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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，常見的大空間聲學(xué)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(zhǔn)而又針對性地解決存在的若干聲學(xué)問題。對此，在保證聲學(xué)效果同時兼顧裝飾、經(jīng)濟(jì)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(xué)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(xiàng)參數(shù)后由專業(yè)的檢測機(jī)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(shí)測值參看表2。由此可知，500Hz吸聲系數(shù)高達(dá)2.081000Hz吸聲系數(shù)高達(dá)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(xué)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(jìn)一步降低顫動回聲的不利影響。 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[8910111213]，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地和觀眾席，揚(yáng)聲器定位及指向性參看圖4。 4 計算機(jī)聲學(xué)仿真計算 為了驗(yàn)證和預(yù)測該改造方案的實(shí)際效果，采用Raynoise聲場模擬軟件對音質(zhì)客觀參量進(jìn)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(diǎn)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(xué)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 一、現(xiàn)代體育場館電聲系統(tǒng)的主要特征大體可以概括為三個方面： 　　1、更加注重場館觀眾席和場地的聲音效果; 　　2、為滿足大型體育比賽的開幕式、閉幕式或文藝演出的使用需要，更加注重配備相應(yīng)的"流動"擴(kuò)聲系統(tǒng) ; 　　3、電聲系統(tǒng)更加注重采用數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)傳輸與控制系統(tǒng)等。 　　二、體育場館電聲系統(tǒng)主要包括有 　　1、滿足體育比賽的現(xiàn)場擴(kuò)聲系統(tǒng) 　　2、滿足開幕式、閉幕式和大型文藝演出的流動擴(kuò)聲系統(tǒng) 　　3、滿足多級廣播(含緊急廣播)的自動優(yōu)先播出系統(tǒng) 　　4、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化信號傳遞和控制系統(tǒng) 　　5、功放及信號傳送故障自動檢測系統(tǒng)等 　　三、體育場館對擴(kuò)聲系統(tǒng)的基本要求 　　1、體育場館經(jīng)常性的使用是體育比賽或群眾集會，因而對擴(kuò)聲系統(tǒng)的基求要求是，首先要保證語言擴(kuò)聲的可懂度(或清晰度)。這看似簡單在實(shí)施中要能真正滿足體育場館觀眾座席(或大多數(shù)觀眾座席)具有良好的聽聞并非易事。 　　2、體育場館的使用如果有大型運(yùn)動會的開幕式 、閉幕式或大型高水平的文藝演出，這時擴(kuò)聲系統(tǒng)配以高質(zhì)量的"流動系統(tǒng)"與原有的"固定"安裝系統(tǒng)聯(lián)合使用，會效果較佳也是比較經(jīng)濟(jì)的方式。 　　3、現(xiàn)代體育場館的觀眾群體有別于傳統(tǒng)的"觀眾"，更多的是支持參賽隊(duì)的"球迷"拉拉隊(duì)，體育比賽過程氣氛熱烈。但是對擴(kuò)聲而言"背景噪聲"級增大了且是無規(guī)的，在擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)予以充分注意。 　　四、體育場館設(shè)計依據(jù)及聲學(xué)特性規(guī)范 　　1、體育場館設(shè)計依據(jù) 　　《廳堂、體育場館擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB/ T 28049-2011 　　《體育場館聲學(xué)設(shè)計及測量規(guī)程》JGJ/T131-2000 　　《廳堂擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50371-2006 　　《客觀評價廳堂語言可懂度的“RASTI”法》GB/T14476-1993 　　《聲系統(tǒng)設(shè)計互聯(lián)的優(yōu)選配接值》GB/T14197-93 　　《綜合布線系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB503116-98 　　《體育建筑設(shè)計規(guī)范》JGJ31-2003 　　《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016-2006 　　《工人體育場館奧運(yùn)工程設(shè)計大綱》 　　《體育館聲學(xué)設(shè)計及測量規(guī)程》由中國建筑科學(xué)研究院主編，經(jīng)建設(shè)部批準(zhǔn)的全國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，自2001年3月1日起施行。其主要內(nèi)容包括：總則;建筑聲學(xué)設(shè)計;噪聲控制;擴(kuò)聲設(shè)計和聲學(xué)測量等五個部分(詳參見JGJ/T131-2000J42-2000)。 　　比賽大廳基本分為，綜合體育館比賽大廳;游泳館比賽大廳和溜冰館等。 　　