體育館聲學(xué)處理前后

本文以“廣東省科技大學(xué)體育館”為例

一、概況
廣東省科技大學(xué)體育館是中小型綜合性體育館。體育館分為比賽大廳和舞臺兩個空間，其主要使用功能為體育比賽和集會、文藝表演。建筑基底面積約為2190m2，其比賽大廳有效容積約為：41800m3，室內(nèi)總表面積約為：12070m2，固定座椅為1828座，頂面為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)彩鋼板屋面，體育館體型為長方形，四周墻面、頂面與地面平行。為了確保該場館的正常使用，場所聲環(huán)境要求具有適宜的語言清晰度和一定的混響，保證具有良好的聽音效果。

二、建筑聲學(xué)設(shè)計前現(xiàn)場勘查
因該館業(yè)主前期不了解聲學(xué)的重要性，導(dǎo)致在建設(shè)過程中沒有考慮建筑聲學(xué)設(shè)計，竣工后體育館內(nèi)聽音模糊，聲學(xué)缺陷嚴重，回聲很大，難以滿足體育館的功能需求；在設(shè)計前設(shè)計師對現(xiàn)場進行了聲學(xué)測試，測試結(jié)果如下：

從測試的結(jié)果得出中頻混響時間500Hz達到11.6s，1000Hz達到10.9s，混響時間過長，回音過大，完全無法滿足該體育館的的各種功能使用。

三、標準規(guī)范及設(shè)計依據(jù)
3.1《體育館建筑設(shè)計規(guī)范》(JGJ31-2003；J265-2003):
3.1.1體育建筑等級應(yīng)根據(jù)其使用要求分級，且應(yīng)符合下圖規(guī)定。

3.1.2綜合體育館比賽大廳按等級和容積規(guī)定的滿場500-1000Hz混響時間指標及各頻率混響時間相對于500-1000Hz混響時間比值，宜符合下圖的規(guī)定。

3.1.3其他相關(guān)規(guī)定
當體育館比賽大廳、貴賓休息室、擴聲控制室、評論員室和擴聲播音室無人占用時，在通用、空調(diào)、調(diào)光等設(shè)備正常運轉(zhuǎn)條件下，廳（室）的背景噪聲限值宜符合下圖的規(guī)定。

四、設(shè)計目標
建筑聲學(xué)設(shè)計的目標是使體育館在使用過程中聲音清晰、音質(zhì)優(yōu)美。根據(jù)《體育館建筑設(shè)計規(guī)范》（JGJ31-2003；J265-2003），體育館滿場中頻（500Hz）混響時間宜在1.5―1.7s，根據(jù)體育館內(nèi)容納人數(shù)折算后，空場中頻（500Hz）混響時間宜在2.0s左右，低頻混響時間允許稍長，高頻混響時間允許稍短，其空場混響時間頻率特性見下圖。

五、該工程項目的聲場分析：
1、體育館容積41800m3，每座容積達到15m3/人，極容易產(chǎn)生回聲和多重回聲。使人聽音混濁。
2、比賽池長39m，寬31m，自由聲程過大，容易產(chǎn)生回聲。特別在舉行小型會議時，由于館內(nèi)人數(shù)較少，回聲明顯。
3、比賽池為長方形，存在平行墻面，平行墻面之間容易產(chǎn)生顫動回聲。
4、體育館天花為平行屋面，與地面平行容易形成多重反射，以上現(xiàn)象都會使體育館產(chǎn)生聲缺陷，影響運動員和觀眾的聽音效果，必須合理安裝聲學(xué)材料，才能改善并消除聲缺陷。
5、體育館頂棚為鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，材料容重不能超過鋼結(jié)構(gòu)的極限荷載值。

