多功能體育館建筑聲學(xué)設(shè)計簡介

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)濟條件的改善,文化品位的提升,對生活質(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，在全國興起了一個新建和改造體育場館的熱潮。其中一個特點值得注意----從國內(nèi)到國外，不論是新建館還是舊館改造,普遍都設(shè)計成"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、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。

國家建設(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(biāo)及要求有以下幾點：

〔1〕體育館建筑聲學(xué)條件應(yīng)以保證語言清晰為主。

〔2〕不得產(chǎn)生明顯的聲聚焦、回聲、顫動回聲等音質(zhì)缺陷。

〔3〕比賽大廳滿場500～1000Hz混響時間：

注：所規(guī)定的混響時間指標(biāo)允許±0.15s的變動范圍。

各頻率混響時間相對于500-1000Hz混響時間的比值：

〔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〕比賽場地周圍的矮墻、看臺欄板宜設(shè)置吸聲構(gòu)造，或控制傾斜角度和造型。

⒈聲場特性

由于各界面圍合起來的空間中，有聲源發(fā)聲就會有輻射、傳遞，接受的聲場并各具特性。體育場館因其容t多，容積大，其聲場特性的復(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，實踐證明，體育場中往往存在著聲缺陷，影響使用，尤其是現(xiàn)代大型體育場具有大的挑蓬，有的還是圍合的，因此實質(zhì)上如同一個巨大的體育館，只是它的場地上空是開口的，相當(dāng)是場地上空具有吸聲系數(shù)為I的吸聲頂棚的巨型體育館。但是吸聲量是遠遠不夠的，因此不能輕視，必須要慎重的考慮!這種實例教訓(xùn)已有不少。

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

體育場還要考慮“聲外溢”對環(huán)境污染的問題。體育場館的聲學(xué)設(shè)計首先是聲場的設(shè)計，建聲設(shè)計是創(chuàng)造一個沒有回聲、顫動回聲等音質(zhì)缺陷、為擴聲設(shè)計和設(shè)備性能充分發(fā)揮優(yōu)勢而創(chuàng)造一個優(yōu)良的聲環(huán)境，與擴聲設(shè)計共同達到一個好的聽聞效果，因此，體育場館的聲場設(shè)計是“擴聲為主，建聲為輔”為原則。

⒉要求

①體育場館音質(zhì)的目標(biāo)，希望達到“擴聲清晰、悅耳”

②要考慮現(xiàn)代體育場館的多元化使用，因此，混響時間的選擇不是越短、語言清晰度越高就為上乘，而應(yīng)有一個度。設(shè)備選擇，揚聲器(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)計的最大群體，并是聲場特性的莫基人，體育場館的聲學(xué)特性的創(chuàng)造，是要求建筑師與聲學(xué)家(建聲、擴聲)共同完成，并且是貫徹始終的，因此體育場館設(shè)計初始，必須要與建筑師相互溝通，達成共識，才能達到音質(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。

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)計項目往往是在建筑土建設(shè)計、裝飾設(shè)計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)方面進行調(diào)整和改造。這就大大增加了設(shè)計和施工的難度.

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將會產(chǎn)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(dǎo)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墻體，是典型的容易產(chǎn)生聲聚焦的結(jié)構(gòu)。

⒉顫動回聲

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

⒊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。

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、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，同時還影響原來已設(shè)計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），這方法曾用于九運會主會場----廣州體育館，采用德國專利的吸聲條，用量很大，價格昂貴，而效果仍未能達到十分理想。

⒋向拱頂噴涂吸聲漿體。這方法曾用于廣州中山紀(jì)念堂的舞臺后墻和側(cè)臺墻面，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。

⒌近年較常見的做法是采用事先經(jīng)過測試的空間吸聲體（預(yù)制件），順著網(wǎng)架的形狀吊掛于棚頂?？梢赃_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)院體育館等場館，效果良好。這個方案不會過分影響建筑風(fēng)格，如果對空間吸聲體的造型和色彩適當(dāng)組合搭配，還會有一定的美化效果。