擴(kuò)聲系統(tǒng)完全滿足體育館演藝、會議、比賽時聲音清晰、動態(tài)范圍大的要求，并達(dá)到國標(biāo)JGJ/T131-2000中體育館聲學(xué)設(shè)計及測量規(guī)范的聲學(xué)設(shè)計的一級標(biāo)準(zhǔn)。 　　2、體育場館的聲學(xué)特性 　　體育場聲學(xué)特性目前國內(nèi)尚無成文的規(guī)范可循。近來世界足聯(lián)(FIFA)和德國足協(xié)(DFB)的有關(guān)資料表明，對體育場觀眾席擴(kuò)聲穩(wěn)態(tài)聲壓級的要求為105dB左右。 　　2008北京奧運(yùn)會對新建或改建體育場館主擴(kuò)聲系統(tǒng)的聲學(xué)特性指標(biāo)要求; 　　聲壓級：正常使用95dB;大聲壓級(緊急廣播)106dB。 　　傳輸頻率特性：語言使用100Hz～ 5KHz　±5dB; 　　音樂使用100Hz～15KHz　±5dB。 　　語言清晰度：快速語言傳遞指數(shù)RASTI≥0.5。 　　需要指出的是雖然體育場是非封閉空間，在擴(kuò)聲設(shè)計中也不能簡單地以自由聲場來對待這是非常重要的。大多體育場觀眾席上方多帶有"挑棚"存在聲反射，一個典型的可容納幾萬人座席的體育場空場混響時間會長達(dá)5秒左右，滿場帶觀眾時的混響時間也會有3秒左右。因而，在擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計時要予以充分的注意。 　　3、擴(kuò)聲系統(tǒng)的設(shè)計原則 　　體育館內(nèi)聲場均勻 　　體育館內(nèi)的頻率傳輸特性平直 　　體育館內(nèi)視聽方向一致 　　并有利于克服回輸，提高傳聲增益 　　還要兼顧音樂及語音混響時間頻率特性 　　4、擴(kuò)聲系統(tǒng)特點(diǎn)及優(yōu)越性 　　產(chǎn)品性能好，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸處理音頻信號，無損耗及干擾; 　　性能穩(wěn)定性，可滿足體育館功能要求; 　　可根據(jù)需求調(diào)整，有多種模塊可選，適用于各種功能的工作環(huán)境，比如開會時可調(diào)用會議模式擴(kuò)聲，演出時可調(diào)用演出模式擴(kuò)聲; 　　兼容擴(kuò)展性好，外擴(kuò)設(shè)備聯(lián)結(jié)容易; 　　使用及調(diào)整方便，可防止誤操作造成的設(shè)備損壞及調(diào)亂處理參數(shù)變化造成音質(zhì)變差; 體育館吸音改造 和一般劇場、音樂廳、會議廳等廳堂相比，體育館能做吸聲處理的表面積比較少，所以混響時間普遍偏長。 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(xùn)練和比賽的功能，還承擔(dān)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。 二、 體育館建筑聲學(xué)設(shè)計的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 　　 建設(shè)部近年先后頒發(fā)了JGJ/T131-2012 《體育場館聲學(xué)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(biāo)及要求有以下幾點(diǎn)： 　　〔1〕體育館建筑聲學(xué)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。體育館吸音改造 體育場館的雛形可以追溯到希臘羅馬時期，現(xiàn)代體育場館融合了建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)械、電子、材料等專業(yè)技術(shù)，并且隨著時代的發(fā)展以及使用的需求，不斷的有新技術(shù)應(yīng)用其中。體育場館作為目前規(guī)模 的公共建筑之一，對各專業(yè)的技術(shù)水平以及要求提出了更多的挑戰(zhàn)。體育場館在滿足大型比賽賽事的同時，還會舉辦大型演出等活動，隨之而來的聲學(xué)的問題愈加突顯。 體育館噪音解決方案 體育場館一般體型巨大，除專業(yè)的場館以外，為了增加利用率和市場開發(fā)效果，越來越多的體育館呈現(xiàn)多功能化，對聲學(xué)要求也越來越高。 如比賽功能，由于有現(xiàn)場解說、廣播的需求，體育館需要適當(dāng)?shù)幕祉憰r間和良好的語言清晰度;而演出功能時需要更短的混響時間和良好的聲場分布，并且嚴(yán)格避免各類聲缺陷。 新建體育館項(xiàng)目的聲學(xué)設(shè)計和顧問；也承擔(dān)過因?yàn)槁晫W(xué)問題而不得不開展的改造工程，這時候，必須將聲學(xué)測量、技術(shù)方案設(shè)計、聲學(xué)構(gòu)件的加工安裝全程執(zhí)行。 IACC經(jīng)過軟件模擬預(yù)測的方式為體育館建筑提供準(zhǔn)確的聲學(xué)分析，在設(shè)計階段模擬和預(yù)測音質(zhì)效果的優(yōu)劣，并分析各類聲缺陷存在的可能性，從而為建筑設(shè)計和室內(nèi)裝飾設(shè)計提供方案優(yōu)化的建議，將問題解決在設(shè)計階段。 大跨度、輕質(zhì)鋼結(jié)構(gòu)屋面的體育較為常見，雨水沖擊噪聲問題卻在設(shè)計和建設(shè)過程往往被忽視。經(jīng)IACC的測量普通的輕質(zhì)金屬屋面中雨天氣在場館內(nèi)產(chǎn)生的噪音可以達(dá)到72dBA，大到暴雨的天氣場館內(nèi)產(chǎn)生的噪聲污染水平甚至達(dá)到80dBA以上。這種天氣條件下體育館完全無法使用。為此，聲學(xué)設(shè)計與鋼結(jié)構(gòu)等專業(yè)協(xié)調(diào)，充分考慮造價、載荷、保溫等方面的問題，解決屋面雨水沖擊噪聲非常必要。體育館吸音改造 多功能體育館建筑聲學(xué)設(shè)計特點(diǎn)！ 體育館不僅具備體育訓(xùn)練和比賽的功能，還承擔(dān)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。這是體育産業(yè)化、社會化帶來的發(fā)展動向。 