李万婷
沈阳建筑大学大学设计艺术学院学院
摘要：21世纪伴随着我国对各个领域的不断探索与研究，科学技术水平突飞猛进，综合国力日益增强。我国在国际社会的话语权及世界影响力日新月异，物质生活的富足逐渐向精神文化的迫切渴求转变，这就需要相关的配套基础设施建设日益完善。同时，人们在追求一个场所功能性的同时对感官反馈的需求也日益提升。近年来我国体育馆建设通常在超出本身使用功能的基础上不断得到扩展，综合性能不断增多，场馆内既要保证体育项目使用场地建设的要求，又要使声学性能能够符合国家标准，其设计审美也需跟上时代潮流，相应的，对现场观众视觉、听觉及沉浸式体验的要求同样需要有相匹配的提升。
关键词：农安县体育馆；声学装修设计；声学计算
引言：时代的发展，教育的进步使个人的能力得到多方面的发展，很多著名设计师同时也是建筑师。所以这就要求建筑师必须在掌握建筑设计的同时也应掌握相关的的实用吸声技术。
一、工程概况
本项目为农安县公共体育馆，建设单位为农安县少年儿童业余体育学校，体育馆用地位于吉林省长春市农安县内，古城街以东，人民路以南，河流以北，总用地面积5.5公顷。体育馆总建筑面积37720.88㎡，总座位数6125个。体育馆的设计使用年限是50年，建筑等级为乙级，耐火等级一级。体育馆建筑下部为钢筋混凝土框架结构，上部罩棚为钢结构。建筑层数最高四层，建筑高度为27.795m
本工程设一个篮球比赛厅（主馆），围绕主馆四周设置群众练习馆及附属功能房间。一层为比赛厅、群众全民健身馆及为比赛服务的主要功能用房及设备用房，包括贵宾区、运动员区、媒体区、竞赛组织用房等。二层为观众使用区域，设置普通观众的集散空间及卫生间等辅助用房。三层东西两侧设置全民健身群众练习馆、最南北设置为比赛厅服务的空调机房。四层设置贵宾包厢、及为转播比赛服务的功能性用房。
体育馆的整体平面造型为椭圆形，中间部分为主赛馆，主赛馆有效容积为V≈131500m3，总表面积S≈17181㎡，座位数大约6125个，左右两边为面积相等的副赛馆，提供群众练习，副赛馆有效容积V≈30000m3，总表面积S≈4800㎡，座位数200个。
本建筑声学设计指导思想是在保证声学效果的前提下尽可能降低造价，同时选用安装容易、声学性能优良的声学构件。
二、设计依据及标准
（一）设计依据：
1、《体育建筑设计规范》 （JGJ31-2003）；
2、《体育馆声学设计及测量规程》 （JGJ/T131-2000）（J42-2000）；
3、《建筑内部装修设计防火规范》 （GB50222-95）；
（二）设计标准：
1、农安县公共体育馆是一座以体育训练、赛事为主，兼作群众集会、文化娱乐为一体的多功能体育馆，容纳观众6125人，屋顶网架结构。
2、总的声学功能要求：
（1）满足观众厅内良好的听闻条件，达到较高的语言清晰度；
（2）声场均匀，避免回声、颤动回声及声聚焦等音质缺陷；
（3）在使用扩声系统时，能有助于扩声系统达到体育馆扩声二级指标；
（4）声学处理方案必须结合结构形式，满足荷载及装饰要求；
3、主赛场建筑声学设计指标：
（1）混响时间：混响时间是体育馆比赛大厅音质评价的重要技术指标。篮球馆作为比赛场地，要满足作为体育比赛的声学要求，必须做到语言对白清晰，并能真实反映声音动态，音质较为丰满。
（2）各个频率对应500-1000Hz时混响时间的比值：T60/Hz=2.52/125、2.31/250、2.1/500、2.1/1000、2.1/2000、1.89/4000。
4、体育馆主赛馆建筑声学装修方案：
（1）鉴于当代体育建筑屋顶网架结构的时代特征，给观众一个美好的体育特色的观瞻效果，金属屋面板内侧采用融隔声、隔热、吸声、阻燃级、防潮、质轻矿棉板，厚度100mm（有吊顶的空间除外）；
（2）观众厅墙面采用冲孔铝板，做造型处理；
（3）比赛厅、训练馆地板采用木地板，观众席采用塑料座椅；
（4）空调机房等动力性机房均需隔振、隔声处理，送风口需消声处理。
三、项目实验
（一）板材选择
