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体育馆吸音改造 体育馆声学缺陷分析 2.1 改造项目概况 该体育馆为矩形平面，长约87m，宽约52m，屋面中部为凹曲面穹顶，屋面两侧均为膜结构，室内总体积约54700m3， 容座2333座。该体育中心主要功能是用于学生平时体育锻炼，但需兼顾会议及文艺活动的功能需要（图1）。 应使用方要求，我方对该体育中心室内音质进行现场主观试听与测试，室内墙面虽采用了较大面积的吸声材料，但由于未根据体型特点及膜结构特性进行针对性设计，导致室内声场分布不均匀，音质效果较差。扩声系统布局不合理，不仅未能减弱音质缺陷的不利影响，反而进一步加剧了声缺陷的程度。 2.2 声学改造目标 根据现场测量数据并结合主观感受可知改造方案应重点解决下列几个问题。 (1)改善混响时间频率特性，解决“起包”现象。根据混响时间测量结果可知，改造前该体育馆空场混响时间f=1000Hz时为4.1s，且在此频率位置曲线出现峰值。空场各频段混响时间实测值详见表1。 (2)凹曲面穹形顶棚存在声聚焦现象[1415]。由于原有凹曲面顶棚未考虑吸声和扩散处理，声线聚焦位置恰在人耳高度附近。根据实测结果可知，在无指向性声源作用下，聚焦点位置的平均声压级（线性计权）比其他位置高2.5d B。 体育馆吸音改造 和一般剧场、音乐厅、会议厅等厅堂相比，体育馆能做吸声处理的表面积比较少，所以混响时间普遍偏长。 目前，从国内到国外，不论是新建馆还是旧馆改造普遍都设计成" 多功能"的模式。不仅具备体育训练和比赛的功能，还承担集会、展览、庆典、文艺演出甚至放电影等多样功能。据资料介绍，美国旧金山某体育设施的使用比率 中 体育比赛占51.7% 音乐会占19.4% 马戏、冰上舞蹈占7.1% 展览及其它活动占21.8%。澳大利亚墨尔本某体育馆，音乐演出占50%左右。这是体育产业化、社会化带来的发展动向。 二、 体育馆建筑声学设计的有关标准 　　 建设部近年先后颁发了JGJ/T131-2012 《体育场馆声学设计及测量规程》和JGJ31-2003《体育建筑设计规范》两个文件，其中有关建声设计的指标及要求有以下几点： 　　〔1〕体育馆建筑声学条件应以保证语言清晰为主。 　　〔2〕不得产生明显的声聚焦、回声、颤动回声等音质缺陷。 　　〔3〕中小型体育馆混响时间在500-1000Hz范围内宜设置:1.3-1.5s。 　　 各频率混响时间相对于500-1000Hz混响时间的比值： 　　 频率〔Hz〕 125 250 2000 4000 比值 1.0-1.3 1.0-1.1 0.9-1.0 0.8-0.9 　 　 　　〔4〕大厅上空应设置吸声材料或吸声构造。 　　〔5〕大厅四周的玻璃窗应设有吸声效果的窗帘。 　　〔6〕大面积墙面应做吸声处理。 　　〔7〕比赛场地周围的矮墙、看台栏板宜设置吸声构造，或控制倾斜角度和造型。 体育馆吸音改造 体育馆建筑建声设计的技术要点 2.1 控制混响时间和避免声缺陷 如今建筑师在创作建筑外型上往往追求“高、大、奇”，在体育类建筑设计中也有体现。大体量、高空间、圆形、蛋形等不同体型的场馆比比皆是，而体育场馆声环境的设计中对混响时间的控制和避免声缺陷的设计尤为关键，这给建声设计带来不少困难。混响时间的设计指标跟场馆的体积和单人容积有着必然的联系，在 行业标准（JGJ/T131-2012体育场馆声学设计及测量规程）中就对不同容积的体育馆提出了明确的中频混响时间设计要求（见表1），而在近十年内由我所承担建声设计的体育建筑工程实践声学设计数据可见，容积在80000m3以上的大型场馆占到80%，单人容积大于20m3/人的体育场馆也约占70%（见表2）。有的体育场馆单人容积甚至达到30m3/人以上，这对混响控制、吸声面积和空调节能都不甚合理。 为体育场馆确定了合适的混响时间和频率特性后，还要注意避免因圆弧形墙面、平行墙面等让场馆内产生声聚焦和颤动回声等声缺陷，通常解决这些建筑平剖面体型欠佳的方法是结合室内装修设计采用声扩散体，从而改变原有建筑圆弧形墙和平行墙的外观，使得场馆内的声场更为均匀。