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厅堂设计论文 体育馆音质设计 姓名：江飞 指导教师：侯万钧 班级：建学0902 学号：090230213 日期：13.04.20目录1.1体育馆比赛厅建声设计的必要性1.2比赛厅音质设计的基本要求1.3比赛厅的混响时间及体型设计 1）比赛厅的混响时间确定 2）比赛厅的体型设计1.4比赛厅的声学处理 1）多孔材料的吸声特性 2) 侧墙的吸声处理 3)项棚的吸声处理空间吸声体 4)观众座椅排列及声吸收 1.1体育馆比赛厅建声设计的必要性语台一般是由一连串短促的音节组成，各音节之间的间隔比较短。语言的速度大约是每秒3-6个音节，平均音节约持续1/8秒，各音节之间相隔仅1/10-1/20秒左右。要保持各音节听得清楚分明，就要避免混响过长所引起的干扰。而体育馆的混响时间都比较长，对语言清晰度造成了很大的影响。1.2比赛厅音质设计的基本要求 总的来说，体育馆比赛厅应满足以下几项声学要求 1)适当的声音响度 2)语言足够清晰 3)声场分布均匀 4)无回声、颤动回声及声聚焦等缺陷 5)降底噪声干扰实现这些项要求有赖于电声和建声设计的共同配合。在建声设计中，关键在于确定合适的混响时间、大厅体型、空间容积、吸声材料的特性和分布。这些对于提高清晰度、避免音质缺陷、保证声场均匀度、提高经济效益都有重要影响。1.3比赛厅的混响时间及体型设计 目前学校体育馆绝大多数都是综合性、多用途体育馆。这主要是由于现在学校体育馆的使用状况决定的。据调查，现在学校体育馆用于文艺演出的场次占总使用场次的四分之一左右。这主要是受以下几个因素的影响: 1)现在国家正在进行教育体制改革，提倡素质教育，真正做到了注重学德、智、体的全面发展，广泛开展学生的第二课堂活动。音乐、舞蹈等文艺演出以及越来越流行的时装表演都登上了舞台。 2)学校体育馆如果想赢利，除了出租比赛场地之外，另外一个重要来源就是出租文艺演出场地。目前，各个学校举办歌咏比赛都比较频繁，尤其是在各个节日期间，几乎每个学校都要进行一些文艺演出，场地的使用就显得比较紧张。集会占用场地的机会也较以往多，除了提供本校的集会场所外，还可以租借出去。例如，现在经常举办的人刁交流会、服装展销会、拍卖会等，都需要这种大型的场馆。所以说，体育馆的集会使用要求也不容忽视。除此之外，有时还要放映电影等。体育馆的设计任务己列入多功能使用范围。这样，就对声学设计提出了更高的要求。而声学设计最重要的问题就是混响时间的选择和控制。1.3.1比赛厅的混响时间的确定 按照我国现行的体育馆声学设计及测量规程【6规定，综合体育馆的中频500HZ)满场混响时间如表2-1所示:表2-1综合体育馆比赛大厅满场500-1000HZ混响时间比赛大厅容积(m)soooo 混响时间(s) 1 .2-1.41 .3-1. 6 1. 5-1 .9 从表可以看出，学校体育馆的混响时间与单项体育馆相比要短很多，这就要求这种多功能体育馆必须进行声学设计，以保证大厅音质的清晰度和避免扩声系统的啸叫。至于其它频率下的数值，规范规定它与500一一1000HZ的比值如表2-2 ，所示:表2-2各频率混响时间相对于500-1000HZ混响时间的比值频率(HZ)125 250 2000 4000 比值 1 .0-1 .3 1 .0-1.15 0. 9-1 .0 0. 8一1 .0 也就是说，容许低频的混响时间和500-1000HZ的差别可以大一些。例如125HZ的混响时间可以比中频的长30%, 250HZ可以长15%。这是因为人们听音上的习惯和照顾到常用建筑材料对低频吸收差而造成实际房间内低频混响时间总是略长的现实。对4000HZ的高频来说，由于空气的吸声作用比较大，使混响时间总是比中频的短。总之，按照规范的要求，我们在进行声学设计时，应注意控制各频率的吸收量，使它们最后的混响时间不要相差太大。1.3.2比赛厅的体型设计 体育馆的体型及容积一般不受声学设计的约束，往往是根据建筑设计和视线要求决定的，结构条件的限制有时也起决定性作用。但是，体育馆的形式会对场内音质产生较大的影响，这体现在以下几个方面: 1)声聚焦、回声、多重回声等音质缺陷的产生; 2)过大的容积给吸声、扩声处理带来了更大的困难。因此，无论在选择结构形式、还是建筑布局，都不应完全按建筑、结构专业的要求确定，应尽量同时考虑声学的需要，权衡利弊，作出经济合理的选择。1.4比赛厅的声学处理 体育馆容积大，但能做吸声处理的只有少量侧墙(大部分被看台，侧窗占用)和顶棚，所以，吸声处理时最好采用强吸声材料。 吸声材料的吸声，主要是由于材料的粘滞性、热传导性和分子吸收效应等把声能转变成热能。