多功能體育館建築聲學設計

多功能體育館建築聲學設計，是體育產業化、社會化帶來的發展動向。

簡介

開放改革帶來了豐富多彩的民眾文化娛樂生活。80年代興起的卡拉OK和歌舞廳等娛樂方式,至今不衰。而近年隨著廣大民眾經濟條件的改善,文化品位的提升,對生活質素和業餘享受的觀念也出現了很大變化。

人們更加重現身體健康和體育鍛鍊.加上政府的導向(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----從國內到國外，不論是新建館還是舊館改造,普遍都設計成"多功能"的模式。

體育館聲學設計

不僅具備體育訓練和比賽的功能，還承擔集會、展覽、慶典、文藝演出甚至放電影等多樣功能。據資料介紹，美國舊金山某體育設施的使用比率中, 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。

設計指標

國家建設部近年先後頒發了JGJ/T131-2000<體育館聲學設計及測量規程>和JGJ/31-2003<體育建築設計規範>兩個檔案，其中有關建聲設計的指標及要求有以下幾點：

〔1〕體育館建築聲學條件應以保證語言清晰為主。

〔2〕不得產生明顯的聲聚焦、回聲、顫動回聲等音質缺陷。

〔3〕比賽大廳滿場500～1000Hz混響時間：

綜合體育館容積（m3）	>80000	40000～80000	<40000
特級、甲級混響時間（s）	1.70	1.40	1.30
乙級混響時間（s）	1.90	1.50	1.40
丙級混響時間（s）	2.10	1.70	1.50

註：所規定的混響時間指標允許±0.15s的變動範圍。

各頻率混響時間相對於500-1000Hz混響時間的比值：

頻率（Hz）	125	250	2000	4000
比值	1.0～1.2	1.0～1.1	0.9～1.0	0.8～1.0

〔4〕大廳上空應設定吸聲材料或吸聲構造。

〔5〕大廳四周的玻璃窗應設有吸聲效果的窗簾。

〔6〕大面積牆面應做吸聲處理。

〔7〕比賽場地周圍的矮牆、看台欄板宜設定吸聲構造，或控制傾斜角度和造型。

設計原則

⒈聲場特性

由於各界面圍合起來的空間中，有聲源發聲就會有輻射、傳遞，接受的聲場並各具特性。體育場館因其容t多，容積大，其聲場特性的複雜程度並不亞於一般的音樂廳和劇院，只是它們對音質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，尤其是現代大型體育場具有大的挑蓬，有的還是圍合的，因此實質上如同一個巨大的體育館，只是它的場地上空是開口的，相當是場地上空具有吸聲係數為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.理解了體育場館內的擴聲聲場特點，並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)，選擇設備的性能，給出擴聲系統聲學特性，完成系統的方案，並進行多方案的比較，確定最終方案，達到系統的傳輸增益高，穩定性好，聲壓級大，聲干涉小，分布均勻和音質優美、方向感好的系統。

體育場還要考慮“聲外溢”對環境污染的問題。體育場館的聲學設計首先是聲場的設計，建聲設計是創造一個沒有回聲、顫動回聲等音質缺陷、為擴聲設計和設備性能充分發揮優勢而創造一個優良的聲環境，與擴聲設計共同達到一個好的聽聞效果，因此，體育場館的聲場設計是“擴聲為主，建聲為輔”為原則。

⒉要求

①體育場館音質的目標，希望達到“擴聲清晰、悅耳”

②要考慮現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，而應有一個度。設備選擇，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。

③建築師是聲學設計的最大群體，並是聲場特性的莫基人，體育場館的聲學特性的創造，是要求建築師與聲學家(建聲、擴聲)共同完成，並且是貫徹始終的，因此體育場館設計初始，必須要與建築師相互溝通，達成共識，才能達到音質上乘，適應多元化使用的目標。

④由於容量大，必須要考慮座椅的聲學特性。

⑤廣播、電視傳播設施的場所的聲學處理，數字網路的套用，控制室的聲學處理，也應重視。

常見的聲學缺陷

近年體育館的建築造型和結構大量採用暴露網架、不設吊頂甚至採用透光的屋頂材料，並流行弧形拱頂、圓形牆體和大面積玻璃窗或玻璃幕牆等形式，這都極易造成較嚴重的聲學缺陷。而且建築聲學的設計項目往往是在建築土建設計、裝飾設計甚至施工的後期才介入，由於基本的建築造型方面已難以改變，唯一辦法是從聲學裝修結構方面進行調整和改造。這就大大增加了設計和施工的難度.

上述建築結構造成的常見聲學缺陷如：

⒈聲聚焦

聲音在遇到凹的牆面或天花棚頂時將會產生聲聚焦，使某些點或某些區域的聲壓級遠遠大於其它位置，導致聲場分布極不均勻，出現"聲染色"和"聲反饋嘯叫"等音質缺陷。體育館的弧形拱頂和圓形牆體，是典型的容易產生聲聚焦的結構。

⒉顫動回聲

在室內的一對平行牆之間，一個聲音在兩牆壁間來回反射產生多個重複的聲音，稱為顫動回聲 。這在體育館的大面積牆面以及比賽場地周圍的矮牆和看台欄板等處最易產生。

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。

解決措施

⒈在棚頂安裝大面積的平面吸聲天花板。這種方法大量用於劇場、禮堂和屋頂為平面形的體育館，效果很好。但如用於弧形拱頂或採用透光屋頂的體育館，這種方式會完全破壞了原來的風格和採光功能，不可取。

⒉在拱形網架下面吊掛大面積的吸聲體。這方法曾用於北京市城北體育館和廣州中山紀念堂，效果良好。但用於弧形拱頂或採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順著拱頂網架安裝條形吸聲體（吸聲條），這方法曾用於九運會主會場----廣州體育館，採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向拱頂噴塗吸聲漿體。這方法曾用於廣州中山紀念堂的舞台後牆和側台牆面，效果尚可，但由於施工工藝的原因（例如噴塗的厚度不易準確控制），不可能準確控制混響時間，只能用於某些小範圍局部處理，不適合於大面積且要求精確的混響設計。

⒌近年較常見的做法是採用事先經過測試的空間吸聲體（預製件），順著網架的形狀吊掛於棚頂。可以達到比較良好且較精確的吸聲效果。類似方法曾用於廣東中山古鎮體育館、肇慶學院體育館等場館，效果良好。這個方案不會過分影響建築風格，如果對空間吸聲體的造型和色彩適當組合搭配，還會有一定的美化效果。