體育館吸音改造 一、浙江溫州中學(xué)體育館聲學(xué)工程項(xiàng)目概況 溫州中學(xué)體育館是浙江省溫州中學(xué)內(nèi)一改造的的體育活動(dòng)場(chǎng)所，占地面積是2380 ㎡，主要用于體育比賽、會(huì)議、和文藝晚會(huì)等。浙江省溫州中學(xué)是一個(gè)具有百年歷史的老校，它的精神內(nèi)涵尤為厚重。場(chǎng)館在裝飾上運(yùn)用現(xiàn)代簡(jiǎn)約風(fēng)格，采用經(jīng)典的紅黃藍(lán)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(fēng)格的顏色作為鋪墊，把溫州中學(xué)經(jīng)典傳統(tǒng)的文化底蘊(yùn)通過(guò)裝飾設(shè)計(jì)完美的表現(xiàn)了出來(lái)。 浙江溫州中學(xué)體育館聲學(xué)設(shè)計(jì)工程 二、浙江溫州中學(xué)體育館聲學(xué)工程設(shè)計(jì)方案及效果 該體育館在建設(shè)過(guò)程中建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)也同時(shí)進(jìn)行。根據(jù)該體育館建筑設(shè)計(jì)方案，存在的建筑聲學(xué)問(wèn)題主要有： 1）比賽大廳、比賽池呈規(guī)則的矩形，平行相對(duì)的山墻和比賽池墻面易使聲音多次反射，形成顫動(dòng)回聲，影響比賽池中的聽(tīng)音效果。 2）鋼結(jié)構(gòu)頂棚會(huì)使聲音在比賽場(chǎng)內(nèi)產(chǎn)生多重回聲，致使廳內(nèi)聲場(chǎng)分布不均勻。 3）該館為了節(jié)能，在墻面頂部及觀(guān)眾席后墻頂部布置大量的采光通風(fēng)窗，這使得大廳內(nèi)可裝修面積變少，增加了建筑聲學(xué)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(yùn)動(dòng)員的腳步聲和擊球聲等噪聲，經(jīng)過(guò)吸音處理后，可以降低廳內(nèi)混響時(shí)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(kāi)槽、背面穿孔的狹縫共振吸音材料，多孔式吸音設(shè)計(jì)，有效使聲波的能量消耗變換成熱能達(dá)到吸音效果。 本次浙江溫州中學(xué)體育館主要設(shè)計(jì)范圍有籃球場(chǎng)、羽毛球場(chǎng)、乒乓球室、醫(yī)療室、更衣室、休息室、過(guò)道等， 經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)聲學(xué)設(shè)計(jì)處理后，該體育館的混響時(shí)間可達(dá)到1.5 s。

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(jiàn)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(wèn)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(wèn)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(wèn)題，在確定材料各項(xiàng)參數(shù)后由專(zhuān)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(jiàn)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(kāi)槽，槽寬4mm，條面寬28mm；背面開(kāi)孔，孔徑10mm，孔距沿長(zhǎng)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(guān)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(guān)參量進(jìn)行仿真計(jì)算。將原體育館室內(nèi)空間做簡(jiǎn)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(wú)指向性點(diǎn)聲源，聽(tīng)音面包含比賽區(qū)域和觀(guān)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(tīng)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(tīng)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(guò)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(yǔ)言清晰度D50均小于30%，在改造后1000Hz語(yǔ)言清晰度得到顯著改善，聽(tīng)音面D50平均值>45%。