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体育馆吸音改造 体育馆声学改造策略 由上述分析可知，该体育馆改造的难点在于顶面膜结构面积较大，常见的大空间声学处理方式难以适用，同时在不破坏原有结构的条件下，需精准而又针对性地解决存在的若干声学问题。对此，在保证声学效果同时兼顾装饰、经济性的前提下，我们针对性地提出了相应的解决方案（图2）。 改善频率特性（“起包”）可结合声聚焦问题一并考虑。由于需选择性地降低某些频率的混响时间。同时尽可能中低频聚焦产生的不良影响，因此我们对于材料吸声特性的选择及吊挂形式提出了相应的要求。具体措施如下：在保持原有膜结构的情况下将局部凹曲面吊顶拆除，并按阶梯状悬挂平板空间吸声体，空间吸声体单元厚10 0 m m，平面投影尺寸为112 5m m×620 m m。单元之间采用30×30×2.5镀锌角钢固定，并采用φ6镀锌钢丝绳固定于网架下弦杆上（图3）。 空间吸声体中棉的特性及整体制作工艺对于其声学性能具有关键性作用，为了保证吸声体能够针对性地解决该体育馆的问题，在确定材料各项参数后由专业的检测机构在混响室中测量吸声体单元的吸声系数，并以此修正计算结果。吸声体混响室各频段吸声系数实测值参看表2。由此可知，500Hz吸声系数高达2.081000Hz吸声系数高达1.71，低频和高频吸声系数相对较低，可见该吸声体吸声频率特性可选择性大幅度降低某些频率的混响时间，完全适合该体育馆的声学要求。 对于体育馆内其他可能造成颤动回声的平行界面则做了针对性处理，如将原有贵宾包厢玻璃窗拆除同时后墙面作吸声处理。为了和其他界面装饰效果保持统一，改造的后墙面采用槽木吸声板，正面开槽，槽宽4mm，条面宽28mm；背面开孔，孔径10mm，孔距沿长边方向16mm，沿短边方向32mm；板后空腔100mm，内填50mm厚32kg/m3玻璃棉；原有窗帘拆除，采用200%打折密度较高吸声性能较好的天鹅绒窗帘，同时将玻璃墙面上方的玻璃挡板拆除，进一步降低颤动回声的不利影响。 重新调整扩声扬声器的定位及辐射角度。利用原有灯光吊杆吊挂9只箱式点声源扬声器，合理选择扬声器的指向性[8910111213]，避免直达声能在凹曲面顶棚下方汇聚，确保直达声可均匀覆盖比赛场地和观众席，扬声器定位及指向性参看图4。 4 计算机声学仿真计算 为了验证和预测该改造方案的实际效果，采用Raynoise声场模拟软件对音质客观参量进行仿真计算。将原体育馆室内空间做简化处理，建立三维仿真模型，根据混响时间计算结果定义室内各界面吸声系数和散射系数。仿真声源为距地1.5m高无指向性点声源，听音面包含比赛区域和观众区域，距地1.2m高。 图5和图6分别为改造前和改造后听音面中频1000Hz混响时间模拟云图。图7和图8分别为改造前和改造后听音面中频1000Hz清晰度D50模拟云图。对比图5和图6可知，经过声学改造后，原本“起包”频率混响时间明显降低，1000Hz模拟混响时间平均值小于2.4s；对比图7和图8可知，在改造前较大面积区域1000Hz语言清晰度D50均小于30%，在改造后1000Hz语言清晰度得到显著改善，听音面D50平均值>45%。
体育馆吸音改造 体育馆建筑建声设计的技术要点 2.1 控制混响时间和避免声缺陷 如今建筑师在创作建筑外型上往往追求“高、大、奇”，在体育类建筑设计中也有体现。大体量、高空间、圆形、蛋形等不同体型的场馆比比皆是，而体育场馆声环境的设计中对混响时间的控制和避免声缺陷的设计尤为关键，这给建声设计带来不少困难。混响时间的设计指标跟场馆的体积和单人容积有着必然的联系，在 行业标准（JGJ/T131-2012体育场馆声学设计及测量规程）中就对不同容积的体育馆提出了明确的中频混响时间设计要求（见表1），而在近十年内由我所承担建声设计的体育建筑工程实践声学设计数据可见，容积在80000m3以上的大型场馆占到80%，单人容积大于20m3/人的体育场馆也约占70%（见表2）。有的体育场馆单人容积甚至达到30m3/人以上，这对混响控制、吸声面积和空调节能都不甚合理。 为体育场馆确定了合适的混响时间和频率特性后，还要注意避免因圆弧形墙面、平行墙面等让场馆内产生声聚焦和颤动回声等声缺陷，通常解决这些建筑平剖面体型欠佳的方法是结合室内装修设计采用声扩散体，从而改变原有建筑圆弧形墙和平行墙的外观，使得场馆内的声场更为均匀。