體育館吸音改造 一、浙江溫州中學體育館聲學工程項目概況 溫州中學體育館是浙江省溫州中學內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。浙江省溫州中學是一個具有百年歷史的老校，它的精神內涵尤為厚重。場館在裝飾上運用現(xiàn)代簡約風格，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)代主義的風格的顏色作為鋪墊，把溫州中學經(jīng)典傳統(tǒng)的文化底蘊通過裝飾設計完美的表現(xiàn)了出來。 浙江溫州中學體育館聲學設計工程 二、浙江溫州中學體育館聲學工程設計方案及效果 該體育館在建設過程中建筑聲學設計也同時進行。根據(jù)該體育館建筑設計方案，存在的建筑聲學問題主要有： 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）鋼結構頂棚會使聲音在比賽場內產(chǎn)生多重回聲，致使廳內聲場分布不均勻。 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窗，這使得大廳內可裝修面積變少，增加了建筑聲學處理難度。 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，可以降低廳內混響時間、廳內回聲。 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。 本次浙江溫州中學體育館主要設計范圍有籃球場、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)聲學設計處理后，該體育館的混響時間可達到1.5 s。

體育館吸音改造 體育館聲學改造策略 由上述分析可知，該體育館改造的難點在于頂面膜結構面積較大，常見的大空間聲學處理方式難以適用，同時在不破壞原有結構的條件下，需精準而又針對性地解決存在的若干聲學問題。對此，在保證聲學效果同時兼顧裝飾、經(jīng)濟性的前提下，我們針對性地提出了相應的解決方案（圖2）。 改善頻率特性（“起包”）可結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的要求。具體措施如下：在保持原有膜結構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性能具有關鍵性作用，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2.08,1000Hz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要求。 對于體育館內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[8,9,10,11,12,13]，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 計算機聲學仿真計算 為了驗證和預測該改造方案的實際效果，采用Raynoise聲場模擬軟件對音質客觀參量進行仿真計算。將原體育館室內空間做簡化處理，建立三維仿真模型，根據(jù)混響時間計算結果定義室內各界面吸聲系數(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%。