學生平時體育鍛煉，但需兼顧會議及文藝活動的功能需要（圖1）。 應(yīng)使用方要求，我方對該體育中心室內(nèi)音質(zhì)進行現(xiàn)場主觀試聽與測試，室內(nèi)墻面雖采用了較大面積的吸聲材料，但由于未根據(jù)體型特點及膜結(jié)構(gòu)特性進行針對性設(shè)計，導致室內(nèi)聲場分布不均勻，音質(zhì)效果較差。擴聲系統(tǒng)布局不合理，不僅未能減弱音質(zhì)缺陷的不利影響，反而進一步加劇了聲缺陷的程度。 2.2 聲學改造目標 根據(jù)現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)并結(jié)合主觀感受可知改造方案應(yīng)重點解決下列幾個問題。 (1)改善混響時間頻率特性，解決“起包”現(xiàn)象。根據(jù)混響時間測量結(jié)果可知，改造前該體育館空場混響時間f=1000Hz時為4.1s，且在此頻率位置曲線出現(xiàn)峰值。空場各頻段混響時間實測值詳見表1。 (2)凹曲面穹形頂棚存在聲聚焦現(xiàn)象[1415]。由于原有凹曲面頂棚未考慮吸聲和擴散處理，聲線聚焦位置恰在人耳高度附近。根據(jù)實測結(jié)果可知，在無指向性聲源作用下，聚焦點位置的平均聲壓級（線性計權(quán)）比其他位置高2.5d B。 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)計成" 多功能"的模式。不僅具備體育訓練和比賽的功能，還承擔集會、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% 音樂會占19.4% 馬戲、冰上舞蹈占7.1% 展覽及其它活動占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、社會化帶來的發(fā)展動向。 　　一、多功能體育館的主要特點 與一般“純”體育功能的體育館對比，多功能體育館主要有以下一些特點： 　　1、通常在場地一側(cè)設(shè)置固定的舞臺，用作會議的講臺及文藝演出活動的表演場地。 　　2、除在比賽場地安裝體育比賽用照明系統(tǒng)和語言廣播擴聲系統(tǒng)外，還要參照劇場的模式增加設(shè)置舞臺燈光和文藝演出(語言與音樂兼用)的擴聲系統(tǒng)。 　　3、對建聲設(shè)計的要求應(yīng)高于"純"體育功能的場館。這是本文討論的主題。 　　二、 體育館建筑聲學設(shè)計的有關(guān)標準 　　 建設(shè)部近年先后頒發(fā)了JGJ/T131-2012 《體育場館聲學設(shè)計及測量規(guī)程》和JGJ31-2003《體育建筑設(shè)計規(guī)范》兩個文件，其中有關(guān)建聲設(shè)計的指標及要求有以下幾點： 　　〔1〕體育館建筑聲學條件應(yīng)以保證語言清晰為主。 　　〔2〕不得產(chǎn)生明顯的聲聚焦、回聲、顫動回聲等音質(zhì)缺陷。 　　〔3〕中小型體育館混響時間在500-1000Hz范圍內(nèi)宜設(shè)置:1.3-1.5s。 　　 各頻率混響時間相對于500-1000Hz混響時間的比值： 　　 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〕比賽場地周圍的矮墻、看臺欄板宜設(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，這都容易造成較嚴重的聲學缺陷。而且建筑聲學的設(shè)計項目往往是在建筑土建設(shè)計、裝飾設(shè)計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，解決辦法是從聲學裝修結(jié)構(gòu)方面進行調(diào)整和改造。這就大大增加了設(shè)計和施工的難度。 建筑結(jié)構(gòu)造成的常見聲學缺陷如： 　　1、聲聚焦 　　聲音在遇到凹的墻面或天花棚頂時將會產(chǎn)生聲聚焦，使某些點或某些區(qū)域的聲壓級遠遠大于其它位置，導致聲場分布很不均勻，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、顫動回聲 　　在室內(nèi)的一對平行墻之間，一個聲音在兩墻壁間來回反射產(chǎn)生多個重復的聲音，稱為顫動回聲。這在體育館的大面積墻面以及比賽場地周圍的矮墻和看臺欄板等處容易產(chǎn)生。 　　3、混響時間偏長 體育館吸音改造 體育館聲學缺陷分析 2.1 改造項目概況 該體育館為矩形平面，長約87m，寬約52m，屋面中部為凹曲面穹頂，屋面兩側(cè)均為膜結(jié)構(gòu)，室內(nèi)總體積約54700m3， 容座2333座。該體育中心主要功能是用于學生平時體育鍛煉，但需兼顧會議及文藝活動的功能需要（圖1）。 應(yīng)使用方要求，我方對該體育中心室內(nèi)音質(zhì)進行現(xiàn)場主觀試聽與測試，室內(nèi)墻面雖采用了較大面積的吸聲材料，但由于未根據(jù)體型特點及膜結(jié)構(gòu)特性進行針對性設(shè)計，導致室內(nèi)聲場分布不均勻，音質(zhì)效果較差。擴聲系統(tǒng)布局不合理，不僅未能減弱音質(zhì)缺陷的不利影響，反而進一步加劇了聲缺陷的程度。 