湖北省黃石市訓(xùn)練館體育館吸音改造湖北省黃石市訓(xùn)練館體育館吸音改造湖北省黃石市訓(xùn)練館體育館吸音改造 <黃石>凱音裝飾材料

體育館吸音改造 體育館聲學(xué)缺陷分析 2.1 改造項(xiàng)目概況 該體育館為矩形平面，長(zhǎng)約87m，寬約52m，屋面中部為凹曲面穹頂，屋面兩側(cè)均為膜結(jié)構(gòu)，室內(nèi)總體積約54700m3， 容座2333座。該體育中心主要功能是用于學(xué)生平時(shí)體育鍛煉，但需兼顧會(huì)議及文藝活動(dòng)的功能需要（圖1）。 應(yīng)使用方要求，我方對(duì)該體育中心室內(nèi)音質(zhì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)主觀試聽(tīng)與測(cè)試，室內(nèi)墻面雖采用了較大面積的吸聲材料，但由于未根據(jù)體型特點(diǎn)及膜結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)，導(dǎo)致室內(nèi)聲場(chǎng)分布不均勻，音質(zhì)效果較差。擴(kuò)聲系統(tǒng)布局不合理，不僅未能減弱音質(zhì)缺陷的不利影響，反而進(jìn)一步加劇了聲缺陷的程度。 2.2 聲學(xué)改造目標(biāo) 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)并結(jié)合主觀感受可知改造方案應(yīng)重點(diǎn)解決下列幾個(gè)問(wèn)題。 (1)改善混響時(shí)間頻率特性，解決“起包”現(xiàn)象。根據(jù)混響時(shí)間測(cè)量結(jié)果可知，改造前該體育館空?qǐng)龌祉憰r(shí)間f=1000Hz時(shí)為4.1s，且在此頻率位置曲線出現(xiàn)峰值。空?qǐng)龈黝l段混響時(shí)間實(shí)測(cè)值詳見(jiàn)表1。 (2)凹曲面穹形頂棚存在聲聚焦現(xiàn)象[1415]。由于原有凹曲面頂棚未考慮吸聲和擴(kuò)散處理，聲線聚焦位置恰在人耳高度附近。根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果可知，在無(wú)指向性聲源作用下，聚焦點(diǎn)位置的平均聲壓級(jí)（線性計(jì)權(quán)）比其他位置高2.5d B。

