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體育館吸音改造 體育館聲學缺陷分析 2.1 改造項目概況 該體育館為矩形平面，長約87m，寬約52m，屋面中部為凹曲面穹頂，屋面兩側均為膜結構，室內總體積約54700m3， 容座2333座。該體育中心主要功能是用于學生平時體育鍛煉，但需兼顧會議及文藝活動的功能需要（圖1）。 應使用方要求，我方對該體育中心室內音質進行現場主觀試聽與測試，室內墻面雖采用了較大面積的吸聲材料，但由于未根據體型特點及膜結構特性進行針對性設計，導致室內聲場分布不均勻，音質效果較差。擴聲系統布局不合理，不僅未能減弱音質缺陷的不利影響，反而進一步加劇了聲缺陷的程度。 2.2 聲學改造目標 根據現場測量數據并結合主觀感受可知改造方案應重點解決下列幾個問題。 (1)改善混響時間頻率特性，解決“起包”現象。根據混響時間測量結果可知，改造前該體育館空場混響時間f=1000Hz時為4.1s，且在此頻率位置曲線出現峰值。空場各頻段混響時間實測值詳見表1。 (2)凹曲面穹形頂棚存在聲聚焦現象[1415]。由于原有凹曲面頂棚未考慮吸聲和擴散處理，聲線聚焦位置恰在人耳高度附近。根據實測結果可知，在無指向性聲源作用下，聚焦點位置的平均聲壓級（線性計權）比其他位置高2.5d B。

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體育館吸音改造 一、現代體育場館電聲系統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，更加注重配備相應的"流動"擴聲系統 ; 　　3、電聲系統更加注重采用數字化網絡傳輸與控制系統等。 　　二、體育場館電聲系統主要包括有 　　1、滿足體育比賽的現場擴聲系統 　　2、滿足開幕式、閉幕式和大型文藝演出的流動擴聲系統 　　3、滿足多級廣播(含緊急廣播)的自動優先播出系統 　　4、數字網絡化信號傳遞和控制系統 　　5、功放及信號傳送故障自動檢測系統等 　　三、體育場館對擴聲系統的基本要求 　　1、體育場館經常性的使用是體育比賽或群眾集會，因而對擴聲系統的基求要求是，首先要保證語言擴聲的可懂度(或清晰度)。這看似簡單在實施中要能真正滿足體育場館觀眾座席(或大多數觀眾座席)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動會的開幕式 、閉幕式或大型高水平的文藝演出，這時擴聲系統配以高質量的"流動系統"與原有的"固定"安裝系統聯合使用，會效果較佳也是比較經濟的方式。 　　3、現代體育場館的觀眾群體有別于傳統的"觀眾"，更多的是支持參賽隊的"球迷"拉拉隊，體育比賽過程氣氛熱烈。但是對擴聲而言"背景噪聲"級增大了且是無規的，在擴聲系統設計中應予以充分注意。 　　四、體育場館設計依據及聲學特性規范 　　1、體育場館設計依據 　　《廳堂、體育場館擴聲系統設計規范》GB/ T 28049-2011 　　《體育場館聲學設計及測量規程》JGJ/T131-2000 　　《廳堂擴聲系統設計規范》GB50371-2006 　　《客觀評價廳堂語言可懂度的“RASTI”法》GB/T14476-1993 　　《聲系統設計互聯的優選配接值》GB/T14197-93 　　《綜合布線系統設計規范》GB503116-98 　　《體育建筑設計規范》JGJ31-2003 　　《建筑設計防火規范》GB50016-2006 　　《工人體育場館奧運工程設計大綱》 　　《體育館聲學設計及測量規程》由中國建筑科學研究院主編，經建設部批準的全國行業標準，自2001年3月1日起施行。其主要內容包括：總則;建筑聲學設計;噪聲控制;擴聲設計和聲學測量等五個部分(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。 　　擴聲系統完全滿足體育館演藝、會議、比賽時聲音清晰、動態范圍大的要求，并達到國標JGJ/T131-2000中體育館聲學設計及測量規范的聲學設計的一級標準。 　　2、體育場館的聲學特性 　　體育場聲學特性目前國內尚無成文的規范可循。近來世界足聯(FIFA)和德國足協(DFB)的有關資料表明，對體育場觀眾席擴聲穩態聲壓級的要求為105dB左右。 　　2008北京奧運會對新建或改建體育場館主擴聲系統的聲學特性指標要求; 　　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RASTI≥0.5。 　　需要指出的是雖然體育場是非封閉空間，在擴聲設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，在擴聲系統設計時要予以充分的注意。 　　3、擴聲系統的設計原則 　　體育館內聲場均勻 　　體育館內的頻率傳輸特性平直 　　體育館內視聽方向一致 　　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、擴聲系統特點及優越性 　　產品性能好，通過網絡傳輸處理音頻信號，無損耗及干擾; 　　性能穩定性，可滿足體育館功能要求; 　　可根據需求調整，有多種模塊可選，適用于各種功能的工作環境，比如開會時可調用會議模式擴聲，演出時可調用演出模式擴聲; 　　兼容擴展性好，外擴設備聯結容易; 　　使用及調整方便，可防止誤操作造成的設備損壞及調亂處理參數變化造成音質變差;