根据材料的物理性能和吸声方式，可以将其分为多孔材料、薄板共振吸声材料、空腔共振吸声材料。以下是几种吸声材料的吸声特性(如图2-4所示cm)。 1.4.1多孔材料的吸声特性 材料的厚度和粘滞性对于同样容重和材质的多孔吸声材料,厚度的改变也会影响它的吸声系数,这主要是由于增加材料的厚度,其流阻也会改变,如果材料的容重很小,那么,增加厚度就会提高它的吸声性能。 体育馆若使用的是大量的多孔吸声材料,应注意材料厚度、容重、材料的摆放位置等因素对吸声系数的影响。由于这种材料的高频吸声量比较大,若想降低低频混响时间,需适当增设其它吸声材料。 1.4.2 侧墙的吸声处理为了保证大厅的总吸声量以及避免某些音质缺陷,侧墙通都采用全频域的强吸声结构。而现在最常用的侧墙吸声材料就是穿孔板十多孔吸声材料。面层的影响如果多孔材料的面层是FC穿孔板，考虑到美观上的要求，通常在板的表面滚涂乳胶漆或其它材料。但在施工时应注意不要让油漆堵塞孔隙，否则会严重影响材料的吸声性能。4、几种常用结构的吸声特性 (1)穿孔板 目前，学校体育馆最常用的墙面吸声结构就是FC穿孔板十玻璃棉板。如果资金允许的话，也可以采用较高档次的铝合金穿孔板。若采用板厚1.5-2.0毫米，板孔直径为2毫米，穿孔率为15%时，并与30毫米厚的玻璃棉板结合使用，其平均吸声系数可达0. 7左右。即满足了强吸声材料的要求，又有一定的装饰性。 (2)微穿孔板 当穿孔板的直径小于lmm(通常为0. 3和0. 5mm )，开孔率控制在1%时，微孔本身的阻尼作用就很明显，并有较宽的吸声峰，使用时可以不加多孔性吸声材料。这就是近儿年友展起米的微穿孔板吸声体【“一“。自从1992年，我国声学工程师查学琴首创微孔有机玻璃吸声板成功的解决了德国波恩新建联邦议会大厅的声学问题以后，人们开始利用这种吸声结构解决室内的吸声和采光问题。因为体育馆的侧墙较少，大部分被侧窗占用，所以可以利用有机玻璃穿孔板来增加吸声量。吸声特性如图2-13 ，所示: 由于有机玻璃价格昂贵，最近发展了一种全透明的微穿孔薄膜一厚度仅0. 1 mm-0. 2rrun孔径仅为0. 2mm左右的聚酷、聚碳酸物或聚乙烯薄膜(考虑到它的防火和防老化性能)，吸声频率可达3-4个倍频程。如图2-14，所示，这种薄膜可用框架固定成为预制构件，安装方便。由于是透明的，即不影响采光，也容易和不同风格的室内装修设计相协调。鉴于一般强度的声音在室内产生的质点速度很大，尘埃留不住，所以不必担心日久以后微孔是否因尘埃堵塞而失扮. 1.4.3项棚的吸声 1、空间吸声体 因为体育馆需要的吸声量很大，而侧墙的吸声面积又有限，所以大部分吸声量都是由顶棚处获得。在80年代之前，顶棚一般都采用吊吸声的处理手法。而自从上海黄蒲体育馆。首次采用十字形空间吸声体以后，国内渐渐流行起采用空间吸声体作为顶吸声材料。 空间吸声体是一种在室内悬吊若干相互分开的吸声体的做法。与普通吸声结构相比，由于声波可以绕射到吸声体的背面(如图2-15 所示)，可以充分利用吸声材料的吸声性能，与实贴的多孔吸声材料相比，中高频的吸声系数有较大幅度的提高。 经实验测定，该种结构可提高吸声效率达原来的1. 5-2. 5倍。但增加的屋顶荷载一般不超过3公斤/平方米。除此之外，这也适应了建筑师喜欢将顶棚的结构钢架显示出来这一要求，甚至对顶棚天窗采光的体育馆也适用。突出了空间吸声体的优越性。由于玻璃棉板价具有格低、耐火、耐潮等特点，现在已广泛用作大容积场馆的空间吸声体材料。 1.4.4观众座椅排列及声吸收由于体育馆容纳的观众比一般场馆多很多，观众对吸声效果的影响就很大。下面就从观众座椅的排列方式和观众的吸收两方面来探讨一下。 1、观众座椅排列方式 对于有舞台的体育馆，来自舞台上的直达声传到听众区时，声波掠射过听众坐席时，在低频段会出现“坐席吸声低谷效应【m ，其入射角度接近于90度，假设声波为平面波，其反射系数为一1，也就是说发生了全反射现象，只是反射声波有180度的相移。坐在听众区的听众听到的声音一般是直达声和反射声的组合。也就是说，是两个幅度几乎相等但反相的分量之和。合成声波要比直达声波弱得多。如果没有吸收以使反射声振幅略微降低，那么直达声将会完全被抵消，合成声波将接近于零。 对于体育馆来说，其混响时间要求在1. 2-1. 4之间。对于其它的音质要求，如中音饱满、高音亮丽等由于受空间条件等的限制在建声设计阶段就不做过多的要求。只要保证无音质缺陷(回声，聚焦等)即可。在进行吸声处理时，侧墙一般采用FC穿孔板十玻璃棉毡;顶棚一般采用空间吸声体。参考文献:1Michael Barron .Auditorium Acoustics and Architectural Design. E&FN Spon, 2王季卿，朱洪德，钟祥璋，周志