名稱：室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計原理及其應(yīng)用

出版地:上海

出版者名稱:同濟大學(xué)出版社

出版日期:1995

分類號:TU112.4

主題

學(xué)科名稱主題:室內(nèi)設(shè)計 聲學(xué)設(shè)計 研究 聲學(xué)設(shè)計 室內(nèi)設(shè)計 研究 2100433B

演播室建筑聲學(xué)設(shè)計聲學(xué)設(shè)計

一個具有良好聲環(huán)境的演播室，完善的設(shè)計不只是幾個專業(yè)用房y"的處理，而應(yīng)從設(shè)計一開始就要為滿足使用功能創(chuàng)造一定的聲學(xué)條件。實踐證明：室內(nèi)混響，是容易實現(xiàn)其預(yù)期效果的，而室內(nèi)的頻率傳遞特性和噪聲控制因受先天條件的限制而難以實現(xiàn)。為此，平面布局應(yīng)首先考慮：

⑴選擇安靜建造地址。但由于小型演播室僅是建筑群體中的小部份，往往地址無條件選擇，就得利用群體本身，避鬧求靜。特別在噪聲振動嚴(yán)重污染區(qū)，應(yīng)將專業(yè)用房置于建筑物之中，辦公用房及一般技術(shù)用房外圍環(huán)抱，形成包心建筑。

⑵為了排除噪聲的干擾，平面布局時，小型演播室。錄音室及其輔助用房，最好與建筑群體相分離，自為一體。若受條件限制要求置于群體中時，應(yīng)布置在樓群的端頭、底層或頂層，這有利于空氣噪聲，特別是固體傳聲的控制。

⑶避免專業(yè)用房與其它相鄰房間。外來人員與內(nèi)部工作人員交干擾，平面布局時應(yīng)按功能歸類劃區(qū)，專業(yè)用房集中，相對獨立，并人流分道，形成群體內(nèi)安靜的演播區(qū)。

⑷風(fēng)機、水泵，空氣調(diào)節(jié)機等設(shè)備均屬噪聲源，布置時應(yīng)置于樓群外。若受條件限制而進樓，也應(yīng)集中控制，專業(yè)技術(shù)用居遠離噪聲源，特別要布局好供演播室空調(diào)用的空調(diào)機房。

（5）聲學(xué)設(shè)計要與結(jié)構(gòu)。曖通密切配合，相互依托，平面布局要有利于送回風(fēng)時消聲降噪，構(gòu)造節(jié)點要有利于控制固體傳聲。

演播室建筑聲學(xué)設(shè)計不同頻率不同的響應(yīng)

最容易被激起的是房間的簡正頻率，會使這一頻段的聲音加強，而在其它頻段因無

簡正方式而減弱，造成拾音時嚴(yán)重失真。為了使頻率響應(yīng)均勻分布，聲場均勻，理想的方法是使演播室成不規(guī)劃體形。然而小型演播室受整個建筑平面、結(jié)構(gòu)安排上的限制，獨立成為不規(guī)則體形實為困難，通常只能為矩形。這就必須正確控制房間尺寸和三向尺度的比例。用波動聲學(xué)分析，矩形房間簡正頻率由下式?jīng)Q定：

f=c/2 (nx/Lx) (ny/Ly) (nz/Lz)

式中C為聲速，取334M/S；Lx,Ly,LZ為房間的長，寬，高nx/ny/nz為任意正整或零。低頻分布均勻條件是Lx,Ly,LZ取調(diào)合級數(shù)值

既Lx:Ly:Lz=1:1.25:1.6或Lx:Ly:Lz=1:1.5:2.5有的小型演播室受層高影響，頂棚較低，有時受平面限制，房間過長，則也可選擇其它尺度比例同樣能獲得筒正頻率的均勻分布設(shè)計中，小型演播室受總體限制很難做到嚴(yán)格按理想比例實施，則需因地制宜，采用如下措施，也可達到滿意的效果。