六、聲學(xué)設(shè)計方案
6.1天花
由于比賽場地通常鋪設(shè)硬木地板，對聲波會產(chǎn)生很強的反射作用，因此頂棚布置吸聲性能強的材料或構(gòu)造，以避免回聲干擾。依據(jù)本體育館的原設(shè)計，充分考慮到館內(nèi)音質(zhì)要求，在頂部檁條下方布置空間吸聲體。
天花水平吊掛50mm厚的空間吸聲體，占總天花面積42％。該天花系統(tǒng)具有高效的吸聲性能，能有效消除回聲、多重回聲等音質(zhì)現(xiàn)象。性價比高。安裝面積約900m2。平吊在剛架下弦桿下100mm處。布置方式按實際情況定。

6.2墻面
墻面是體育館建筑聲學(xué)設(shè)計的重要位置。為了避免墻面整體過于單調(diào)，呆板，依據(jù)本體育館的原設(shè)計，設(shè)計體育館大廳墻面使用槽木穿孔吸聲結(jié)構(gòu)。具有現(xiàn)代感、簡潔、大方，而且在全頻帶內(nèi)具有較平直的吸聲特性。
1、由于甲方預(yù)算有限，只能在影響聲場的墻面針對性做建聲處理。因此建議在觀眾廳后墻面、兩側(cè)二層墻面、比賽場墻面、均安裝槽孔吸音板，內(nèi)填100mm厚48K密度的吸音棉。安裝面積為1300m2，安裝后空腔不少于50mm。
2、根據(jù)現(xiàn)場情況，該體育館觀眾大廳兩側(cè)和后墻均安裝大量的玻璃窗，而玻璃表面光滑，極容易產(chǎn)生顫動回聲，嚴重影響室內(nèi)音質(zhì)。因此，建議該場所必須安裝具有較強吸聲性能的窗簾。如打褶率達到200％的絨布窗簾。

七、聲學(xué)設(shè)計效果
7.1 裝飾美觀大方，視覺感受舒適良好。
7.2 吸聲材料沒有玻璃纖維顆粒的粉塵污染，沒有甲醛污染，滿足場所內(nèi)空氣質(zhì)量環(huán)保要求。
7.3 具有良好的音色。即低、中、高音適度平衡。
7.4 吸聲材料滿足防火等級要求。
7.5 場所內(nèi)聽音較清晰,無聲染色等音質(zhì)缺陷。
7.6 工程實施后聲環(huán)境及場內(nèi)環(huán)境適宜，滿場混響時間達到國家標準的丙級標準。

八、混響時間計算
混響時間
混響時間T60指當室內(nèi)聲場達到穩(wěn)態(tài)后，令聲源停止發(fā)聲，自此刻起至聲壓級衰變60dB所經(jīng)歷的時間。是評價房間音質(zhì)最重要的客觀指標之一。

混響時間的長短直接影響聽音的效果。混響時間過長就會影響聽音的清晰度并且可能使擴聲系統(tǒng)產(chǎn)生嘯叫和不利于擴聲系統(tǒng)的傳聲增益。過短，會使聲音變得干澀、強度變?nèi)?、不自然，影響人們對聲音的正常辨別能力。為此需要合理地布置吸聲材料，使頻率特性曲線趨于基本平直，以達到合適的混響時間。

九、聲學(xué)裝修后效果
經(jīng)過建筑聲學(xué)裝修改造后，基本滿足該體育館的使用功能，室內(nèi)效果如下所示：

經(jīng)過聲學(xué)改造后，進行現(xiàn)場的聲學(xué)效果測試，測試結(jié)果如下：

根據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果中頻混響時間500Hz平均值為1.84s，1000Hz時的平均混響時間為1.97s，原設(shè)計同樣的條件下中頻混響時間500Hz一1000Hz的值為2.0s，實際數(shù)據(jù)與設(shè)計數(shù)據(jù)誤差不超過10％，誤差值在±0.15s內(nèi)，可以達到原有設(shè)計要求。并有效消除了回聲、多重回聲、顫動回聲等聲學(xué)缺陷，聽音清晰，滿足國家標準要求。

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