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體育館吸音改造 一、浙江溫州中學(xué)體育館聲學(xué)工程項(xiàng)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(dòng)場(chǎng)所，占地面積是2380 ㎡，主要用于體育比賽、會(huì)議、和文藝晚會(huì)等。浙江省溫州中學(xué)是一個(gè)具有百年歷史的老校，它的精神內(nèi)涵尤為厚重。場(chǎng)館在裝飾上運(yùn)用現(xiàn)代簡(jiǎn)約風(fēng)格，采用經(jīng)典的紅黃藍(lán)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(yùn)通過(guò)裝飾設(shè)計(jì)完美的表現(xiàn)了出來(lái)。 浙江溫州中學(xué)體育館聲學(xué)設(shè)計(jì)工程 二、浙江溫州中學(xué)體育館聲學(xué)工程設(shè)計(jì)方案及效果 該體育館在建設(shè)過(guò)程中建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)也同時(shí)進(jìn)行。根據(jù)該體育館建筑設(shè)計(jì)方案，存在的建筑聲學(xué)問(wèn)題主要有： 1）比賽大廳、比賽池呈規(guī)則的矩形，平行相對(duì)的山墻和比賽池墻面易使聲音多次反射，形成顫動(dòng)回聲，影響比賽池中的聽(tīng)音效果。 2）鋼結(jié)構(gòu)頂棚會(huì)使聲音在比賽場(chǎng)內(nèi)產(chǎn)生多重回聲，致使廳內(nèi)聲場(chǎng)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(yùn)動(dòng)員的腳步聲和擊球聲等噪聲，經(jīng)過(guò)吸音處理后，可以降低廳內(nèi)混響時(shí)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(kāi)槽、背面穿孔的狹縫共振吸音材料，多孔式吸音設(shè)計(jì)，有效使聲波的能量消耗變換成熱能達(dá)到吸音效果。 本次浙江溫州中學(xué)體育館主要設(shè)計(jì)范圍有籃球場(chǎng)、羽毛球場(chǎng)、乒乓球室、醫(yī)療室、更衣室、休息室、過(guò)道等， 經(jīng)過(guò)專業(yè)聲學(xué)設(shè)計(jì)處理后，該體育館的混響時(shí)間可達(dá)到1.5 s。
體育館吸音改造 體育館設(shè)計(jì)方案當(dāng)然是需要專業(yè)的公司來(lái)幫助我們進(jìn)行設(shè)計(jì)，在體育館的設(shè)計(jì)方案中，不能忽視的一點(diǎn)就是聲學(xué)設(shè)計(jì)。聲學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)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(jì)，聲學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)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(wèn)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(yùn)用是越來(lái)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(wèn)題，這些聲學(xué)問(wèn)題會(huì)嚴(yán)重影響體育賽事的進(jìn)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(wàn)的人在一個(gè)場(chǎng)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(lái)說(shuō)在空間的聲學(xué)設(shè)計(jì)有一個(gè)重要的指標(biāo)——混響時(shí)間，控制好空間的混響時(shí)間就可以很好的改善空間的聲場(chǎng)環(huán)境，在體育館的聲學(xué)裝飾過(guò)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(yàn)都是 的。
體育館吸音改造 多功能體育館建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)特點(diǎn)！ 體育館不僅具備體育訓(xùn)練和比賽的功能，還承擔(dān)集會(huì)、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(guó)舊金山某體育設(shè)施的使用比率中, 體育比賽占51.7%, 音樂(lè)會(huì)占19.4%, 馬戲、冰上舞蹈占7.1%, 展覽及其它活動(dòng)占21.8%。澳大利亞墨爾本某體育館，音樂(lè)演出占50%左右。這是體育産業(yè)化、社會(huì)化帶來(lái)的發(fā)展動(dòng)向。 體育館建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的有關(guān)標(biāo)淮 ° 建設(shè)部近年先后頒發(fā)了JGJ/T131-2000<體育館聲學(xué)設(shè)計(jì)及測(cè)量規(guī)程>和JGJ/31-2003<體育建筑設(shè)計(jì)規(guī)范>兩個(gè)文件，其中有關(guān)建聲設(shè)計(jì)的指標(biāo)及要求有以下幾點(diǎn)： 1、通常在場(chǎng)地一側(cè)設(shè)置固定的舞臺(tái)，用作會(huì)議的講臺(tái)及文藝演出活動(dòng)的表演場(chǎng)地。 2、除在比賽場(chǎng)地安裝體育比賽專用照明系統(tǒng)和語(yǔ)言廣播擴(kuò)聲系統(tǒng)外，還要參照劇場(chǎng)的模式增加設(shè)置舞臺(tái)燈光和文藝演出(語(yǔ)言與音樂(lè)兼用)的擴(kuò)聲系統(tǒng)。 3、對(duì)建聲設(shè)計(jì)的要求應(yīng)高于"純"體育功能的場(chǎng)館。這是本文討論的主題。 體育館建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的有關(guān)標(biāo)淮 ° 建設(shè)部近年先后頒發(fā)了JGJ/T131-2000<體育館聲學(xué)設(shè)計(jì)及測(cè)量規(guī)程>和JGJ/31-2003<體育建筑設(shè)計(jì)規(guī)范>兩個(gè)文件，其中有關(guān)建聲設(shè)計(jì)的指標(biāo)及要求有以下幾點(diǎn)： 〔1〕體育館建筑聲學(xué)條件應(yīng)以保證語(yǔ)言清晰爲(wèi)主。 