浅谈建筑师如何选用体育场馆室内声学材料

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随着全民健身运动的推广，全国各地均在进行不同程度的体育场馆新建、改建、扩建工程呢过，体育建筑设计也在进入更深入的专业化设计领域，达到了一个前所未有的高度，受到极大的关注。本文基于体育场馆的空间特点，简要介绍一些体育场馆内部常用声学材料的特点及使用。

" _2 }' J* C% f/ R    体育建筑是一类高度综合的大型公共建筑。北京2008年奥运后过后，体育建筑逐渐发展成为综合新技术、新材料、新工艺、新设备的全新建筑，从一方面代表了一个国家的建筑设计、管理、施工、材料加工、技术等多方面的综合技术水平，例如国家体育场、国家游泳中心等一批奥运场馆的建设正是在这一发展趋势下诞生的杰出作品。
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3 m* O3 j! z9 U! W$ S* L   对于各方面技术要求均较高的体育场馆，其内部的声学设计也是不可忽视的重要方面，从外部的环境噪声（交通、施工、风声、雨声等）整治、控制到内部的声环境设计，从建筑声学到电气扩声系统的综合设计，从混响时间控制到语音清晰度控制，体育馆内部声学设计涉及到与建筑设计、电气设计、结构设计、室内装饰设计、室内装饰材料选择、防火、耐候、环保、造价等多方面进行协调设计的工作，在此仅对声学材料的选择进行简要的探讨。

5 r: ?9 T: d  j    首先，各类体育场馆内部环境不尽相同，例如游泳馆，由于室内温、湿度均较大，工况比较恶劣，对于材料的要求较高；普通的综合性体育馆，室内环境较好，要求较低；第二，由于各场馆建筑造型不同，结构不同，场馆内部的建筑界面不同，材料的选择就会不同。例如，国家游泳中心的内部界面均未大量的ETFE气枕，可供安装吸音材料的界面非常有限，同时新型、轻盈的钢结构又不允许较大容量材料的常规安装，那么，声学设计、材料选择、节点设计就面临较多难题；第三，各类体育馆根据等级不同、座位数不同、内部消防设施配备不同，其内部各界面装饰材料的燃烧性能等级也不完全相同；第四，各场馆投资、施工周期等客观条件不同，间接限定了材料的选择范围。

) P9 f( R/ l* x% E    对于声学设计，室内建筑声环境的综合计算是很重要的。这其中包括外部噪声控制，外围护结构隔声指标控制、计算，室内最佳混响时间确定，室内背景噪声指标控制，吸音材料吸声系数的选择等多方面。合理的建筑声环境控制，可以为电气扩声系统提供良好的设计基础条件，节约设备投资，保证最佳的语音清晰度。
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    普通最常见的生写错了包括吸声帘幕、木质穿孔吸音板、矿棉吸音板、穿孔石膏板、岩棉、玻璃棉等。吸声帘幕、木质穿孔吸音板等材料安装比较简单、标准化，常用于影剧院、音乐厅、体育馆、保龄球馆、会议中心、报告厅、多功能厅、展厅、法庭、演播厅、影视厅、候机（车）厅、医院、学校、电子计算机房、美术馆、宾馆、图书馆等公共建筑的室内吊顶和内墙装饰，以改善音质质量，提高语音清晰度。一方面这类材料表观剧院较好的装饰作用，面层表现力比较灵活、多变，选择性比较大。另一方面重量较轻：矿棉板、穿孔石膏板多用于普通办公室用房，安装、检修方便；岩棉、玻璃棉类材料多用于隐蔽部位加强吸声效果，是一种低价的、高性能的、应用比较广泛的吸声辅助材料，如用于石膏板隔墙内部、穿孔板背后等。
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$ O/ \# p9 q, h( \2 G   木质穿孔吸音板是一种并联的玄姆霍兹共振吸声体，由一系列彼此等距的槽条组成，在槽条的背后开单位直径或双直径孔，确保声音由穿过模板的传播路径，通过改变槽条的宽度、圆孔的深度、单孔或双孔的直径以及吸音板背后空腔的深度和容积，就可以在不同的频段上取得不同的吸音效果，有效控制声波的反射与扩散，消除杂波与噪音。主要材料为中密度纤维板，面层有三聚氰胺、真木皮、喷漆等，面层形式有窄条型、宽条型、马赛克型、孔型等多种形式，底面采用防火吸音布。这种产品具有材质轻、不变形、强度高、造型美观、色泽幽雅、装饰效果好、立体感强、组装简便等特点，燃烧等级可达到B1级。穿孔率可根据需要进行调整，常见的有5%、8%、7%、12%等，板后需与墙面间根据需要留出2cm-5cm的空腔，吸音板背后还可附加30mm-50mm厚玻璃棉，提高吸声系数。

