多功能體育館聲學(xué)設(shè)計(jì)

開放改革帶來了豐富多彩的群眾文化娛樂生活。80年代興起的卡拉OK和歌舞廳等娛樂方式,至今不衰。而近年隨著廣大群眾經(jīng)濟(jì)條件的改善，文化品位的提升，對(duì)生活質(zhì)素和業(yè)余享受的觀念也出現(xiàn)了很大變化。人們更加重現(xiàn)身體健康和體育鍛煉.加上政府的導(dǎo)向(全民健身)特別是申奧(2008)和申亞(2010)的成功，在全國(guó)興起了一個(gè)新建和改造體育場(chǎng)館的熱潮。其中一個(gè)特點(diǎn)值得注意----從國(guó)內(nèi)到國(guó)外，不論是新建館還是舊館改造,普遍都設(shè)計(jì)成"多功能"的模式。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，音樂演出占50%左右。這是體育產(chǎn)業(yè)化、社會(huì)化帶來的發(fā)展動(dòng)向。
               
設(shè)計(jì)指標(biāo)：
    國(guó)家建設(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)言清晰為主。
〔2〕不得產(chǎn)生明顯的聲聚焦、回聲、顫動(dòng)回聲等音質(zhì)缺陷。
〔3〕比賽大廳滿場(chǎng)500～1000Hz混響時(shí)間
〔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〕大面積墻面應(yīng)做吸聲處理。
〔7〕比賽場(chǎng)地周圍的矮墻、看臺(tái)欄板宜設(shè)置吸聲構(gòu)造，或控制傾斜角度和造型。

設(shè)計(jì)原則：
⒈聲場(chǎng)特性
    由于各界面圍合起來的空間中，有聲源發(fā)聲就會(huì)有輻射、傳遞，接受的聲場(chǎng)并各具特性。體育場(chǎng)館因其容t多，容積大，其聲場(chǎng)特性的復(fù)雜程度并不亞于一般的音樂廳和劇院，只是它們對(duì)音質(zhì)的要求各有不同而已。因此往往被忽視，特別是體育場(chǎng)，實(shí)踐證明，體育場(chǎng)中往往存在著聲缺陷，影響使用，尤其是現(xiàn)代大型體育場(chǎng)具有大的挑蓬，有的還是圍合的，因此實(shí)質(zhì)上如同一個(gè)巨大的體育館，只是它的場(chǎng)地上空是開口的，相當(dāng)是場(chǎng)地上空具有吸聲系數(shù)為I的吸聲頂棚的巨型體育館。但是吸聲量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此不能輕視，必須要慎重的考慮!這種實(shí)例教訓(xùn)已有不少。                 

    只有慎重地進(jìn)行體育場(chǎng)館的混響時(shí)間和有害反射聲的聲場(chǎng)分析.理解了體育場(chǎng)館內(nèi)的擴(kuò)聲聲場(chǎng)特點(diǎn)，并綜合建聲和擴(kuò)聲的聲場(chǎng)的特性，才能選擇揚(yáng)聲器(組)的布置(空間位置)，選擇設(shè)備的性能，給出擴(kuò)聲系統(tǒng)聲學(xué)特性，完成系統(tǒng)的方案，并進(jìn)行多方案的比較，確定最終方案，達(dá)到系統(tǒng)的傳輸增益高，穩(wěn)定性好，聲壓級(jí)大，聲干涉小，分布均勻和音質(zhì)優(yōu)美、方向感好的系統(tǒng)。

    體育場(chǎng)還要考慮“聲外溢”對(duì)環(huán)境污染的問題。體育場(chǎng)館的聲學(xué)設(shè)計(jì)首先是聲場(chǎng)的設(shè)計(jì)，建聲設(shè)計(jì)是創(chuàng)造一個(gè)沒有回聲、顫動(dòng)回聲等音質(zhì)缺陷、為擴(kuò)聲設(shè)計(jì)和設(shè)備性能充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)而創(chuàng)造一個(gè)優(yōu)良的聲環(huán)境，與擴(kuò)聲設(shè)計(jì)共同達(dá)到一個(gè)好的聽聞效果，因此，體育場(chǎng)館的聲場(chǎng)設(shè)計(jì)是“擴(kuò)聲為主，建聲為輔”為原則。