〔2〕不得産生明顯的聲聚焦、回聲、顫動(dòng)回聲等音質(zhì)缺陷。 〔3〕中小型體育館混響時(shí)間在500-1000Hz范圍內(nèi)宜設(shè)置:1.3-1.5s。 各頻率混響時(shí)間相對(duì)于500-1000Hz混響時(shí)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(chǎng)地周圍的矮牆、看臺(tái)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(jiàn)的聲學(xué)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(yán)重的聲學(xué)缺陷。如： 聲聚焦 聲音在遇到凹的牆面或天花棚頂時(shí)將會(huì)産生聲聚焦，使某些點(diǎn)或某些區(qū)域的聲壓級(jí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它位置，導(dǎo)致聲場(chǎng)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(dòng)回聲 在室內(nèi)的一對(duì)平行牆之間，一個(gè)聲音在兩牆壁間來(lái)回反射産生多個(gè)重複的聲音，稱爲(wèi)顫動(dòng)回聲 。這在體育館的大面積牆面以及比賽場(chǎng)地周圍的矮牆和看臺(tái)欄板等處易産生。 混響時(shí)間偏長(zhǎng) 和一般劇場(chǎng)、音樂(lè)廳、會(huì)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(shí)間普遍偏長(zhǎng)。 解決體育館聲學(xué)缺陷的可行措施 綜上所述，體育館存在的聲學(xué)缺陷通常主要包括兩個(gè)問(wèn)題： 一是混響時(shí)間過(guò)長(zhǎng)； 二是存在較嚴(yán)重的聲聚焦和顫動(dòng)回聲。 解決 個(gè)問(wèn)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(shí)間縮短下來(lái)，其中的技術(shù)難點(diǎn)是設(shè)計(jì)計(jì)算的性和施工工藝的嚴(yán)謹(jǐn)性。 解決體育館聲學(xué)缺陷的較大難點(diǎn)在于： °如何由于弧形拱頂和圓形牆體所引起的嚴(yán)重聲聚焦和顫動(dòng)回聲，而又不導(dǎo)致改變?cè)擆^原建筑設(shè)計(jì)和裝飾設(shè)計(jì)所定下來(lái)的的整體造型、外觀、采光功能和建筑風(fēng)格，這才是建聲設(shè)計(jì)中 挑戰(zhàn)性和創(chuàng)造性的關(guān)鍵。
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(diǎn)在于頂面膜結(jié)構(gòu)面積較大，常見(jiàn)的大空間聲學(xué)處理方式難以適用，同時(shí)在不破壞原有結(jié)構(gòu)的條件下，需精準(zhǔn)而又針對(duì)性地解決存在的若干聲學(xué)問(wèn)題。對(duì)此，在保證聲學(xué)效果同時(shí)兼顧裝飾、經(jīng)濟(jì)性的前提下，我們針對(duì)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(wèn)題一并考慮。由于需選擇性地降低某些頻率的混響時(shí)間。同時(shí)盡可能中低頻聚焦產(chǎn)生的不良影響，因此我們對(duì)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(duì)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(duì)性地解決該體育館的問(wèn)題，在確定材料各項(xiàng)參數(shù)后由專業(yè)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)在混響室中測(cè)量吸聲體單元的吸聲系數(shù)，并以此修正計(jì)算結(jié)果。吸聲體混響室各頻段吸聲系數(shù)實(shí)測(cè)值參看表2。由此可知，500Hz吸聲系數(shù)高達(dá)2.08,1000Hz吸聲系數(shù)高達(dá)1.71，低頻和高頻吸聲系數(shù)相對(duì)較低，可見(jiàn)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(shí)間，完全適合該體育館的聲學(xué)要求。 對(duì)于體育館內(nèi)其他可能造成顫動(dòng)回聲的平行界面則做了針對(duì)性處理，如將原有貴賓包廂玻璃窗拆除同時(shí)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(kāi)槽，槽寬4mm，條面寬28mm；背面開(kāi)孔，孔徑10mm，孔距沿長(zhǎng)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(shí)將玻璃墻面上方的玻璃擋板拆除，進(jìn)一步降低顫動(dòng)回聲的不利影響。 重新調(diào)整擴(kuò)聲揚(yáng)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(diǎn)聲源揚(yáng)聲器，合理選擇揚(yáng)聲器的指向性[8,9,10,11,12,13]，避免直達(dá)聲能在凹曲面頂棚下方匯聚，確保直達(dá)聲可均勻覆蓋比賽場(chǎng)地和觀眾席，揚(yáng)聲器定位及指向性參看圖4。 4 計(jì)算機(jī)聲學(xué)仿真計(jì)算 為了驗(yàn)證和預(yù)測(cè)該改造方案的實(shí)際效果，采用Raynoise聲場(chǎng)模擬軟件對(duì)音質(zhì)客觀參量進(jìn)行仿真計(jì)算。將原體育館室內(nèi)空間做簡(jiǎn)化處理，建立三維仿真模型，根據(jù)混響時(shí)間計(jì)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(wú)指向性點(diǎn)聲源，聽(tīng)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(tīng)音面中頻1000Hz混響時(shí)間模擬云圖。圖7和圖8分別為改造前和改造后聽(tīng)音面中頻1000Hz清晰度D50模擬云圖。對(duì)比圖5和圖6可知，經(jīng)過(guò)聲學(xué)改造后，原本“起包”頻率混響時(shí)間明顯降低，1000Hz模擬混響時(shí)間平均值小于2.4s；對(duì)比圖7和圖8可知，在改造前較大面積區(qū)域1000Hz語(yǔ)言清晰度D50均小于30%，在改造后1000Hz語(yǔ)言清晰度得到顯著改善，聽(tīng)音面D50平均值>45%。
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