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體育館吸音改造 膜結(jié)構(gòu)頂棚以其輕質(zhì)、高強(qiáng)度、造型可塑性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)在高大空間建筑設(shè)計(jì)中被廣泛應(yīng)用，然而該結(jié)構(gòu)由于其自身材質(zhì)的特殊性又對室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。傳統(tǒng)的大空間音質(zhì)設(shè)計(jì)以控制全頻混響時(shí)間和避免聲缺陷為重點(diǎn)，較低的混響時(shí)間及平直的頻率特性有利于擴(kuò)聲系統(tǒng)的使用。常見的處理方式即在頂面結(jié)合金屬屋面做聲學(xué)處理或者大面積懸掛吸聲體，而在膜結(jié)構(gòu)的高大空間中這些方法將受到較大的限制，一方面是基于膜自身的吸聲特性，由于自振頻率較低且面積較大，膜結(jié)構(gòu)低頻吸聲性能較好，同時(shí)較大的平均自由程使得空氣吸聲量在總吸聲量中的比例增大，頻率特性在高頻段斜率急劇減小，從而在中低頻段某處出現(xiàn)拐點(diǎn)（“起包”現(xiàn)象）；另一方面，吸聲界面受到限制，在已有膜結(jié)構(gòu)的表面難以懸掛較大的荷載且難以進(jìn)行聲學(xué)處理，若頂棚較高，則平整的膜表面與地面之間容易產(chǎn)生顫動(dòng)回聲的音質(zhì)缺陷。由此可見，分析已有的膜結(jié)構(gòu)聲學(xué)設(shè)計(jì)案例并探索其音質(zhì)設(shè)計(jì)策略具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。 高大空間建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)是當(dāng)代建筑聲學(xué)工程技術(shù)的重要研究方向，文獻(xiàn)[1,2,3,4,5]中闡述了體育館、主題樂園、展廳等不同功能的高大空間聲學(xué)設(shè)計(jì)方案，這些方案具有一定共性，即頂面往往能夠作為重要的吸聲面且限制較小；而關(guān)于膜結(jié)構(gòu)聲學(xué)性能的研究較少，僅有的文獻(xiàn)則更多關(guān)注膜結(jié)構(gòu)的空氣聲隔聲性能[6,7]。本文以某膜結(jié)構(gòu)體育館的聲學(xué)改造工程為例，通過分析改造前室內(nèi)聲場的音質(zhì)缺陷，提出合理的建聲和電聲解決方案，采用聲學(xué)模擬軟件仿真計(jì)算室內(nèi)聲場，并通過現(xiàn)場測量驗(yàn)證方案的可行性。
體育館吸音改造 目前，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(huì)、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(huì)占19.4%, 馬戲、冰上舞蹈占7.1%, 展覽及其它活動(dòng)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(huì)化帶來的發(fā)展動(dòng)向。 一、多功能體育館的主要特點(diǎn) 與一般“純”體育功能的體育館對比，多功能體育館主要有以下一些特點(diǎn)： 1、通常在場地一側(cè)設(shè)置固定的舞臺，用作會(huì)議的講臺及文藝演出活動(dòng)的表演場地。 2、除在比賽場地安裝體育比賽用照明系統(tǒng)和語言廣播擴(kuò)聲系統(tǒng)外，還要參照劇場的模式增加設(shè)置舞臺燈光和文藝演出(語言與音樂兼用)的擴(kuò)聲系統(tǒng)。 3、對建聲設(shè)計(jì)的要求應(yīng)高于"純"體育功能的場館。這是本文討論的主題。 二、 體育館建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 建設(shè)部近年先后頒發(fā)了JGJ/T131-2012 《體育場館聲學(xué)設(shè)計(jì)及測量規(guī)程》和JGJ31-2003《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(dòng)回聲等音質(zhì)缺陷。 〔3〕中小型體育館混響時(shí)間在500-1000Hz范圍內(nèi)宜設(shè)置:1.3-1.5s。 各頻率混響時(shí)間相對于500-1000Hz混響時(shí)間的比值： 頻率〔Hz〕 125 250 2000 4000 比值 1.0-1.3 1.0-1.1 0.9-1.0 0.8-0.9 〔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。 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，這都容易造成較嚴(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，解決辦法是從聲學(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。 建筑結(jié)構(gòu)造成的常見聲學(xué)缺陷如： 1、聲聚焦 聲音在遇到凹的墻面或天花棚頂時(shí)將會(huì)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)致聲場分布很不均勻，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)。 2、顫動(dòng)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(dòng)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容易產(chǎn)生。 3、混響時(shí)間偏長
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