體育館聲學處理前后
聲學處理前
聲學處理后
本文以“廣東省科技大學體育館”為例
一、概況
廣東省科技大學體育館是中小型綜合性體育館。體育館分為比賽大廳和舞臺兩個空間，其主要使用功能為體育比賽和集會、文藝表演。建筑基底面積約為2190m2，其比賽大廳有效容積約為：41800m3，室內總表面積約為：12070m2，固定座椅為1828座，頂面為網架結構彩鋼板屋面，體育館體型為長方形，四周墻面、頂面與地面平行。為了確保該場館的正常使用，場所聲環境要求具有適宜的語言清晰度和一定的混響，保證具有良好的聽音效果。
二、建筑聲學設計前現場勘查
因該館業主前期不了解聲學的重要性，導致在建設過程中沒有考慮建筑聲學設計，竣工后體育館內聽音模糊，聲學缺陷嚴重，回聲很大，難以滿足體育館的功能需求；在設計前設計師對現場進行了聲學測試，測試結果如下：
從測試的結果得出中頻混響時間500Hz達到11.6s，1000Hz達到10.9s，混響時間過長，回音過大，完全無法滿足該體育館的的各種功能使用。
三、標準規范及設計依據
3.1《體育館建筑設計規范》(JGJ31-2003；J265-2003):
3.1.1體育建筑等級應根據其使用要求分級，且應符合下圖規定。
3.1.2綜合體育館比賽大廳按等級和容積規定的滿場500-1000Hz混響時間指標及各頻率混響時間相對于500-1000Hz混響時間比值，宜符合下圖的規定。
3.1.3其他相關規定
當體育館比賽大廳、貴賓休息室、擴聲控制室、評論員室和擴聲播音室無人占用時，在通用、空調、調光等設備正常運轉條件下，廳（室）的背景噪聲限值宜符合下圖的規定。
四、設計目標
建筑聲學設計的目標是使體育館在使用過程中聲音清晰、音質優美。根據《體育館建筑設計規范》（JGJ31-2003；J265-2003），體育館滿場中頻（500Hz）混響時間宜在1.5―1.7s，根據體育館內容納人數折算后，空場中頻（500Hz）混響時間宜在2.0s左右，低頻混響時間允許稍長，高頻混響時間允許稍短，其空場混響時間頻率特性見下圖。
五、該工程項目的聲場分析：
1、體育館容積41800m3，每座容積達到15m3/人，極容易產生回聲和多重回聲。使人聽音混濁。
2、比賽池長39m，寬31m，自由聲程過大，容易產生回聲。特別在舉行小型會議時，由于館內人數較少，回聲明顯。
3、比賽池為長方形，存在平行墻面，平行墻面之間容易產生顫動回聲。
4、體育館天花為平行屋面，與地面平行容易形成多重反射，以上現象都會使體育館產生聲缺陷，影響運動員和觀眾的聽音效果，必須合理安裝聲學材料，才能改善并消除聲缺陷。
5、體育館頂棚為鋼結構構件，材料容重不能超過鋼結構的極限荷載值。
六、聲學設計方案
6.1天花
由于比賽場地通常鋪設硬木地板，對聲波會產生很強的反射作用，因此頂棚布置吸聲性能強的材料或構造，以避免回聲干擾。依據本體育館的原設計，充分考慮到館內音質要求，在頂部檁條下方布置空間吸聲體。
天花水平吊掛50mm厚的空間吸聲體，占總天花面積42％。該天花系統具有高效的吸聲性能，能有效消除回聲、多重回聲等音質現象。性價比高。安裝面積約900m2。平吊在剛架下弦桿下100mm處。布置方式按實際情況定。
6.2墻面
墻面是體育館建筑聲學設計的重要位置。為了避免墻面整體過于單調，呆板，依據本體育館的原設計，設計體育館大廳墻面使用槽木穿孔吸聲結構。具有現代感、簡潔、大方，而且在全頻帶內具有較平直的吸聲特性。
1、由于甲方預算有限，只能在影響聲場的墻面針對性做建聲處理。因此建議在觀眾廳后墻面、兩側二層墻面、比賽場墻面、均安裝槽孔吸音板，內填100mm厚48K密度的吸音棉。安裝面積為1300m2，安裝后空腔不少于50mm。
2、根據現場情況，該體育館觀眾大廳兩側和后墻均安裝大量的玻璃窗，而玻璃表面光滑，極容易產生顫動回聲，嚴重影響室內音質。因此，建議該場所必須安裝具有較強吸聲性能的窗簾。如打褶率達到200％的絨布窗簾。
七、聲學設計效果
7.1 裝飾美觀大方，視覺感受舒適良好。
7.2 吸聲材料沒有玻璃纖維顆粒的粉塵污染，沒有甲醛污染，滿足場所內空氣質量環保要求。
7.3 具有良好的音色。即低、中、高音適度平衡。
7.4 吸聲材料滿足防火等級要求。
7.5 場所內聽音較清晰,無聲染色等音質缺陷。
7.6 工程實施后聲環境及場內環境適宜，滿場混響時間達到國家標準的丙級標準。
八、混響時間計算
混響時間
混響時間T60指當室內聲場達到穩態后，令聲源停止發聲，自此刻起至聲壓級衰變60dB所經歷的時間。是評價房間音質最重要的客觀指標之一。
混響時間的長短直接影響聽音的效果。混響時間過長就會影響聽音的清晰度并且可能使擴聲系統產生嘯叫和不利于擴聲系統的傳聲增益。過短，會使聲音變得干澀、強度變弱、不自然，影響人們對聲音的正常辨別能力。為此需要合理地布置吸聲材料，使頻率特性曲線趨于基本平直，以達到合適的混響時間。
九、聲學裝修后效果
經過建筑聲學裝修改造后，基本滿足該體育館的使用功能，室內效果如下所示：
經過聲學改造后，進行現場的聲學效果測試，測試結果如下：
根據現場檢測結果中頻混響時間500Hz平均值為1.84s，1000Hz時的平均混響時間為1.97s，原設計同樣的條件下中頻混響時間500Hz一1000Hz的值為2.0s，實際數據與設計數據誤差不超過10％，誤差值在±0.15s內，可以達到原有設計要求。并有效消除了回聲、多重回聲、顫動回聲等聲學缺陷，聽音清晰，滿足國家標準要求。