①通過墻體內(nèi)裝修改變矩形平面。

②選用不規(guī)則的吸聲結(jié)構(gòu)均勻安排，將強吸收面與反射面相間布置。

③通過聲學(xué)裝修調(diào)整，盡量使三向尺度接近合理比例，但必須防止任何一邊尺寸為其它尺寸時整數(shù)倍，更不能相等，為使聲場擴散和頻響均勻，小型演播室體積不宜太小，因室內(nèi)空氣共振頻率數(shù)近似地決定房間的體積N=4V(Fc/C) N：從最低頻率到任一頻率Fc范圍內(nèi)的簡振方式數(shù)。V: 房間體積。C：聲音在空氣中的傳播進度(344米/秒) 。當(dāng)體積V增大，簡正方式由于稠密而趨于均勻，體積大于710M 后，小型演播室尺度的比例可不必再過份強調(diào)。

演播室建筑聲學(xué)設(shè)計混響時間和吸聲結(jié)構(gòu)

根據(jù)演播室的聲音傳播特點及拾音技術(shù)的發(fā)展，在實踐中，感到“短”、“平”，”均”是演播室混響時間設(shè)計時三項重要準(zhǔn)則。

⑴“短”?；祉憰r間比同體積，同功能的播音室、錄音室要短，并隨著錄音新技術(shù)的運用，總的趨勢是逐漸縮短；但也絕非越短越好，就是供語言用的小演播室，混響時間不宜少于0·30秒。

⑵“平”。頻率特性曲線否定了過去那種取一值為中頻最佳混

響值，而低頻上升，高頻下降的傳統(tǒng)確定。而要求·`平’．考慮到漢語與外語的差別，國外演播往往要求語氣柔和和自然，漢語要求語調(diào)高昂有力，故在“平”時基礎(chǔ)上還要求高頻混響比中頻略長。要做到此點，實際是較困難的，對于

小型演播室，只要有“平”的表示，就基本能實現(xiàn)其功能了。

⑶“均”。傳聲器拾音的好壞與傳聲器位置混響特性密切相關(guān)，故要求演播室混響聲場均勻。這樣在短而均的混響聲場中，錄音工作者可根據(jù)劇種,樂隊等不同條件合理安排話筒的遠近，調(diào)節(jié)‘聲能比’來求得適宜的聲環(huán)境。

小型演播室的實際平均吸聲系數(shù)大致是0.45～0.5，各頻率要求吸聲量相差不大，若地面鋪設(shè)化纖地毯，對高頻有一定吸音量，則其它表面平均吸聲將達到0.53，這就要求用復(fù)合結(jié)構(gòu)來獲得頻帶寬，效率高的吸聲量。由于電視演播室內(nèi)有光滑平整的天幕，平頂上有龐大的空調(diào)設(shè)備和裝有大量演出用的照明燈具，在演播過程中布景、道具攝象機、監(jiān)視設(shè)備和演員，工作人員的活動，都會影響混響頻率特性。故混響設(shè)計雖要求考慮多方因素，但重要的首先控制好低頻混響，在施工中進行音質(zhì)調(diào)試是十分必要的。導(dǎo)控室、聲控室是演播室的神經(jīng)中樞，其所有聲源都在此控制和混合，故要作好控制室的音質(zhì)設(shè)計。

演播室建筑聲學(xué)設(shè)計噪聲控制

噪聲控制不力，是小型演播室的一個主要問題。不少演播室因噪聲干擾音質(zhì)極差，有的播放時有“翁翁”的本底噪聲，汽車?yán)嚷暫妥矒袈?，有的甚至無法使用。噪聲控制是演播室聲學(xué)設(shè)計的重要內(nèi)容。噪聲控制的方法與措施，要因地制宜由所處的噪聲環(huán)境和控制標(biāo)準(zhǔn)所決定，沒有統(tǒng)一的模式。

⒈噪聲標(biāo)準(zhǔn)

從調(diào)查結(jié)果看，小型演播室的允許噪聲級不宜太低，太低實際上是不需要的。由于受工作條件和設(shè)備，器械等級限制，室內(nèi)正常工作時，演員和工作人員走動將發(fā)出噪聲,燈光。攝象機也會有較高噪聲，其綜合值一般已在35～40dB(A)，因此小型演播室的噪聲以35～40dBA，范圍為宜。若用噪聲評價曲線NR表示，相當(dāng)于取NR30～35曲線。實踐證明，對小型演播室有適量的背景噪聲，只要是連續(xù)的。均勻的，并不帶有能聽懂的語言聲和音樂聲的信息，還將有助于掩蔽攝象機,空調(diào)系統(tǒng)發(fā)出的噪聲干擾。