體育館建筑聲學(xué)設(shè)計的有關(guān)標(biāo)淮 ° 建設(shè)部近年先后頒發(fā)了JGJ/T131-2000<體育館聲學(xué)設(shè)計及測量規(guī)程>和JGJ/31-2003<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(biāo)及要求有以下幾點(diǎn)： 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專用照明系統(tǒng)和語言廣播擴(kuò)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(kuò)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。 體育館建筑聲學(xué)設(shè)計的有關(guān)標(biāo)淮 ° 建設(shè)部近年先后頒發(fā)了JGJ/T131-2000<體育館聲學(xué)設(shè)計及測量規(guī)程>和JGJ/31-2003<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(biāo)及要求有以下幾點(diǎn)： 〔1〕體育館建筑聲學(xué)條件應(yīng)以保證語言清晰爲(wèi)主。 〔2〕不得産生明顯的聲聚焦、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〕大面積牆面應(yīng)做吸聲處理。 〔7〕比賽場地周圍的矮牆、看臺欄板宜設(shè)置吸聲構(gòu)造，或控制傾斜角度和造型。 體育館常見的聲學(xué)缺陷 °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、圓形牆體和大面積玻璃窗或玻璃幕牆形式，這都極易造成較嚴(yán)重的聲學(xué)缺陷。如： 聲聚焦　　 聲音在遇到凹的牆面或天花棚頂時將會産生聲聚焦，使某些點(diǎn)或某些區(qū)域的聲壓級遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它位置，導(dǎo)致聲場分布極不均勻，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牆體，是典型的容易産生聲聚焦的結(jié)構(gòu)。 顫動回聲　　 在室內(nèi)的一對平行牆之間，一個聲音在兩牆壁間來回反射産生多個重複的聲音，稱爲(wèi)顫動回聲 。這在體育館的大面積牆面以及比賽場地周圍的矮牆和看臺欄板等處易産生。 混響時間偏長 和一般劇場、音樂廳、會議廳等廳堂相比，體育館能做吸聲處理的表面積比較少，所以混響時間普遍偏長。 解決體育館聲學(xué)缺陷的可行措施 綜上所述，體育館存在的聲學(xué)缺陷通常主要包括兩個問題： 一是混響時間過長； 二是存在較嚴(yán)重的聲聚焦和顫動回聲。 解決 個問題的難度不算很大，只需在館內(nèi)增加適量的吸聲材料（充分利用牆面和頂部），即把混響時間縮短下來，其中的技術(shù)難點(diǎn)是設(shè)計計算的性和施工工藝的嚴(yán)謹(jǐn)性。 解決體育館聲學(xué)缺陷的較大難點(diǎn)在于： °如何由于弧形拱頂和圓形牆體所引起的嚴(yán)重聲聚焦和顫動回聲，而又不導(dǎo)致改變該館原建筑設(shè)計和裝飾設(shè)計所定下來的的整體造型、外觀、采光功能和建筑風(fēng)格，這才是建聲設(shè)計中 挑戰(zhàn)性和創(chuàng)造性的關(guān)鍵。 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(kuò)聲系統(tǒng)信號需從舞臺傳輸?shù)娇刂剖?，文藝演出舞臺的音源比較多，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?，必須每路?dú)立通過信號電纜傳輸?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?yàn)閭鬏斁嚯x比較遠(yuǎn)，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(jìn)行傳輸，在舞臺側(cè)的設(shè)備機(jī)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(jìn)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(jìn)行增益、處理、分配后輸出給到一臺8進(jìn)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(jìn)行，避免了音質(zhì)劣化。 　　五、擴(kuò)聲聲場控制是擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計的根本 　　擴(kuò)聲屬于應(yīng)用聲學(xué)的范疇，無論是室內(nèi)或是室外擴(kuò)聲都不能脫離使用擴(kuò)聲所處的聲學(xué)環(huán)境(或聲場)。擴(kuò)聲的終效果是建聲與電聲綜合效果的體現(xiàn)，所以擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計的基本問題是聲學(xué)問題，它是在建聲的基礎(chǔ)上完成擴(kuò)聲聲場的分析與設(shè)計計算工作。 　　如果從擴(kuò)聲系統(tǒng)聲學(xué)特性指標(biāo)來測評一個擴(kuò)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(kuò)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(kuò)聲其擴(kuò)聲聲場都或多或少存在有聲干涉，或許這是不可避免的。擴(kuò)聲聲場聲干涉的存在，會影響到擴(kuò)聲的語言清晰度和音樂的明晰度，有損于擴(kuò)聲重放的音質(zhì)效果。現(xiàn)代擴(kuò)聲設(shè)計已不在"滿足"于一般意義上的擴(kuò)聲聲壓級和聲場不均勻度，而十分注重擴(kuò)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(kuò)聲設(shè)計的重點(diǎn)。

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