中小型多功能体育馆建筑声学设计探索_以浙江大学紫金港校区多功能体育馆为例

建筑实践Architectural Practice

中小型多功能体育馆建筑声学设计探索

——以浙江大学紫金港校区多功能体育馆为例

Design of Architectural Acoustics of Small to Medium Sized Multi-functional Sports Stadium:

A Case of Multi-functional Sports Stadium in Zhejiang University ,Zijinggang Campus

邵 文张三明

Shao WenZhang Sanming

图1 比赛大厅剖面图

中图分类号 TU112 文献标识码 B 文章编号 1003-739X（2011）06-0063-03摘 要 该文以浙江大学一个体育馆的建筑声学设计为例，探讨多功能体育馆的声学设计目标以及如何通过吸声材料的用法和构造控制中小型体育馆的混响时间，抑制噪声。具体措施包括空间吸声体的布置方法、声学性能测试与对比；墙面吸声的重点提示以及如何抑制噪声；最后运用电脑软件模拟此设计在会议与比赛两个不同声场环境中的具体效果。从而总结出中小型多功能体育馆吸声结构设计的原则，达成理想的声学环境。关键词 中小型体育馆 建筑声学设计 吸声结构设计 混响时间

Abstract The thesis, based on an example of the architectural acoustics design of a sports studium in Zhejiang University, explores the ultimate goal of the acoustics design of a multi-funtional sports studium and the possibility of creating an ideal acoustic effect through the use and proper layout of sound absorbing material to control the reverberation time and diminish unwanted sound.

Main methods applied include: layout of the sound absorbing material, test and comparision of sound performance, attention to the sound absorbing of the walls, control of the unwatned sound, and finally the use of simulation of such a design in computer to find out how it really functions under different sound environment: during a meeting or a sports game, thus pinpointing the main principles of architeccural acoustics design of a small to medium sized muti-funtional sprots studium, with the ultimate goal of creating an ideal sound effect.Key words Small to medium sized sports stadium, Design of architectural acoustics, Design of sound absorbing structure, Reverberation time

1 概述中小型体育场馆的主要作用是体育比赛、运动员训练和人民群众的日常体育锻炼，同时这些体育馆还承担了其他非体育类的功能，比如在体育馆内举行集会、观看文娱表演，举办展览展示等其他经济文化活动。所以说体育馆是多功能的。与一般的厅堂相比，体育馆的容量（容积和容座）大，混响时间长，极易引起各种音质缺陷。同时体育馆可供用于布置吸声结构的面积也极为

有限，为满足其多功能的使用需要，建筑声学设计显得尤为重要。体育馆音质设计主要包括室内音质设计和噪声控制。在音质设计方面，根据体育馆体积确定最佳混响时间，再根据最佳混响时间来确定吸声材料的面积、分布和构造。声学材料的选取宜集声学、装饰、经济性于一体。再根据整个建筑的格调、理念，确定体育馆内部空间装饰风格和色彩。这也贯穿于建筑声学材料及构造形式的选择中。

浙江大学紫金港校区体育馆位于浙大新校区——紫金港校区内，是中型综合性室内比赛场馆。除体育比赛和训练外，体育馆还可用于大型文艺演出、举行大型会议、报告等。体育馆比赛大厅容积为64700m3，内表面积为11100m2，固定座椅4067个，活动座椅1933个，每座容积分别为15.9m3（不含活动座椅）和10.9 m3（含活动座椅）。该体育馆为一正圆形建筑，其室内声场易产生声聚焦等不利现象，须避免。在噪声控制方面，控制或减少设备噪声对厅堂音质及临近房间的影响。

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232 设计目标建筑声学设计的目标是使体育馆在使用过程中声音清晰、音质优美。根据《体育馆声学设计及测量规程》 （JGJ/T 131-2000 J42-2000），体育馆满场中频混响时间宜在1.60S左右，低频混响时间允许长一些，高频混响时间允许稍短。其满场混响时间频率特性见表1。参考体育馆设计规程，体育馆比赛大厅等房间的室内背景噪声限值参见表2。表1 比赛馆满场混响时间频率特性

频率Hz混响时间S

1252.0

2501.8

5001.6

10001.6

20001.6

40001.5

表2 体育馆各功能房间允许背景噪声值

3 建筑声学及装修设计由于体育馆每座容积较大，仅靠观众吸声远不能满足要求，而且体育馆四周可做吸声的墙面不多。这样，为满足混响时间目标值，体育馆墙面均做成品木条板吸声结构。具体做法：成品木条板+阻燃织物布+50厚羊毛棉+钢丝网+50厚空腔。成品木条穿孔板的穿孔率分P=15%和P=2%两种（图1）。为保证吊顶简洁统一的效果，结合屋面板布置顶部吸声结构，即把屋面板内表面做成吸声面。具体屋面板内表面做法：穿孔金属板面层+25厚玻璃丝布面包超细玻璃棉+薄膜隔汽层+100厚玻璃丝布面包超细玻璃棉（图2）。为有效拓宽吸声频带宽度，保证低频吸声量以及混响时间频率特性符合设计要求，屋面内表面采用两种穿孔率（2％和20％）金属穿孔板。经浙江大学建筑技术研究所测试，两种穿孔率金属板吸声结构各自的吸声特性及组合后的吸声特性如（图3）。为保证吸声效果，吸声屋面板需经测试后再生产。采光口下部悬吊空间吸声体，空间吸声体采用穿孔金属板面，内填吸声材料。空间吸声体采用穿孔金属板，穿孔率P=30%左右。采用平板式，垂直悬挂，可同时起到遮阳和防止眩光的效果（图4）。