2.2 聲學改造目標 根據(jù)現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)并結(jié)合主觀感受可知改造方案應(yīng)重點解決下列幾個問題。 (1)改善混響時間頻率特性，解決“起包”現(xiàn)象。根據(jù)混響時間測量結(jié)果可知，改造前該體育館空場混響時間f=1000Hz時為4.1s，且在此頻率位置曲線出現(xiàn)峰值。空場各頻段混響時間實測值詳見表1。 (2)凹曲面穹形頂棚存在聲聚焦現(xiàn)象[1415]。由于原有凹曲面頂棚未考慮吸聲和擴散處理，聲線聚焦位置恰在人耳高度附近。根據(jù)實測結(jié)果可知，在無指向性聲源作用下，聚焦點位置的平均聲壓級（線性計權(quán)）比其他位置高2.5d B。體育館吸音改造 體育館建筑建聲設(shè)計的技術(shù)要點 2.1 控制混響時間和避免聲缺陷 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)計中也有體現(xiàn)。大體量、高空間、圓形、蛋形等不同體型的場館比比皆是，而體育場館聲環(huán)境的設(shè)計中對混響時間的控制和避免聲缺陷的設(shè)計尤為關(guān)鍵，這給建聲設(shè)計帶來不少困難。混響時間的設(shè)計指標跟場館的體積和單人容積有著必然的聯(lián)系，在 行業(yè)標準（JGJ/T131-2012體育場館聲學設(shè)計及測量規(guī)程）中就對不同容積的體育館提出了明確的中頻混響時間設(shè)計要求（見表1），而在近十年內(nèi)由我所承擔建聲設(shè)計的體育建筑工程實踐聲學設(shè)計數(shù)據(jù)可見，容積在80000m3以上的大型場館占到80%，單人容積大于20m3/人的體育場館也約占70%（見表2）。有的體育場館單人容積甚至達到30m3/人以上，這對混響控制、吸聲面積和空調(diào)節(jié)能都不甚合理。 為體育場館確定了合適的混響時間和頻率特性后，還要注意避免因圓弧形墻面、平行墻面等讓場館內(nèi)產(chǎn)生聲聚焦和顫動回聲等聲缺陷，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)計采用聲擴散體，從而改變原有建筑圓弧形墻和平行墻的外觀，使得場館內(nèi)的聲場更為均勻。聲擴散體的形式可結(jié)合室內(nèi)裝修和吸聲處理設(shè)計成各種形式，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散反射作用的石膏板、GRG板等，不僅豐富了室內(nèi)的裝修風格，也能使聲場更為均勻，達到令人滿意的聲學效果。 2.2 體育館建筑的噪聲與振動控制設(shè)計 合適的背景噪聲是實現(xiàn)音質(zhì)設(shè)計的基礎(chǔ)，也是體育場館建聲專業(yè)設(shè)計的重要內(nèi)容之一。在中華人民共和國行業(yè)標準（JGJ/T131-2012體育場館聲學設(shè)計及測量規(guī)程）為設(shè)計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 標準總則中已提出建聲設(shè)計應(yīng)參與體育館工程設(shè)計的全過程，因此要求在建筑擴初設(shè)計階段就由建筑聲學專業(yè)參與其中，并為建筑做好隔聲隔振設(shè)計。在建筑平剖面布局中，空調(diào)機房、冷凍機房等噪聲及振動較大的設(shè)備機房應(yīng)遠離比賽大廳，并做好機房內(nèi)的隔聲吸聲處理及機組隔振設(shè)計。 2.3 空調(diào)系統(tǒng)的消聲設(shè)計 為了達到預(yù)先設(shè)計的背景噪聲指標，其中空調(diào)系統(tǒng)的消聲設(shè)計更是關(guān)鍵，主要包括降低沿管道傳播的風機噪聲（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管內(nèi)的風速，在《暖通空調(diào)設(shè)計技術(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)計實踐經(jīng)驗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)計人員在設(shè)計空調(diào)系統(tǒng)時參考。（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 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)勢而生并被廣泛應(yīng)用于各類體育場館。吸聲屋蓋其實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0.75（500Hz-2KHz）。既具良好的吸聲作用，同時也起到保溫隔熱、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)計采用吸聲屋蓋，應(yīng)考慮館內(nèi)的高濕度對屋蓋內(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，可增強其耐候性且對吸聲性能影響有限。 