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目前我國學校的基礎建設正在大力發展，在硬件配套上面也在逐步完善，而體育場館是每個學校必須建設的項目，既豐富了學生的課外活動生活，又鍛煉了體質，還在文化娛樂方面提高了學校的教學質量。當今建設的學校體育場館都設計了舞臺，比如籃球館、羽毛球館或者是綜合體育館等，在館內一側設計了100-200m的室內舞臺，體育館即可作為體育鍛煉的場地，又可作為舉辦一些文藝匯演的場地，可以容納整個學校的學生、老師參與演出。這對體育館的裝修方面、擴聲方面、燈光照明方面、通風方面及建聲方面提出了新的要求。本文主要從建聲、擴聲方面為學校的體育場館提供一套體育場館擴聲系統解決方案 。體育館吸音改造 　　一個體育場館要有好的聲場必須有的建聲方面的設計，由于體育場館的建聲不好，那么再好的擴聲系統都不可能有好的演出效果，混響時間長，聲音出來就會渾濁不清，所以必須在建筑、裝修方法想辦法去除混響。體育場館的地面、墻壁、玻璃、天花等地方都需要添加吸音體，把原來聲音反射較為強烈的地方加入吸音和隔音效果的材料，不讓聲音過多的反射。還有就是噪音的問題，比如室內的排風扇、空調、電機等可能產生噪聲的設備需要隔音，靠近馬路的體育場館要考慮室外噪音的影響，需要用隔音玻璃或隔斷來阻止室外噪音，靠近居民區的體育場館也要考慮采用隔音來防止聲音擾民。 　　體育場館舉辦一些大型的表演活動，或者是全校的一些會議、講座、體育比賽等，這就需要一套功能齊全的擴聲系統，可以采用模擬的一些設備搭配使用，但功能及可擴展性不強，而且由于場地改造布線方面限制，功能上滿足不了演藝擴聲的要求。 體育館吸音改造 膜結構頂棚以其輕質、高強度、造型可塑性強等優點在高大空間建筑設計中被廣泛應用，然而該結構由于其自身材質的特殊性又對室內音質設計提出了更高的要求。傳統的大空間音質設計以控制全頻混響時間和避免聲缺陷為重點，較低的混響時間及平直的頻率特性有利于擴聲系統的使用。常見的處理方式即在頂面結合金屬屋面做聲學處理或者大面積懸掛吸聲體，而在膜結構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，膜結構低頻吸聲性能較好，同時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拐點（“起包”現象）；另一方面，吸聲界面受到限制，在已有膜結構的表面難以懸掛較大的荷載且難以進行聲學處理，若頂棚較高，則平整的膜表面與地面之間容易產生顫動回聲的音質缺陷。由此可見，分析已有的膜結構聲學設計案例并探索其音質設計策略具有重要的理論和現實意義。 高大空間建筑聲學設計是當代建筑聲學工程技術的重要研究方向，文獻[12345]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設計方案，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；而關于膜結構聲學性能的研究較少，僅有的文獻則更多關注膜結構的空氣聲隔聲性能[67]。本文以某膜結構體育館的聲學改造工程為例，通過分析改造前室內聲場的音質缺陷，提出合理的建聲和電聲解決方案，采用聲學模擬軟件仿真計算室內聲場，并通過現場測量驗證方案的可行性。 凱音裝飾材料 體育館吸音改造 體育館聲學改造策略 由上述分析可知，該體育館改造的難點在于頂面膜結構面積較大，常見的大空間聲學處理方式難以適用，同時在不破壞原有結構的條件下，需精準而又針對性地解決存在的若干聲學問題。對此，在保證聲學效果同時兼顧裝飾、經濟性的前提下，我們針對性地提出了相應的解決方案（圖2）。 改善頻率特性（“起包”）可結合聲聚焦問題一并考慮。由于需選擇性地降低某些頻率的混響時間。同時盡可能中低頻聚焦產生的不良影響，因此我們對于材料吸聲特性的選擇及吊掛形式提出了相應的要求。具體措施如下：在保持原有膜結構的情況下將局部凹曲面吊頂拆除，并按階梯狀懸掛平板空間吸聲體，空間吸聲體單元厚10 0 m m，平面投影尺寸為112 5m m×620 m m。單元之間采用30×30×2.5鍍鋅角鋼固定，并采用φ6鍍鋅鋼絲繩固定于網架下弦桿上（圖3）。 空間吸聲體中棉的特性及整體制作工藝對于其聲學性能具有關鍵性作用，為了保證吸聲體能夠針對性地解決該體育館的問題，在確定材料各項參數后由專業的檢測機構在混響室中測量吸聲體單元的吸聲系數，并以此修正計算結果。