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摘要：体育馆的声学设计师建筑设计的研究热点之一，目前大中型体育馆除承接体育赛事外，还承担会议、文艺演出等大型活动，导致现有的声学设计无法满足综合性发展的需求。本文介绍了某地区一所体育馆声学设计上存在的缺陷，通过现场调研找到了屋顶、墙面、舞台声学设计存在的问题，并采取了针对性的改造方案。改造后的测试数据表明，混响时间与最初设计值误差在15%左右，满足标准和使用效果。
关键词：多功能体育馆；声学缺陷；设计缺陷；混响时间
引言
体育场馆声学是建筑设计的研究方向之一，也是绿色建筑的具体体现。目前大中型体育场馆为提高利用率，加速回收投资成本，均向综合性方向发展。除了承担大中型体育活动和赛制之外，还承接大型展会活动、大型会议、文艺汇演、各种大规模学习培训等活动[1-2]，对于地区级的中型体育场馆现场有的声学设计，往往不能满足体育活动之外活动的声学和音质要求[3-4]。
本文分析了地市级多功能体育馆建筑声学特点，以某地区体育馆为例分析了屋顶、墙面、舞台声学设计方面存在的问题，并针对发现的问题提出了改造措施。
1 多功能体育馆声学设计缺陷分析
经济社会的发展带来商业和文化生活的大幅提升，各种商业及文艺活动数量不断增多，举办各种活动对场所的舒适性和正规性要求不断提升。而体育场馆的投资方为了加快回收资金、提高场馆的利用率，每年除了承担基本的体育赛事外，还承接各种商演、大型培训、会议等活动。目前地市级体育场馆的建筑声学设计往往滞后与整体建筑设计，而现有按照体育赛事设计的声学系统也不满足商演等其各类活动的需求。此外，整体工程很大程度上受造价的制约声学设计造成一定的困难。
通过对现有体育场馆设计方面存在的问题进行调研分析，可总结地市级体育馆存在以下问题：（1）体育场馆为追求新颖的设计和独特的造型，外形多设计为曲面、椭圆、薄壳等结构，此类结构易造成音质缺陷。（2）为追求使用的舒适性，体育场馆通常设计的主体容积大于容纳的观众坐席。（3）为提高体育场馆的使用率，加快投资成本的收回，除了举办基本的体育赛制之外，还承接文艺汇演、大型展览、全民健身等活动，从而设计了固定舞台适用于文体活动。（4）受工程投资的限制，投资方往往在建设成本一定的前提下，按照最大化节约和实用的原则进行设计和建设，以期获得较好的装饰效果和音效质量。
2 案例分析
对某地区一综合体育场馆进行有针对性的设计缺陷调研和典型分析，该体育馆总建筑面积11070 ，一层设计由停车库，二层设计有舞台、比赛大厅和休息房间。比赛大厅建筑面积 ，矩形布置，包含比赛场地 ，观众坐席面积 ，体育场馆屋顶为南北向曲面，室内地面距离屋顶最高处约22. 7 m，大厅可容纳观众约2500名，有效容积达 ，每座容积约为 ，是目前大多数综合体育馆的2倍。
该体育馆声学设计上存在的问题有：（1）体育馆的屋顶呈凹弧形，容易产生聚焦和回声等声缺陷，而且直接暴露钢结构，使大厅容积加大，所需吸声量大大增加。（2）比赛大厅每座容积较大，约为 ，空场混响时间与满场混响时间差值较小，观众自身的吸声量所占总吸声量的比例较小，同时影响了对低频混响时间的控制。（3）受建筑造型及功能影响，比赛大厅东西墙墙面面积仅 ，因此东西两侧可不知吸声材料的面积有限。（4）比赛大厅与舞台连通，不仅增大了容积而且易产生耦合效应。
根据JGJ/131-2000《体育馆声学设及测量规程》标准，综合体育馆比赛大厅满场500~1000Hz的混响时间，如表1所示。