主席台及裁判席后部墙面，虽然面积不大，对控制混响时间作用也不大。但该处做强吸声，可减少进入话筒的反射声，有利于提高扩声系统的传声增益，因此，此两处均做强吸声处理。具体措施为钢板网衬面，外加阻燃织物面。此外，扩声控制室做吸声吊顶，有一至两个面墙做穿孔NAFC板吸声结构，穿孔率P=20%。声控室宜有可开启的观察窗开向大厅。篮球热身馆做吸声吊顶，一个墙面做强吸声结构。

经过上述措施，体育馆的混响时间与目标值基本吻合，完全能满足使用要求。

房 间 种 类比赛大厅贵宾休息室扩声控制室电视评论员室扩声播音室

室内背景噪声限值

NR—35NR—30NR—35NR—30NR—30

44 噪声控制为了使听音不受噪声的干扰，有听音要求的房间应控制较低的背景噪声值。一般空间噪声也不应太大。

噪声控制的内容包括以下几个方面：① 防止外部

图2 吊顶吸声构造图

图3 两种穿孔率金属板吸声结构各自的吸声特性及组合后的吸声特性图4 吊顶平面

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华中建筑 HUAZHONG ARCHITECTURE 06/2011 图5 体育馆内扬声器布置图

图6 会议扩声声场分布图

图7 比赛时声场分布图

环境噪声传入房间内部；② 防止各功能房间孔FC板吸声结构，穿孔率均为20%。吸声材之间相互噪声干扰，防止设备间对功能房间料可用50厚离心玻璃棉（外包玻璃丝布）。

的噪声干扰；③ 设备振动控制及设备间噪声空调系统噪声超标通常比较严重，达控制；④ 空调系统噪声控制。

10dB以上，引起噪声超标的原因主要是送回本设计方案噪声控制的重点是上述①、风系统消声量不够及风速过大。对于空调系②两项。

统，除了做好设备隔振外，还应控制一定的比赛大厅利用休息廊等隔绝外界噪声干出口风速，建议控制出口风速在2～3m/s，扰，休息廊作吸声降噪处理。通向比赛大厅以防止风口再生噪声超标，并保证消声器的数量和质量。并且风口处不能有引起再生噪的门均采用隔声门，隔声门的计权隔声量应音的阻挡物。

大于35dB。

设备房均采用隔声门，以防止设备噪声5 扩声系统设计传出。设备间墙、顶均做吸声结构，可做穿

体育馆容积较大，必须使用电声系统，

自然声演出的可能性很小，声学设计中主要考虑使用电声系统的方式。其核心在于使大厅有良好的音质清晰度、声场分布均匀，且须有较大传声增益。

扩声系统设计要点：集中布置扬声器与配置流动扬声器相结合。流动扬声器主要用于大型会议、文艺演出。中央集中布置扬声器采用强指向性号角，提高语言清晰度。面向传声器（主席台）的扬声器单独控制，以提高传声增益。主席台配置返听扬声器，改善主席台处声学效果。相关软件模拟如图5～7所示。

结 语体育馆一般容积较大，为获得较短的混响时间，一般需做大量的吸声结构。其中，顶棚是吸声的重点部位，需精心设计。常用手法是在吊顶网架下悬挂空间吸声体，理由有三：一，空间吸声体具有较大的吸声量；二，易于结合网架做造型设计，营造独特的空间效果；三，如设计合理，亦可节省资金。除此之外，墙面也是吸声的重点部位，需做相关吸声处理。吸声结构设计的总原则可归纳为：一，保证足够的吸声量；二，满足频率特性要求——基本平直；三，建筑声学与装饰的协调统一。诚然，具体问题需具体分析，不能一概而论。浙江大学紫金港校区多功能体育馆在建筑声学与装饰上做了有益探索，可供借鉴。 ■

资料来源：

图2、3：浙江大学建筑声学研究所。

参考文献1 吴硕贤，张三明，葛坚. 建筑声学设计原理.北

京：中国建筑工业出版社，2000.

2 张三明等. 建筑物理.武汉：华中科技大学出版

社，2009.

3 项端祈,徐文学. 体育馆声学设计的回顾与展望.

电声技术，2002(11) .

4 康玉成. 实用建筑吸声设计技术.北京：中国建

筑工业出版社，2007.

5 威廉J.卡瓦罗夫，约瑟夫A.威尔克斯.建筑声

学——原理和实践.赵樱,译. 北京. 机械工业出版社，2005.

6 张三明. 多功能体育馆建筑声学设计研究.

7 梁华，纪秉勇. 混响时间的声场控制及其系统

设计.电声技术，1997.

8 张昌佳. 一个大型体育馆典型体形的混响时间

取值.第十届全国建筑物理学术会议论文集，2008：99.

第一作者浙江工业大学艺术学院讲师第二作者浙江大学建筑工程学院副教授邮 编310012

电子信箱shaowen@zjut.edu.cn收稿日期

2011 03 09

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