⑵空氣噪聲的控制控制空氣噪聲主要通過圍護結(jié)構(gòu)和隔聲門窗來實現(xiàn)。

圍護結(jié)構(gòu)

要根據(jù)戶外環(huán)境噪聲值來確定其圍護結(jié)構(gòu)。

演播室由于進出人多，開閉要方便，噪聲要低；并搬運布景，道具還需要較大的門，故不易搞好?？紤]到施工精度的限制和專用五金另件的缺乏，隔聲門的構(gòu)造應(yīng)盡量簡單。許多繁雜的構(gòu)造，如多層曲折鏟口，重疊密封都是徒然增加制作麻煩，得不償失。近年來國內(nèi)主要采取如下措施，切實可行地解決了門的隔聲問題。

①采用雙層門和門斗復(fù)合隔聲處理。門斗內(nèi)強吸聲，以形成“聲閘”，有效地提高隔聲能力。

②門縫做成簡單的斜口，兩周邊用工業(yè)毛氈包覆，關(guān)閉時即使有細縫，其本身也形成一個“消聲管道”。為提高“消聲”能力，門扇厚度應(yīng)盡量增大，一般不少于10CM。固定觀察窗比門容易處理，根據(jù)我省存在問題，設(shè)計時應(yīng)注意如下幾點。

③為避免雙層玻璃間的共振影響和吻合效應(yīng)的重疊，雙層玻璃應(yīng)互不平行，且玻璃厚度不能相同，可選用5和10 ，或5和6 毫米組合。兩玻璃間要有效大的空氣間層，一般不少于7CM，在雙層框四周貼強吸聲材料，框內(nèi)要放置吸潮劑，避免玻璃上產(chǎn)生霉點。

⑶做好玻璃與窗扇、窗框與墻壁間的縫隙處理。玻璃四周用橡

膠條或玻璃膠密封，窗堂與磚墻接觸處用瀝青麻絲之類嵌密。做到以上幾點，一般雙層木窗平均隔聲量可達45dB完全達到小型演播室的要求。

⒉固體傳聲的控制安裝在建筑群體內(nèi)的機器設(shè)備運轉(zhuǎn)使用，或墻體、樓板受擊都會引起建筑結(jié)構(gòu)，特別是樓板的振動。振動波沿墻,梁,柱,板等四周傳遞，由于聲波在固體里傳播的衰減甚少，故形成對演播室嚴(yán)重的噪聲干擾。對固體傳聲的控制，除在總體安排。平面布局時全面考慮外，必須從建筑構(gòu)造和結(jié)構(gòu)上采取措施，方能達到要求。總體布局時，將噪聲、振動源置于群體之外，并集中控制，這是最有效的方法。對于彈性波干擾較嚴(yán)重的小型演播室，采用浮筑樓板加彈性懸吊式實心頂。浮筑摟板是建在結(jié)構(gòu)層上面，浮筑混凝土板的厚度最少為7.5cm，為獲得較好的隔聲效果，要使浮筑樓板與周圍墻體之間盡量避免任何剛性連接。施工中，浮筑摟板下面的彈性毛氈或玻璃棉板必須作防水保護。澆筑浮筑餛凝土樓板面積超過12～14m2時，應(yīng)在適當(dāng)?shù)拈g距設(shè)置伸縮縫和敷設(shè)鋼筋。

聲學(xué)設(shè)計混響時間

房間只要有空間就會有混響。那么混響時間的長短就至關(guān)重要了。會影響一個房間的語言。適合的混響時間對于人的聽覺心里影響也很大的。

聲學(xué)設(shè)計頻率響應(yīng)

一個房間的頻率響應(yīng)均勻會讓你說話和聽到的聲音顯得自然無比。相反的，如果一個房間的頻率響應(yīng)有缺陷，就會讓你的說話有障礙。例如房間低頻的響應(yīng)過大，那么你說話就會咚咚的，感覺很震耳。當(dāng)然，房間的頻響是和混響時間緊密的結(jié)合起來的。