體育館吸音改造 改造升級進入尾聲 除了涪陵奧體中心和涪陵體育場外，市五運會期間，涪陵體育館、長江師范學院、涪陵體育運動學校、涪陵高級中學、涪陵五中、涪陵飯店、太極酒店、銘雨酒店也將承擔一部分比賽項目。按照賽會場館的規范和要求，這些區內比賽場館也進行了改造升級，完善設施設備。 “我們根據各比賽場地承擔的不同比賽內容，有針對性地進行了改造升級，完善設施設備。”區文化委相關負責人介紹，涪陵體育館主要進行了聲學和消防報警系統等改造；長江師范學院體育場館的改造項目涉及燈光、設施除銹、場地劃線、標識標牌、賽場準備等；涪陵體育運動學校是體育館比賽項目的熱身場地，相關配套設施進行了完善等。 “涪陵飯店、太極酒店、銘雨酒店在市五運會期間，主要承擔棋類比賽，因此，我們主要對其場地做好環境氛圍營造、標識標牌、賽場準備等方面的工作。”該負責人說，區內比賽場館的改造升級和設施設備完善均在5月底前可全部完成并投入使用。 文/記者 羅菲菲

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后由專業的檢測機構在混響室中測量吸聲體單元的吸聲系數，并以此修正計算結果。吸聲體混響室各頻段吸聲系數實測值參看表2。由此可知，500Hz吸聲系數高達2.081000Hz吸聲系數高達1.71，低頻和高頻吸聲系數相對較低，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[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，根據混響時間計算結果定義室內各界面吸聲系數和散射系數。仿真聲源為距地1.5m高無指向性點聲源，聽音面包含比賽區域和觀眾區域，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 膜結構頂棚以其輕質、高強度、造型可塑性強等優點在高大空間建筑設計中被廣泛應用，然而該結構由于其自身材質的特殊性又對室內音質設計提出了更高的要求。傳統的大空間音質設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的使用。常見的處理方式即在頂面結合金屬屋面做聲學處理或者大面積懸掛吸聲體，而在膜結構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，膜結構低頻吸聲性能較好，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拐點（“起包”現象）；另一方面，吸聲界面受到限制，在已有膜結構的表面難以懸掛較大的荷載且難以進行聲學處理，若頂棚較高，則平整的膜表面與地面之間容易產生顫動回聲的音質缺陷。由此可見，分析已有的膜結構聲學設計案例并探索其音質設計策略具有重要的理論和現實意義。 高大空間建筑聲學設計是當代建筑聲學工程技術的重要研究方向，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設計方案，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小；而關于膜結構聲學性能的研究較少，僅有的文獻則更多關注膜結構的空氣聲隔聲性能[67]。本文以某膜結構體育館的聲學改造工程為例，通過分析改造前室內聲場的音質缺陷，提出合理的建聲和電聲解決方案，采用聲學模擬軟件仿真計算室內聲場，并通過現場測量驗證方案的可行性。

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