1 體育館的聲學特點
目前,國內大部分體育館均充當多功能體育館使用,除舉辦體育賽事之外,日常還用于演唱會、各類發布會、展會、大型會議等多種活動。由于體育館空間較大,需要依靠電聲設備才能滿足聽音響度要求。根據體育館常規活動及使用情況,音質設計的主要方向為:在背景噪聲滿足空間要求的情況下,控制廳內的混響時間,防止出現聲學缺陷。
體育場館內空間較大,聲波反射路程較長,容易造成混響時間較長以及出現聲學聚焦、回聲、多重回聲、顫動回聲等現象。
2 體育館的聲學指標
體育館的建筑聲學指標有兩類:背景噪聲和混響時間
2.1 背景噪聲的要求
體育館內比賽大廳和輔助用房的噪聲控制設計,應從總體設計、平面布置以及建筑物的隔聲、吸聲、消聲、隔振等方面采取措施,背景噪聲不得超過相應的空間背景噪聲限值。體育館內各類空間無人占用時,在通風、空調、調光等設備正常運轉條件下,各空間的背景限值參見表
2.2 混響時間要求
根據《體育建筑設計規范》,綜合體育館各等級滿場混響時間要求如下
注:所規定混響時間指標允許0.15S左右變動范圍
3 體育館聲學材料布置
目前,國內體育館的頂棚基本上采用鋼結構。
頂棚鋼結構的形式有網架結構、桁架結構、桁網架結構
建筑造型各異的體育館頂棚,基本上都是穹頂結構,易產生聲聚焦。建筑聲學設計時,需要采取有效的吸聲/擴散措施進行處理。
觀眾廳平面為矩形的體育館,最嚴重的聲學缺陷是兩平行墻體直接的顫動回聲。為了避免顫動回聲,在體體育館的平行側墻上一般均需布置強吸聲材料。
觀眾廳平面為原型/橢圓形的體育館,容易導致聲聚焦,嚴重影響空間使用。在無觀眾席位置的側墻,必須布置強吸聲/擴散材料。處理好聲聚焦問題后,在考慮空間整體的混響時間指標。
主席臺,裁判席附近的墻面應做強吸聲處理,可減少加入話筒的反射聲,有助于避免話筒嘯叫,提高擴聲系統的傳聲增益。
一般來說,鋼結構頂棚部分的容積占空間總體積的1/5~1/3。使用鋼結構頂棚導致了空間的容積增大,混響時間增長,增加了混響時間設計的難度與工程費用。
頂棚面積占館內可裝修面積的70%左右,必須進行全頻強吸音處理。如果只對墻面進行處理而不處理頂棚,館內的總吸引量是不夠的。
需要指出的是,當館內人均容積≤15m³時,僅對頂棚進行處理,可使館內混響時間指標達到丙級或以上標準。
4 體育館的頂棚處理
體育館的頂棚吸聲處理是體育館聲學設計的重點。頂棚的吸聲處理有以下幾種方法。
(1)金屬屋面下方做吸聲處理。屋面下方面積全部采用金屬穿孔吸音板和吸音棉的吸聲結構。改方法的優點是可以和金屬屋面同步施工;缺點是低頻吸聲量通常不夠,需要另外補充。
(2) 在下弦桿下方做吸聲吊頂。該方法的優點是把金屬網架/桁架全部遮掉,減小了館內的容積,使聲學設計的難度變小;缺點是降低了館內的空間高度,工程成本較高。
(3)在下弦桿附近安裝空間吸聲體。該方法的優點是工程造價較低,缺點是遮住了部分金屬網架或桁架。
(4)在上弦桿附近安裝空間吸聲體。該方法的優點是露出了大部分甚至全部的金屬網架或桁架;缺點是距離屋面距離小,安裝難度大,材料用量相對較多。
(5)在上、下弦桿中間附近安裝空間吸聲體。該方法的優缺點介于方法(3)和(4)之間。
體育館頂部面積較大,可利用空間較多,是布置吸聲材料的主要位置。在頂棚進行聲學處理的情況下,通過選擇并布置合適的吸聲材料和結構,結合墻面的吸聲材料使用,一般不難達到聲學要求的混響時間。對于使用鋼結構的體育館,大部分可以通過在吊頂布置空間吸音體,以提高空間整體的吸音量。空間吸聲體的布置可結合裝飾進行處理。但需要注意的是,空間吸聲體之間的距離,空間吸聲體與頂棚之間的距離對其吸聲性能有較大影響。