4 墻面吸聲設(shè)計 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)在進行音質(zhì)計算后，結(jié)合室內(nèi)裝修設(shè)計達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，甚至還會影響電聲設(shè)備的正常使用。華東院聲學所曾經(jīng)研究采取的吸聲措施是在玻璃幕墻前設(shè)計安裝電動式吸聲簾幕，在比賽狀態(tài)下自動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)于體育館建筑聲學裝修設(shè)計的建議 體育館比賽狀態(tài)下，人們的目光都聚焦在賽場中心范圍，所以館內(nèi)的裝修設(shè)計建議應(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)下對運動員的視覺影響。墻面上的擴散造型也不宜過為繁復，滿足功能即可，以控制工程造價。【END】體育館吸音改造 據(jù) 統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，近年來，我國體育場館的增長速度驚人，尤其是近年來中國積極承辦了各種大型賽事的背景下，體育場館的未來也將慢慢走向存量時代。而在賽事結(jié)束后的沉寂期，體育場館就肩負著滿足更為多元市民需求的使命，但因為場館使用效率低，體育場館升級改造成本過高等原因讓大型場館的持續(xù)運營成為難題。那么體育場館應(yīng)該如何完成升級改造再利用呢？ 1.打造特色化場館主題 場館代表著城市獨特的競技文化，老特拉福德、伯納烏、諾坎普等場館都傳承著主隊長達百年的歷史文化，是競技體育迷們耳熟能詳?shù)摹俺サ亍薄τ谥袊笮腕w育場館而言，應(yīng)避免體育館主題“千館一面”，塑造獨特場館主題，從城市片區(qū)發(fā)展目標出發(fā)制定場館發(fā)展策略。　　 2.培育場館的客群粘性 城市是多維度的、動態(tài)的社群空間網(wǎng)絡(luò)。通過鏈接社群需求，在體育館內(nèi)充分布局相關(guān)衍生功能，對接專業(yè)運動、大眾運動、文化社交等多重功能，從而大幅場地使用效能，市民參與度，培育大眾體育土壤。　　 體育場館的賽后利用不能僅僅依靠以商養(yǎng)體的模式覆蓋運營成本，而是要在多元化業(yè)態(tài)組合下實現(xiàn)場館可持續(xù)運營。體育館吸音改造 體育館舉辦各類文藝晚會、會議、體育比賽時，擴聲系統(tǒng)信號需從舞臺傳輸?shù)娇刂剖遥乃囇莩鑫枧_的音源比較多，比如：架子鼓、吉他、貝斯、電子琴、鋼琴、小提琴等樂器，這些音源要傳輸?shù)娇刂剖遥仨毭柯藩毩⑼ㄟ^信號電纜傳輸?shù)娇刂剖艺{(diào)音臺，模擬傳輸方式會產(chǎn)生信號干擾、信號衰減、信號損耗等問題，因為傳輸距離比較遠，音頻信號質(zhì)量必然受損。這里我們設(shè)計采用網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸器進行傳輸，在舞臺側(cè)的設(shè)備機房放置一臺16路模擬音頻輸入的網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸器，通過一條網(wǎng)線就能將16路音頻信號無損的傳輸?shù)綄γ娴目刂剖遥ㄟ^控制室的兩臺8進8出的網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸器轉(zhuǎn)換成模擬音頻信號輸出到調(diào)音臺。調(diào)音臺進行增益、處理、分配后輸出給到一臺8進8出的網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸器，轉(zhuǎn)換成數(shù)字音頻信號并經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)音頻處理器處理過后通過網(wǎng)線傳輸給到每只網(wǎng)絡(luò)有源音箱。傳輸及處理都是在網(wǎng)絡(luò)上進行，避免了音質(zhì)劣化。 　　五、擴聲聲場控制是擴聲系統(tǒng)設(shè)計的根本 　　擴聲屬于應(yīng)用聲學的范疇，無論是室內(nèi)或是室外擴聲都不能脫離使用擴聲所處的聲學環(huán)境(或聲場)。擴聲的終效果是建聲與電聲綜合效果的體現(xiàn)，所以擴聲系統(tǒng)設(shè)計的基本問題是聲學問題，它是在建聲的基礎(chǔ)上完成擴聲聲場的分析與設(shè)計計算工作。 　　如果從擴聲系統(tǒng)聲學特性指標來測評一個擴聲聲場，主要有大聲壓級、傳輸頻率特性、聲場不均勻度和傳聲增益等。如果從聽感來評價一個擴聲聲場，主要有語言清晰度和音樂的明晰度以及聲音"諸多屬性"重放的音質(zhì)效果等。 　　無論是室內(nèi)或是室外擴聲其擴聲聲場都或多或少存在有聲干涉，或許這是不可避免的。擴聲聲場聲干涉的存在，會影響到擴聲的語言清晰度和音樂的明晰度，有損于擴聲重放的音質(zhì)效果。現(xiàn)代擴聲設(shè)計已不在"滿足"于一般意義上的擴聲聲壓級和聲場不均勻度，而十分注重擴聲聲場的聲干涉問題，在設(shè)計中力圖把聲干涉減少到小，這是現(xiàn)代擴聲設(shè)計的重點。