體育館吸音改造 一、浙江溫州中學(xué)體育館聲學(xué)工程項目概況 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(xué)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(fēng)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(fēng)格的顏色作為鋪墊，把溫州中學(xué)經(jīng)典傳統(tǒng)的文化底蘊通過裝飾設(shè)計完美的表現(xiàn)了出來。 浙江溫州中學(xué)體育館聲學(xué)設(shè)計工程 二、浙江溫州中學(xué)體育館聲學(xué)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(xué)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(xué)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(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(xué)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(xué)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 體育館設(shè)計方案當(dāng)然是需要專業(yè)的公司來幫助我們進行設(shè)計，在體育館的設(shè)計方案中，不能忽視的一點就是聲學(xué)設(shè)計。聲學(xué)設(shè)計對于體育館的重要性是毋庸置疑的。 下面聊一聊體育館為什么要做聲學(xué)設(shè)計，聲學(xué)設(shè)計對于體育館的重要性體現(xiàn)在那些方面，體育館又存在那些聲學(xué)問題。 首先隨著聲學(xué)的發(fā)展，在大型空間的建設(shè)上聲學(xué)的運用是越來越多了。體育館屬于大型的比賽空間，容易產(chǎn)生很多的聲學(xué)問題，這些聲學(xué)問題會嚴(yán)重影響體育賽事的進行，你可以想象一下大型的體育館如果不做聲學(xué)處理，成千上萬的人在一個場館里觀賽比賽所發(fā)出的聲音是多么的嘈雜以及回音是多么的恐怖。 一般來說在空間的聲學(xué)設(shè)計有一個重要的指標(biāo)——混響時間，控制好空間的混響時間就可以很好的改善空間的聲場環(huán)境，在體育館的聲學(xué)裝飾過程中比賽大廳的每座容積控制在15.0立方米-25.0立方米是為合適的，整體空間的呈現(xiàn)出的比賽效果和觀賽效果體驗都是 的。

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。 新建體育館項目的聲學(xué)設(shè)計和顧問；也承擔(dān)過因為聲學(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 膜結(jié)構(gòu)頂棚以其輕質(zhì)、高強度、造型可塑性強等優(yōu)點在高大空間建筑設(shè)計中被廣泛應(yīng)用，然而該結(jié)構(gòu)由于其自身材質(zhì)的特殊性又對室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計提出了更高的要求。傳統(tǒng)的大空間音質(zhì)設(shè)計以控制全頻混響時間和避免聲缺陷為重點，較低的混響時間及平直的頻率特性有利于擴聲系統(tǒng)的使用。常見的處理方式即在頂面結(jié)合金屬屋面做聲學(xué)處理或者大面積懸掛吸聲體，而在膜結(jié)構(gòu)的高大空間中這些方法將受到較大的限制，一方面是基于膜自身的吸聲特性，由于自振頻率較低且面積較大，膜結(jié)構(gòu)低頻吸聲性能較好，同時較大的平均自由程使得空氣吸聲量在總吸聲量中的比例增大，頻率特性在高頻段斜率急劇減小，從而在中低頻段某處出現(xiàn)拐點（“起包”現(xiàn)象）；另一方面，吸聲界面受到限制，在已有膜結(jié)構(gòu)的表面難以懸掛較大的荷載且難以進行聲學(xué)處理，若頂棚較高，則平整的膜表面與地面之間容易產(chǎn)生顫動回聲的音質(zhì)缺陷。由此可見，分析已有的膜結(jié)構(gòu)聲學(xué)設(shè)計案例并探索其音質(zhì)設(shè)計策略具有重要的理論和現(xiàn)實意義。 高大空間建筑聲學(xué)設(shè)計是當(dāng)代建筑聲學(xué)工程技術(shù)的重要研究方向，文獻[12345]中闡述了體育館、主題樂園、展廳等不同功能的高大空間聲學(xué)設(shè)計方案，這些方案具有一定共性，即頂面往往能夠作為重要的吸聲面且限制較??；而關(guān)于膜結(jié)構(gòu)聲學(xué)性能的研究較少，僅有的文獻則更多關(guān)注膜結(jié)構(gòu)的空氣聲隔聲性能[67]。本文以某膜結(jié)構(gòu)體育館的聲學(xué)改造工程為例，通過分析改造前室內(nèi)聲場的音質(zhì)缺陷，提出合理的建聲和電聲解決方案，采用聲學(xué)模擬軟件仿真計算室內(nèi)聲場，并通過現(xiàn)場測量驗證方案的可行性。

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(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(xué)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(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%。