吸聲體混響室各頻段吸聲系數實測值參看表2。由此可知，500Hz吸聲系數高達2.081000Hz吸聲系數高達1.71，低頻和高頻吸聲系數相對較低，可見該吸聲體吸聲頻率特性可選擇性大幅度降低某些頻率的混響時間，完全適合該體育館的聲學要求。 對于體育館內其他可能造成顫動回聲的平行界面則做了針對性處理，如將原有貴賓包廂玻璃窗拆除同時后墻面作吸聲處理。為了和其他界面裝飾效果保持統一，改造的后墻面采用槽木吸聲板，正面開槽，槽寬4mm，條面寬28mm；背面開孔，孔徑10mm，孔距沿長邊方向16mm，沿短邊方向32mm；板后空腔100mm，內填50mm厚32kg/m3玻璃棉；原有窗簾拆除，采用200%打折密度較高吸聲性能較好的天鵝絨窗簾，同時將玻璃墻面上方的玻璃擋板拆除，進一步降低顫動回聲的不利影響。 重新調整擴聲揚聲器的定位及輻射角度。利用原有燈光吊桿吊掛9只箱式點聲源揚聲器，合理選擇揚聲器的指向性[8910111213]，避免直達聲能在凹曲面頂棚下方匯聚，確保直達聲可均勻覆蓋比賽場地和觀眾席，揚聲器定位及指向性參看圖4。 4 計算機聲學仿真計算 為了驗證和預測該改造方案的實際效果，采用Raynoise聲場模擬軟件對音質客觀參量進行仿真計算。將原體育館室內空間做簡化處理，建立三維仿真模型，根據混響時間計算結果定義室內各界面吸聲系數和散射系數。仿真聲源為距地1.5m高無指向性點聲源，聽音面包含比賽區域和觀眾區域，距地1.2m高。 圖5和圖6分別為改造前和改造后聽音面中頻1000Hz混響時間模擬云圖。圖7和圖8分別為改造前和改造后聽音面中頻1000Hz清晰度D50模擬云圖。對比圖5和圖6可知，經過聲學改造后，原本“起包”頻率混響時間明顯降低，1000Hz模擬混響時間平均值小于2.4s；對比圖7和圖8可知，在改造前較大面積區域1000Hz語言清晰度D50均小于30%，在改造后1000Hz語言清晰度得到顯著改善，聽音面D50平均值>45%。 體育館吸音改造 近年來，隨著經濟社會的快速發展，人民的生活水平也不斷提高，對幸福生活的追求已不僅僅局限于物質生活水平的改善。走在街頭、小區、廣場等地，隨處都能看到運動的身影。可以看出，身心的理念已深入人心。 建筑聲學與建筑造型的協調體育館的容積及體型往往根據使用功能及藝術造型確定，而他們對音質影響極大。就容積而言，容積與混響時間成正比，容積越大，一方面使混響時間延長，另一方面加大了室內反射聲傳播的平均路程，導致長延時反射聲出現。體育館是否設置吊頂，對容積影響很大。采用空間網架結構的體育館，網架部分的體積約占總容積的1/3。目前大多數體育館都采用暴露的網架結構，通過在頂下做吊裝吸聲板來進行吸聲處理，并在比賽池墻面需要做大面積的吸聲處理，觀眾席墻面也要做適當的處理，從而有效控制管內混響時間，回聲、多重回聲和比賽場地顫動回聲等聲學問題，管內聲音清晰度。混響時間決定體育館聲場 體育館容積很大，而且每座容積也較大，很多情況下會有部分觀眾缺席。因此，觀眾吸聲所占比例較小。為控制混響時間必須用較多的吸聲材料和結構。對于大多數體育館，由于作為升起，大廳墻面面積相對不多。為保證大廳總吸聲量，必須充分利用可做吸聲的墻面，通常是全頻吸聲結構。主席臺、裁判席附近的墻面應作強吸聲，雖然這部分面積不大，但可以減少進入話筒的反射聲，有益于提高擴聲系統的傳聲增益。由于體育館頂部面積較大，容易在場內形成回聲，故而需要通過吊頂選擇合適的吸聲材料和結構，一般不難達到所要求的混響時間。對于不設置吊頂的體育館，則可通過吧空間犧牲提安置在網架內部，然后在頂部空間懸吊吸聲體來來增加吸聲量，從而達到一定的吸音效果。 聲學環境是體育館重要指標之一，并不是僅針對建筑造型和混響時間鎖確定，還需要對其他方面進行聲學設計處理：1、比賽大廳需要利用休息廊等隔絕外界噪聲干擾，休息廊做吸聲降噪處理。2、電視評論室之間的隔墻應有足夠的計權聲量Rw值；評論員室的混響時間在頻率125~4000Hz的頻率范圍內不應大于0.5秒，因而室內必須做吸聲處理。3、通往比賽大廳、貴賓休息室、擴聲控制室等房間的送、回風管道采取消聲、降噪和減振措施。封口處不宜有引起再生噪聲的阻擋物。4、空調機房等各種設備用房應遠離比賽大廳等有安靜要求的用房。 通過對不同廳室噪音的控制，結合建筑造型方能打造出優質的混響環境，營造良好的比健身運動氛圍。

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