⒉要求
①體育場(chǎng)館音質(zhì)的目標(biāo)，希望達(dá)到“擴(kuò)聲清晰、悅耳”
②要考慮現(xiàn)代體育場(chǎng)館的多元化使用，因此，混響時(shí)間的選擇不是越短、語(yǔ)言清晰度越高就為上乘，而應(yīng)有一個(gè)度。設(shè)備選擇，揚(yáng)聲器(組)的布置(空間位置)等也是以多元化使用功能的要求為準(zhǔn)。
③建筑師是聲學(xué)設(shè)計(jì)的最大群體，并是聲場(chǎng)特性的莫基人，體育場(chǎng)館的聲學(xué)特性的創(chuàng)造，是要求建筑師與聲學(xué)家(建聲、擴(kuò)聲)共同完成，并且是貫徹始終的，因此體育場(chǎng)館設(shè)計(jì)初始，必須要與建筑師相互溝通，達(dá)成共識(shí)，才能達(dá)到音質(zhì)上乘，適應(yīng)多元化使用的目標(biāo)。
④由于容量大，必須要考慮座椅的聲學(xué)特性。
⑤廣播、電視傳播設(shè)施的場(chǎng)所的聲學(xué)處理，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，控制室的聲學(xué)處理，也應(yīng)重視。
               

4常見的聲學(xué)缺陷編輯
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、圓形墻體和大面積玻璃窗或玻璃幕墻等形式，這都極易造成較嚴(yán)重的聲學(xué)缺陷。而且建筑聲學(xué)的設(shè)計(jì)項(xiàng)目往往是在建筑土建設(shè)計(jì)、裝飾設(shè)計(jì)甚至施工的后期才介入，由于基本的建筑造型方面已難以改變，唯一辦法是從聲學(xué)裝修結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行調(diào)整和改造。這就大大增加了設(shè)計(jì)和施工的難度。

上述建筑結(jié)構(gòu)造成的常見聲學(xué)缺陷如：
⒈聲聚焦
聲音在遇到凹的墻面或天花棚頂時(shí)將會(huì)產(chǎn)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墻體，是典型的容易產(chǎn)生聲聚焦的結(jié)構(gòu)。

⒉顫動(dòng)回聲
在室內(nèi)的一對(duì)平行墻之間，一個(gè)聲音在兩墻壁間來回反射產(chǎn)生多個(gè)重復(fù)的聲音，稱為顫動(dòng)回聲 。這在體育館的大面積墻面以及比賽場(chǎng)地周圍的矮墻和看臺(tái)欄板等處最易產(chǎn)生。

⒊混響時(shí)間偏長(zhǎng)
和一般劇場(chǎng)、音樂廳、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)。
            

解決措施：
⒈在棚頂安裝大面積的平面吸聲天花板。這種方法大量用于劇場(chǎng)、禮堂和屋頂為平面形的體育館，效果很好。但如用于弧形拱頂或采用透光屋頂?shù)捏w育館，這種方式會(huì)完全破壞了原來的風(fēng)格和采光功能，不可取。
⒉在拱形網(wǎng)架下面吊掛大面積的吸聲體。這方法曾用于北京市城北體育館和廣州中山紀(jì)念堂，效果良好。但用于弧形拱頂或采用透光屋頂材料的體育館，同樣影響觀感，同時(shí)還影響原來已設(shè)計(jì)或安裝好的照明燈具位置需要改變，不可取。
⒊順著拱頂網(wǎng)架安裝條形吸聲體（吸聲條），這方法曾用于九運(yùn)會(huì)主會(huì)場(chǎng)----廣州體育館，采用德國(guó)專利的吸聲條，用量很大，價(jià)格昂貴，而效果仍未能達(dá)到十分理想。
⒋向拱頂噴涂吸聲漿體。這方法曾用于廣州中山紀(jì)念堂的舞臺(tái)后墻和側(cè)臺(tái)墻面，效果尚可，但由于施工工藝的原因（例如噴涂的厚度不易準(zhǔn)確控制），不可能準(zhǔn)確控制混響時(shí)間，只能用于某些小范圍局部處理，不適合于大面積且要求精確的混響設(shè)計(jì)。
⒌近年較常見的做法是采用事先經(jīng)過測(cè)試的空間吸聲體（預(yù)制件），順著網(wǎng)架的形狀吊掛于棚頂?？梢赃_(dá)到比較良好且較精確的吸聲效果。類似方法曾用于廣東中山古鎮(zhèn)體育館、肇慶學(xué)院體育館等場(chǎng)館，效果良好。這個(gè)方案不會(huì)過分影響建筑風(fēng)格，如果對(duì)空間吸聲體的造型和色彩適當(dāng)組合搭配，還會(huì)有一定的美化效果。