體育館吸音改造 一、現(xiàn)代體育場(chǎng)館電聲系統(tǒng)的主要特征大體可以概括為三個(gè)方面： 　　1、更加注重場(chǎng)館觀眾席和場(chǎng)地的聲音效果; 　　2、為滿足大型體育比賽的開(kāi)幕式、閉幕式或文藝演出的使用需要，更加注重配備相應(yīng)的"流動(dòng)"擴(kuò)聲系統(tǒng) ; 　　3、電聲系統(tǒng)更加注重采用數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)傳輸與控制系統(tǒng)等。 　　二、體育場(chǎng)館電聲系統(tǒng)主要包括有 　　1、滿足體育比賽的現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)聲系統(tǒng) 　　2、滿足開(kāi)幕式、閉幕式和大型文藝演出的流動(dòng)擴(kuò)聲系統(tǒng) 　　3、滿足多級(jí)廣播(含緊急廣播)的自動(dòng)優(yōu)先播出系統(tǒng) 　　4、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化信號(hào)傳遞和控制系統(tǒng) 　　5、功放及信號(hào)傳送故障自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)等 　　三、體育場(chǎng)館對(duì)擴(kuò)聲系統(tǒng)的基本要求 　　1、體育場(chǎng)館經(jīng)常性的使用是體育比賽或群眾集會(huì)，因而對(duì)擴(kuò)聲系統(tǒng)的基求要求是，首先要保證語(yǔ)言擴(kuò)聲的可懂度(或清晰度)。這看似簡(jiǎn)單在實(shí)施中要能真正滿足體育場(chǎng)館觀眾座席(或大多數(shù)觀眾座席)具有良好的聽(tīng)聞并非易事。 　　2、體育場(chǎng)館的使用如果有大型運(yùn)動(dòng)會(huì)的開(kāi)幕式 、閉幕式或大型高水平的文藝演出，這時(shí)擴(kuò)聲系統(tǒng)配以高質(zhì)量的"流動(dòng)系統(tǒng)"與原有的"固定"安裝系統(tǒng)聯(lián)合使用，會(huì)效果較佳也是比較經(jīng)濟(jì)的方式。 　　3、現(xiàn)代體育場(chǎng)館的觀眾群體有別于傳統(tǒng)的"觀眾"，更多的是支持參賽隊(duì)的"球迷"拉拉隊(duì)，體育比賽過(guò)程氣氛熱烈。但是對(duì)擴(kuò)聲而言"背景噪聲"級(jí)增大了且是無(wú)規(guī)的，在擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)予以充分注意。 　　四、體育場(chǎng)館設(shè)計(jì)依據(jù)及聲學(xué)特性規(guī)范 　　1、體育場(chǎng)館設(shè)計(jì)依據(jù) 　　《廳堂、體育場(chǎng)館擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/ T 28049-2011 　　《體育場(chǎng)館聲學(xué)設(shè)計(jì)及測(cè)量規(guī)程》JGJ/T131-2000 　　《廳堂擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50371-2006 　　《客觀評(píng)價(jià)廳堂語(yǔ)言可懂度的“RASTI”法》GB/T14476-1993 　　《聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)互聯(lián)的優(yōu)選配接值》GB/T14197-93 　　《綜合布線系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB503116-98 　　《體育建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ31-2003 　　《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2006 　　《工人體育場(chǎng)館奧運(yùn)工程設(shè)計(jì)大綱》 　　《體育館聲學(xué)設(shè)計(jì)及測(cè)量規(guī)程》由中國(guó)建筑科學(xué)研究院主編，經(jīng)建設(shè)部批準(zhǔn)的全國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，自2001年3月1日起施行。其主要內(nèi)容包括：總則;建筑聲學(xué)設(shè)計(jì);噪聲控制;擴(kuò)聲設(shè)計(jì)和聲學(xué)測(cè)量等五個(gè)部分(詳參見(jiàn)JGJ/T131-2000J42-2000)。 　　比賽大廳基本分為，綜合體育館比賽大廳;游泳館比賽大廳和溜冰館等。 　　擴(kuò)聲系統(tǒng)完全滿足體育館演藝、會(huì)議、比賽時(shí)聲音清晰、動(dòng)態(tài)范圍大的要求，并達(dá)到國(guó)標(biāo)JGJ/T131-2000中體育館聲學(xué)設(shè)計(jì)及測(cè)量規(guī)范的聲學(xué)設(shè)計(jì)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 　　2、體育場(chǎng)館的聲學(xué)特性 　　體育場(chǎng)聲學(xué)特性目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)成文的規(guī)范可循。近來(lái)世界足聯(lián)(FIFA)和德國(guó)足協(xié)(DFB)的有關(guān)資料表明，對(duì)體育場(chǎng)觀眾席擴(kuò)聲穩(wěn)態(tài)聲壓級(jí)的要求為105dB左右。 　　2008北京奧運(yùn)會(huì)對(duì)新建或改建體育場(chǎng)館主擴(kuò)聲系統(tǒng)的聲學(xué)特性指標(biāo)要求; 　　聲壓級(jí)：正常使用95dB;大聲壓級(jí)(緊急廣播)106dB。 　　傳輸頻率特性：語(yǔ)言使用100Hz～ 5KHz　±5dB; 　　音樂(lè)使用100Hz～15KHz　±5dB。 　　語(yǔ)言清晰度：快速語(yǔ)言傳遞指數(shù)RASTI≥0.5。 　　需要指出的是雖然體育場(chǎng)是非封閉空間，在擴(kuò)聲設(shè)計(jì)中也不能簡(jiǎn)單地以自由聲場(chǎng)來(lái)對(duì)待這是非常重要的。大多體育場(chǎng)觀眾席上方多帶有"挑棚"存在聲反射，一個(gè)典型的可容納幾萬(wàn)人座席的體育場(chǎng)空?qǐng)龌祉憰r(shí)間會(huì)長(zhǎng)達(dá)5秒左右，滿場(chǎng)帶觀眾時(shí)的混響時(shí)間也會(huì)有3秒左右。因而，在擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要予以充分的注意。 　　3、擴(kuò)聲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 　　體育館內(nèi)聲場(chǎng)均勻 　　體育館內(nèi)的頻率傳輸特性平直 　　體育館內(nèi)視聽(tīng)方向一致 　　并有利于克服回輸，提高傳聲增益 　　還要兼顧音樂(lè)及語(yǔ)音混響時(shí)間頻率特性 　　4、擴(kuò)聲系統(tǒng)特點(diǎn)及優(yōu)越性 　　產(chǎn)品性能好，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸處理音頻信號(hào)，無(wú)損耗及干擾; 　　性能穩(wěn)定性，可滿足體育館功能要求; 　　可根據(jù)需求調(diào)整，有多種模塊可選，適用于各種功能的工作環(huán)境，比如開(kāi)會(huì)時(shí)可調(diào)用會(huì)議模式擴(kuò)聲，演出時(shí)可調(diào)用演出模式擴(kuò)聲; 　　兼容擴(kuò)展性好，外擴(kuò)設(shè)備聯(lián)結(jié)容易; 　　使用及調(diào)整方便，可防止誤操作造成的設(shè)備損壞及調(diào)亂處理參數(shù)變化造成音質(zhì)變差;

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)2.081000Hz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[8910111213]，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%。

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)2.081000Hz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[8910111213]，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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