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吸声阻燃织物，目前也是一种比较新型的吸声材料，燃烧性能等级为B1级，具有阻燃、体轻、耐擦洗、防霉、防尘、透气、吸声等性能。这种材料既具有高性能的吸声功能又具有较好的装饰效果，同时可以按照室内声学计算结果要求的吸声频率选用轻质、重质、超重质等重量在300g/m2—900g/m2左右，同时也可以作为吸声体的表面饰物。
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    木丝吸音板（图1）采用天然木纤维和其他矿物质混合压制而成。由于在生产过程中将木纤维与矿物质（如硅酸盐水泥、菱镁粉）混合后进行高温高压处理，既保持了木材原有的良好机械性能，又削弱了化学反应对其造成的不良影响，使木丝吸音板具有耐久性、稳定性和抗机械损伤（可以应用于各种球类体育馆室内）的特性。材料表面及内部形成了众多的空腔吸收声波，保证了材料良好的吸音性能。同时该材料还具有隔热、防火（B1级）、防潮、防冻等特性。由于材料生产进行了一系列矿化处理，可以长期在高湿度情况下（如游泳馆）使用，不产生霉变。由于材料采用木纤维，表现力非常丰富，外表面可以非常容易地喷涂各种颜色和图案，增强了装饰效果，可用作建筑物高档装修墙面及吊顶。

; I% T7 q5 B1 _- }   体育场馆设计风格比较明快，室内人数较多，尤其是对于内部材料的燃烧性能等级控制较严格，普通的木制材料、帘幕等很难满足多方面的设计要求，普通的岩棉、玻璃棉由于需要配合面层材料组合使用，设计上受到了较多限制。目前，比较常用的多为微穿孔铝板、微穿孔蜂窝铝板等金属材料配合玻璃棉组合使用。
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   由于铝板加工简便，可以根据室内声学设计，进行不同的穿孔率设计，通过控制穿孔孔径、孔距、板厚、背后的玻璃面厚度等，可以在一定的范围内控制组合结构的吸音系数，即达到设计效果，又能合理控制造价。

3 W! _" C1 z7 f; \- X6 |8 u- S    由于微穿孔吸音铝板各层构造均为不燃材料，材料总体的燃烧性能等级为A级，面层材料美观，经久耐用，造价相对较低，吸声系数一般在0.8以上，目前在各类场馆内比较常用。出于环保的需要，目前在使用玻璃棉类产品作为吸声材料使用时，为减少絮状玻璃棉的脱落，对人体呼吸道产生的不利影响，均要求采用微穿孔PVC膜或无纺布包装后，进行使用，同时包装后还具有防潮功能，可用于游泳馆等室内环境。
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   在上述构造的基础上，为提高吸声系数，出现了微穿孔蜂窝铝板。铝蜂窝穿孔吸音板的构造结构为穿孔模板与穿孔背板，依靠结构胶粘剂与铝蜂窝芯直接粘接成铝蜂窝夹层结构，蜂窝芯与面板及背板间不允许加贴其它材料。由于蜂窝铝板内的蜂窝芯分隔成众多的封闭小室，阻止了空气流动，使声波受到阻碍，提高了吸声系数（可达到0.9以上），同时提高了板材自身强度，使单块板材的尺寸可以做到更大，进一步加大了设计自由度，但同时由于用材大量增加，也大大提高了造价，故在非特殊情况，很少使用。
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  l. ]7 G5 a: h% D2 @    除了上述两种常用材料外，还有一些目前市场上比较新型的产品。如K-1吸声喷涂、微穿孔吸音膜、三聚氰胺树脂泡沫、玻璃纤维吸音板等。
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    吸声喷涂多位纤维材料与粘合剂处理而成，目前市场上有可回收天然植物纤维产品、无机超微纤维棉等产品。由专业人员采用专业喷涂设备，现场施工，因此可以完全适用于任何建筑底层表面造型，形成整体的密闭层。材料很容易粘接到钢材、混凝土、铝材、玻璃、木材、石材、玻璃钢、硬质塑料等材料的表面上。这种材料具有防火（燃烧性能等级A级）、保温、隔热、吸音、隔音、抗冷凝等特性。材料经特殊喷涂工艺施工后，其内部纤维交织在一起，形成具有一定强度和韧性的复杂的立体网络结构，从而延长声波在其内部的传播路径和时间，今儿增加了因声波纤维在其内部的传播路径和时间，今儿增加了因声波纤维振动而引发的声能向机械能转换的时间，使遇到纤维涂层的声波能量衰减。这种材料的降噪、吸声系数随厚度增加升高，降噪系数多大于0.75。

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& C8 M( U* h* ?$ i. V* U% h   玻璃纤维吸音板也是目前市场上的一种新型产品，一种由玻璃纤维棉片叠压并与玻璃纤维棉结构芯体采用不含甲醛的粘合剂粘合构成，边缘需具有生产线在线粘合的包边，面层为通过无毒、无害的环保粘合剂粘接灰色聚酯无纺布，通常处理成白色或灰色板材；另外还有采用高密度玻璃面纤维基材，经压缩成型，面层为特殊涂料处理。此种材料吸声系数不小于0.85，单独使用或与金属龙骨配合使用时燃烧性能等级为A级，重量轻（容重约为1.3kg/m3—3kg/m3），安装简便（类似矿棉板），具有平板、跌级、暗插等多种安装方式等，面层材料颜色多变。同时该材料具有防潮、卫生等方面的优势。