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(gè)新建和改造體育場館的熱潮。其中一個(gè)特點(diǎn)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(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、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。這是體育產(chǎn)業(yè)化、社會化帶來的發(fā)展動向。
               
設(shè)計(jì)指標(biāo)：
    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(jì)及測量規(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(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。

設(shè)計(jì)原則：
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(shí)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(shí)質(zhì)上如同一個(gè)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(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)行體育場館的混響時(shí)間和有害反射聲的聲場分析.理解了體育場館內(nèi)的擴(kuò)聲聲場特點(diǎn)，并綜合建聲和擴(kuò)聲的聲場的特性，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(jì)首先是聲場的設(shè)計(jì)，建聲設(shè)計(jì)是創(chuàng)造一個(gè)沒有回聲、顫動回聲等音質(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，體育場館的聲場設(shè)計(jì)是“擴(kuò)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(dá)到“擴(kuò)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(shí)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(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(kuò)聲)共同完成，并且是貫徹始終的，因此體育場館設(shè)計(jì)初始，必須要與建筑師相互溝通，達(dá)成共識，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)將會產(chǎn)生聲聚焦，使某些點(diǎn)或某些區(qū)域的聲壓級遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(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(shí)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(shí)間普遍偏長。
            

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、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(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)會主會場----廣州體育館，采用德國專利的吸聲條，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(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)過測試的空間吸聲體（預(yù)制件），順著網(wǎng)架的形狀吊掛于棚頂。可以達(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)院體育館等場館，效果良好。這個(gè)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。