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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(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(shè)計完美的表現(xiàn)了出來。 浙江溫州中學體育館聲學設(shè)計工程 二、浙江溫州中學體育館聲學工程設(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窗，這使得大廳內(nèi)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(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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(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2.08,1000Hz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(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[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(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 多功能體育館建筑聲學設(shè)計特點！ 體育館不僅具備體育訓練和比賽的功能，還承擔集會、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。 體育館建筑聲學設(shè)計的有關(guān)標淮 ° 建設(shè)部近年先后頒發(fā)了JGJ/T131-2000<體育館聲學設(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)計的指標及要求有以下幾點： 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。 體育館建筑聲學設(shè)計的有關(guān)標淮 ° 建設(shè)部近年先后頒發(fā)了JGJ/T131-2000<體育館聲學設(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)計的指標及要求有以下幾點： 〔1〕體育館建筑聲學條件應(yīng)以保證語言清晰爲主。 〔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，這都極易造成較嚴重的聲學缺陷。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，使某些點或某些區(qū)域的聲壓級遠遠大于其它位置，導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。 解決體育館聲學缺陷的可行措施 綜上所述，體育館存在的聲學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)難點是設(shè)計計算的性和施工工藝的嚴謹性。 解決體育館聲學缺陷的較大難點在于： °如何由于弧形拱頂和圓形牆體所引起的嚴重聲聚焦和顫動回聲，而又不導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、采光功能和建筑風格，這才是建聲設(shè)計中 挑戰(zhàn)性和創(chuàng)造性的關(guān)鍵。
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