理论和实践都表明，尽管多孔吸声材料都具有很高的吸声系数，但是其吸声性能一般都呈现着吸高频好于吸低频的特点、因此，在体育馆建筑吸声设计中，只靠多孔吸声材料和结构，往往在于低频不能满足要求。对于高频声的吸声比较容易用多孔吸声材料解决，而低频声的吸收就比高频声难一些，因此经过长期研究靠“共振”吸声原理吸声的共振结构就弥补了多孔材料吸声特性上的不均衡，而穿孔板就是共振吸声结构的建筑构造。
穿孔板共振吸声结构多做于墙面上，也可做于顶板或做成空间吸声体等、它的建筑构造做法多是在刚性壁上先按照面板尺寸固定龙骨，龙骨材料可为木龙骨，钢龙骨、轻钢龙骨、石膏龙骨等；龙骨间距依板面尺寸常为400mm*400mm、500mm*500mm、100mm*100mm或在稍大一点，然后再将穿孔的刚性壁、龙骨、穿孔薄板之间围合成密闭的空腔就组成了穿孔共振吸声结构。穿孔的薄板板材种类有很多，例如木胶合板、硬质纤维板、塑料板，而石膏板、水泥压力板、钢板、铝板等更具有良好的防火性能。
在考虑美观及防火上我们选择采用穿孔铝板来作为墙面的吸低频的材料，而在吸高频上采用多孔吸声材料——岩棉作为代表、穿孔铝板选择不同的穿孔率，厚度，依次为2％、7％穿孔率厚度2.5mm和15％穿孔率厚度3mm，孔直径8mm，龙骨尺寸40mm*20mm*1.5mm。岩棉厚度100mm，容重120kg/m3，长宽尺寸1000mm*1000mm。两种材料通过不同的组合进行试验。检测出最适合的材料组合。
（二）分组实验
混响室条件：总体积143立方米；实验室内部构造：内部两面墙体平直无变化，另外两面墙体做弧面造型，天花才用球面体，是实验室有更好的声反射，时声场的声音更加均匀；实验设备：Nor121环境噪声分析仪；荷兰产12面体扬声器。
八组实验过程：第一组先测空场时的吸声系数，在实验室中取四个收声点位，每个点位测量三次，最后取得平均值，再测3000mm*4000mm*100mm岩棉铺地时的吸声系数，依然每个收声点位测量三次取其平均值。
（三）实验结果
根据八组不同材料及实验得出两个结论，其一相同材料和结构在一定范围内距离墙面越远吸低频效果越好。其二在其他条件一致的情况下，不添加多孔吸声材料的穿孔铝板穿孔率越小吸低频的效果越差。最后根据八组实验曲线图得出第四组和第五组混合使用效果最佳即穿孔率7％空100mm和穿孔率15％空100mm配合使用。
四、设计结果
通过实验得出侧墙结构的吸声系数，以及其他使用的材料及结构的吸声系数，计算体育馆主馆设计的混响时间：预计T60/拟达到T60=2.68/2.52、1.99/2.31、1.94/2.10、1.89/2.10、2.23/2.10、1.79/1.89。考虑到由于现场的音响设备的声音不够，在测量时测量师告知最终数据会有一点偏差，但控制在合理范围内，而得出通过实验计算而做的体育馆主馆声学设计是能满足艺术与技术规范的良好结合的。
结论：现如今大多数体育馆使用功能越来越丰富和多元化，这正是决定其建筑形式多元化的重要因素，并且由于材料、技术和建筑的不断更新和发展，从而促进了体育馆的多元性、多样性的发展进程。并跟着世界的发展而与时俱进，各种新奇的材料、形式和非单纯线性的形态也逐渐成为流行要素，这将对声学设计的挑战也越来越大。体育馆建筑声学受这些因素的影响，也必将呈现出异彩纷呈的发展趋势。
参考文献：
[1] 於秀，杨玉琦，王红卫. 特大型多用途体育馆声学设计实践[D]. 广州：华南理工大学建筑学院，2019.
[2] 康玉成. 实用建筑吸声设计技术[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2007.
[3] 中华人民共和国建设部.中华人民共和国国家体育总局.JGJ 31-2017. 体育建筑设计规范[S]. 北京，2017.
周耀，李万婷
沈阳建筑大学，辽宁省沈阳市，110168
作者简介：李万婷（1996.10），女，汉族，籍贯：湖北荆州，沈阳建筑大学大学设计艺术学院学院，18级在读研究生，硕士学位，专业：环境艺术设计，研究方向：室内设计