3.1 屋顶声学处理
由表3可知，屋顶天花板表面积为 ，约为室内总表面积的一半，所以屋顶天花板是进行吸声处理的主要部位。同时针对凹弧形屋顶，在进行吸声处理时除了考虑控制混响时间外，还必须考虑消除可能出现的声聚集和颤动回声等声学缺陷。为此，比赛大厅顶部处理分为两部分：
一是在整个屋面板和网架上弦之间采用4 mm穿孔板，内填80厚超细玻璃棉，主要起吸声作用；
二是在屋顶网架上悬吊空间吸声体。为了与体馆内部整体风格相协调，经过与建筑师的协商，在网架上弦水平悬吊直径为300 mm，长度为1m的浅色圆柱状空间吸声体，共计225个，其构造为穿孔率18%的铝穿孔板饰面，内填玻璃棉，如图1所示。不仅提高了吸声量，而且有助于改善大厅内对于低频的吸收性能，又因其最厚部位达300 mm，故在吸声的同时，也可以作为良好的声散射体，用以减弱屋顶凹弧形引起的声聚焦。整个顶部处理使大厅空空间整洁，声学处理痕迹不明显，网架结构完整。
东西两侧本身受建筑造型制约墙面面积有限，又因采光要求，作大面积开窗处理，约占去墙面面积的50%。考虑到墙面装饰效果的整体性，只在窗下部墙面进行吸声处理。其构造采用木质吸声板，板后75mm厚空腔内填玻璃棉。比赛场地矮墙及看台栏板面积较小，约 所作吸声处理主要用于防止回声和扩声系统中的声反馈。其具体构造为：木质吸声板，板后25 mm厚空腔内填玻璃棉。
3.3 舞台声学处理
为了避免舞台与比赛大厅之间产生耦合效应，影响比赛大厅内的语言清晰度，必须在舞台侧墙及后墙上进行一定的吸声处理。由于舞台装饰要求不高，故其构造做法统一为穿孔银特板（孔径5 mm，孔距18 mm）正方形排列，板后 75 mm厚空腔内填岩棉。此外，考虑墙面整体装饰效果，在舞台口铺设浅色铝塑板，板后贴一层木工板，板后留有300mm厚空腔。
观察模拟结果，与最初设计值的误差在15%左右。在模拟时，未考虑比赛场地运动设施这部分声吸所以在实际使用时，比赛场地内铺设运动设施，后对混响时间还会有一些改善。
5.结论
本文分析了多功能体育馆建筑声学特点，以某地区体育馆为例分析了声学设计方面存在的问题，并针对发现的问题提出了改进设计措施，得到如下结论：
（1）在最初进行设计时要考虑多功能性的声学特性，尽量使用较合理的建筑造型，为之后的声学设计提供良好的基础；对于屋顶造型引起的音质缺陷，在进行吸声处理的同时，可以适当使用一些扩散处理；
（2）在容纳人数不大但容积过大的情况下，需考虑对低频混响的控制，同时可考虑使用幕帘作为可调混响处理；
（3）在吸声处理时，要考虑材料的防火、防潮等物理性能，如在构造处理时，需在龙骨上涂防火漆等；
（4）与比赛大厅相连的舞台也需进行一定的吸声处理，来消除可能引起的音质问题。
参考文献：
[1]霍建新，李沛. 北京高校综合性体育馆经营现状研究[J]. 北京体育大学学报，2007，30（5）：612-614.
[2]徐艳丽. 北京市高校奥运比赛场馆赛后综合利用问题的研究[D]. 首都体育学院，2008.
[3]贺加添. 开敞式声环境分析及声学设计[J].烟台大学学报：自然科学与工程版，1993（3）：64-69．
[4] 章奎生. 综合体育馆建声设计的实践与思考[J].工程建设与设计，2000．
论文作者:曹广洋1,吴让让2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/10/9
标签：声学论文; 体育馆论文; 混响论文; 体育场馆论文; 屋顶论文; 大厅论文; 墙面论文; 《基层建设》2017年第14期论文;