声扩散体的形式可结合室内装修和吸声处理设计成各种形式，如折线形、三角形、圆弧形、锥形甚至是不规则形，排列形式可以是有序或无序，覆面材料可以是起到吸声作用的穿孔金属板、木条纹板、软包织物吸声板等或起扩散反射作用的石膏板、GRG板等，不仅丰富了室内的装修风格，也能使声场更为均匀，达到令人满意的声学效果。 2.2 体育馆建筑的噪声与振动控制设计 合适的背景噪声是实现音质设计的基础，也是体育场馆建声专业设计的重要内容之一。在中华人民共和国行业标准（JGJ/T131-2012体育场馆声学设计及测量规程）为设计确定体育类建筑背景噪声提供了依据。（见表-3） 表3体育馆比赛大厅等厅（室）的背景噪声限值 标准总则中已提出建声设计应参与体育馆工程设计的全过程，因此要求在建筑扩初设计阶段就由建筑声学专业参与其中，并为建筑做好隔声隔振设计。在建筑平剖面布局中，空调机房、冷冻机房等噪声及振动较大的设备机房应远离比赛大厅，并做好机房内的隔声吸声处理及机组隔振设计。 2.3 空调系统的消声设计 为了达到预先设计的背景噪声指标，其中空调系统的消声设计更是关键，主要包括降低沿管道传播的风机噪声（合理配置消声器、消声弯头、消声静压箱等）和合理控制气流噪声两方面。而控制气流噪声的根本措施就是降低风管内的风速，在《暖通空调设计技术措施》一书中，根据我国暖通专业技术人员多年设计实践经验提出了不同允许噪声条件下管道内气流速度的允许值，可供暖通等相关设计人员在设计空调系统时参考。（见表-4） 表4管道内气流速度的允许值（建议值） 3 顶面吸声设计 由于新建的体育类建筑的空间体积渐趋增大，厅内所需要的总吸声量也随之大大增加，而通常体育场馆内可作吸声处理的墙面又十分有限，为了控制混响，在体育馆顶部采取吸声措施是十分必要的。上世纪八十年代起，国内很多体育馆的顶部吸声做法是结合网架下弦或在网架空间内悬挂一定形式和数量的空间吸声体，为满足顶面材料的A级防火要求，构造多为轻钢或塑、铝骨架、离心玻璃棉吸声层，穿孔铝合金板面层。图-1为湖州体育馆圆弧形吸声体内景图。 图-1 湖州体育馆圆弧形吸声体内景图 近年来，在体育馆室内装修方面，人们的审美渐渐趋向简洁、大气，吸声屋盖便应势而生并被广泛应用于各类体育场馆。吸声屋盖其实是将隔声与吸声做了整合，此类构造的吸声屋盖以中高频吸声为主，其NRC值可达0.75（500Hz-2KHz）。既具良好的吸声作用，同时也起到保温隔热、隔绝雨水冲击噪声的效果，得到较广泛的应用。图-2为苏州奥体中心体育馆的内景效果图，建筑顶部采用了吸声屋盖的做法。 图-2 苏州奥体中心体育馆内景效果图 在游泳比赛馆中，若设计采用吸声屋盖，应考虑馆内的高湿度对屋盖内吸声材料的影响，可加做一层PVF耐候袋将吸声材料包裹起来，可增强其耐候性且对吸声性能影响有限。 4 墙面吸声设计 体育馆内可作吸声处理的墙面面积并不多，圆形平面体育馆的墙面仅为观众席末排后的墙面，高度也很小；而矩形平面的体育馆除主看台后墙面外，两端记分牌周边有较大可作吸声的墙面，因此主要吸声量是屋顶天花及观众席。 通常体育馆内的混响频率基本平直（允许低频有一定），墙面的吸声布置上应考虑低频吸声与中高频吸声的配比，应在进行音质计算后，结合室内装修设计达到功能与美观的双赢。 近年来的体育建筑形式，越来越多的玻璃幕墙出现在比赛大厅的周围，甚至形成了耦合空间，这对控制馆内混响极为不利，声音通过玻璃反射所产生的颤动回声，若不采取措施，将直接影响比赛大厅的声环境，甚至还会影响电声设备的正常使用。华东院声学所曾经研究采取的吸声措施是在玻璃幕墙前设计安装电动式吸声帘幕，在比赛状态下自动降下以增加吸声面积，在非比赛状态下则升起可满足室内正常采光要求。图-3为江苏盐城体育馆的内景效果图。 图-3 江苏盐城体育馆内景效果图 5 关于体育馆建筑声学装修设计的建议 体育馆比赛状态下，人们的目光都聚焦在赛场中心范围，所以馆内的装修设计建议应以功能性为主，装饰效果大气、简洁为好。不宜采用玻璃、石材、镜面等反光材料作为室内装修面层，以避免比赛状态下对运动员的视觉影响。墙面上的扩散造型也不宜过为繁复，满足功能即可，以控制工程造价。【END】

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