声扩散体的形式可结合室内装修和吸声处理设计成各种形式，如折线形、三角形、圆弧形、锥形甚至是不规则形，排列形式可以是有序或无序，覆面材料可以是起到吸声作用的穿孔金属板、木条纹板、软包织物吸声板等或起扩散反射作用的石膏板、GRG板等，不仅丰富了室内的装修风格，也能使声场更为均匀，达到令人满意的声学效果。 2.2 体育馆建筑的噪声与振动控制设计 合适的背景噪声是实现音质设计的基础，也是体育场馆建声专业设计的重要内容之一。在中华人民共和国行业标准（JGJ/T131-2012体育场馆声学设计及测量规程）为设计确定体育类建筑背景噪声提供了依据。（见表-3） 表3体育馆比赛大厅等厅（室）的背景噪声限值 标准总则中已提出建声设计应参与体育馆工程设计的全过程，因此要求在建筑扩初设计阶段就由建筑声学专业参与其中，并为建筑做好隔声隔振设计。在建筑平剖面布局中，空调机房、冷冻机房等噪声及振动较大的设备机房应远离比赛大厅，并做好机房内的隔声吸声处理及机组隔振设计。 2.3 空调系统的消声设计 为了达到预先设计的背景噪声指标，其中空调系统的消声设计更是关键，主要包括降低沿管道传播的风机噪声（合理配置消声器、消声弯头、消声静压箱等）和合理控制气流噪声两方面。而控制气流噪声的根本措施就是降低风管内的风速，在《暖通空调设计技术措施》一书中，根据我国暖通专业技术人员多年设计实践经验提出了不同允许噪声条件下管道内气流速度的允许值，可供暖通等相关设计人员在设计空调系统时参考。（见表-4） 表4管道内气流速度的允许值（建议值） 3 顶面吸声设计 由于新建的体育类建筑的空间体积渐趋增大，厅内所需要的总吸声量也随之大大增加，而通常体育场馆内可作吸声处理的墙面又十分有限，为了控制混响，在体育馆顶部采取吸声措施是十分必要的。上世纪八十年代起，国内很多体育馆的顶部吸声做法是结合网架下弦或在网架空间内悬挂一定形式和数量的空间吸声体，为满足顶面材料的A级防火要求，构造多为轻钢或塑、铝骨架、离心玻璃棉吸声层，穿孔铝合金板面层。图-1为湖州体育馆圆弧形吸声体内景图。 图-1 湖州体育馆圆弧形吸声体内景图 近年来，在体育馆室内装修方面，人们的审美渐渐趋向简洁、大气，吸声屋盖便应势而生并被广泛应用于各类体育场馆。吸声屋盖其实是将隔声与吸声做了整合，此类构造的吸声屋盖以中高频吸声为主，其NRC值可达0.75（500Hz-2KHz）。既具良好的吸声作用，同时也起到保温隔热、隔绝雨水冲击噪声的效果，得到较广泛的应用。图-2为苏州奥体中心体育馆的内景效果图，建筑顶部采用了吸声屋盖的做法。 图-2 苏州奥体中心体育馆内景效果图 在游泳比赛馆中，若设计采用吸声屋盖，应考虑馆内的高湿度对屋盖内吸声材料的影响，可加做一层PVF耐候袋将吸声材料包裹起来，可增强其耐候性且对吸声性能影响有限。 4 墙面吸声设计 体育馆内可作吸声处理的墙面面积并不多，圆形平面体育馆的墙面仅为观众席末排后的墙面，高度也很小；而矩形平面的体育馆除主看台后墙面外，两端记分牌周边有较大可作吸声的墙面，因此主要吸声量是屋顶天花及观众席。 通常体育馆内的混响频率基本平直（允许低频有一定），墙面的吸声布置上应考虑低频吸声与中高频吸声的配比，应在进行音质计算后，结合室内装修设计达到功能与美观的双赢。 近年来的体育建筑形式，越来越多的玻璃幕墙出现在比赛大厅的周围，甚至形成了耦合空间，这对控制馆内混响极为不利，声音通过玻璃反射所产生的颤动回声，若不采取措施，将直接影响比赛大厅的声环境，甚至还会影响电声设备的正常使用。华东院声学所曾经研究采取的吸声措施是在玻璃幕墙前设计安装电动式吸声帘幕，在比赛状态下自动降下以增加吸声面积，在非比赛状态下则升起可满足室内正常采光要求。图-3为江苏盐城体育馆的内景效果图。 图-3 江苏盐城体育馆内景效果图 5 关于体育馆建筑声学装修设计的建议 体育馆比赛状态下，人们的目光都聚焦在赛场中心范围，所以馆内的装修设计建议应以功能性为主，装饰效果大气、简洁为好。不宜采用玻璃、石材、镜面等反光材料作为室内装修面层，以避免比赛状态下对运动员的视觉影响。墙面上的扩散造型也不宜过为繁复，满足功能即可，以控制工程造价。【END】