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體育館吸音改造 一、浙江溫州中學體育館聲學工程項目概況 溫州中學體育館是浙江省溫州中學內(nèi)一改造的的體育活動場所，占地面積是2380 ㎡，主要用于體育比賽、會議、和文藝晚會等。浙江省溫州中學是一個具有百年歷史的老校，它的精神內(nèi)涵尤為厚重。場館在裝飾上運用現(xiàn)代簡約風格，采用經(jīng)典的紅黃藍三原色作為主要色彩，并融入了白、灰兩種具有現(xiàn)代主義的風格的顏色作為鋪墊，把溫州中學經(jīng)典傳統(tǒng)的文化底蘊通過裝飾設(shè)計完美的表現(xiàn)了出來。 浙江溫州中學體育館聲學設(shè)計工程 二、浙江溫州中學體育館聲學工程設(shè)計方案及效果 該體育館在建設(shè)過程中建筑聲學設(shè)計也同時進行。根據(jù)該體育館建筑設(shè)計方案，存在的建筑聲學問題主要有： 1）比賽大廳、比賽池呈規(guī)則的矩形，平行相對的山墻和比賽池墻面易使聲音多次反射，形成顫動回聲，影響比賽池中的聽音效果。 2）鋼結(jié)構(gòu)頂棚會使聲音在比賽場內(nèi)產(chǎn)生多重回聲，致使廳內(nèi)聲場分布不均勻。 3）該館為了節(jié)能，在墻面頂部及觀眾席后墻頂部布置大量的采光通風窗，這使得大廳內(nèi)可裝修面積變少，增加了建筑聲學處理難度。 于是，我們選擇在體育館比賽池四周墻面采用防污、抗撞擊性能較好的槽木吸音板，以運動員的腳步聲和擊球聲等噪聲，經(jīng)過吸音處理后，可以降低廳內(nèi)混響時間、廳內(nèi)回聲。 槽木吸音板 槽木吸音板是一種在密度板的正面開槽、背面穿孔的狹縫共振吸音材料，多孔式吸音設(shè)計，有效使聲波的能量消耗變換成熱能達到吸音效果。 本次浙江溫州中學體育館主要設(shè)計范圍有籃球場、羽毛球場、乒乓球室、醫(yī)療室、更衣室、休息室、過道等， 經(jīng)過專業(yè)聲學設(shè)計處理后，該體育館的混響時間可達到1.5 s。 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?；祉憰r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??；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?！綞ND】 體育館吸音改造 體育館聲學改造策略 由上述分析可知，該體育館改造的難點在于頂面膜結(jié)構(gòu)面積較大，常見的大空間聲學處理方式難以適用，同時在不破壞原有結(jié)構(gòu)的條件下，需精準而又針對性地解決存在的若干聲學問題。對此，在保證聲學效果同時兼顧裝飾、經(jīng)濟性的前提下，我們針對性地提出了相應(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間。同時盡可能中低頻聚焦產(chǎn)生的不良影響，因此我們對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于其聲學性能具有關(guān)鍵性作用，為了保證吸聲體能夠針對性地解決該體育館的問題，在確定材料各項參數(shù)后由專業(yè)的檢測機構(gòu)在混響室中測量吸聲體單元的吸聲系數(shù)，并以此修正計算結(jié)果。吸聲體混響室各頻段吸聲系數(shù)實測值參看表2。由此可知，500Hz吸聲系數(shù)高達2.081000Hz吸聲系數(shù)高達1.71，低頻和高頻吸聲系數(shù)相對較低，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間，完全適合該體育館的聲學要求。 對于體育館內(nèi)其他可能造成顫動回聲的平行界面則做了針對性處理，如將原有貴賓包廂玻璃窗拆除同時后墻面作吸聲處理。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，同時將玻璃墻面上方的玻璃擋板拆除，進一步降低顫動回聲的不利影響。 重新調(diào)整擴聲揚聲器的定位及輻射角度。利用原有燈光吊桿吊掛9只箱式點聲源揚聲器，合理選擇揚聲器的指向性[8910111213]，避免直達聲能在凹曲面頂棚下方匯聚，確保直達聲可均勻覆蓋比賽場地和觀眾席，揚聲器定位及指向性參看圖4。 4 計算機聲學仿真計算 為了驗證和預(yù)測該改造方案的實際效果，采用Raynoise聲場模擬軟件對音質(zhì)客觀參量進行仿真計算。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)混響時間計算結(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。對比圖5和圖6可知，經(jīng)過聲學改造后，原本“起包”頻率混響時間明顯降低，1000Hz模擬混響時間平均值小于2.4s；對比圖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%。 體育館吸音改造 武漢商學院體育館作為軍運會 35 個場館設(shè)施建設(shè)中速度快、周期短的場館，此次項目為智能化系統(tǒng)更新、擴聲系統(tǒng)、賽事功能用房裝修，建成后的體育館可滿足擊劍項目要求。 武漢商學院體育館升級高清晰度擴聲系統(tǒng) 　　項目內(nèi)容： 　　擴聲的根本目的就是為了讓語言聽得到、聽得清，擴聲系統(tǒng)的聲壓級再大、聲波覆蓋再均勻，但是聽不清，也就失去了擴聲的目的。 　　根據(jù)荷蘭的聲學家 V.M.A.Peutz 對擴聲系統(tǒng)語言清晰度的理論公式，經(jīng)普滋盛汀聲學公司采用世界先進的“PEUTZ 技術(shù)理念”電聲彌補建聲，結(jié)合改造預(yù)算等客觀因素，采用性價比超高的相對集中布置線源陣列揚聲器，即在場地中央上方網(wǎng)架下分別吊裝 4 組，每組由 3 只（內(nèi)置具有 PEUTZ 技術(shù)理念垂直排列組合的 4 ×8 寸低頻單元線陣列揚聲器）和 3 只（內(nèi)置具有 PEUTZ 技術(shù)理念垂直排列組合的雙 8 寸低頻單元線陣列揚聲器）組成的揚聲器系統(tǒng)，覆蓋觀眾席和比賽場地；另配置 2 只內(nèi)置 12 寸低頻單元的全頻揚聲器系統(tǒng)作為主席臺返送揚聲器；同時配置 2 只內(nèi)置雙 18 寸低頻單元的超低頻揚聲器，增加音樂重放時的度。 　　武漢商學院體育館擴聲系統(tǒng)的設(shè)計、指導安裝和售后培訓。完工后，經(jīng)第三方權(quán)威機構(gòu)檢測，擴聲系統(tǒng)各項聲學特性指標達到“廳堂、體育場館擴聲系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范（GB/T 28049-2011）中規(guī)定的體育館聲學特性一級指標”，同時擴聲語言清晰度 STIPA 達到了 0.6 的超高指標，獲得業(yè)主和組委會的一致好評。

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