声学设计：北京工业大学体育馆声学处理

dianlun

一、概况
" Y' `4 V) ~3 D, w6 X    北京工业大学体育馆（2008年北京奥运会羽毛球和艺术体操比赛馆）建筑面积24383平方米，总座位7508个。作为2008年奥运会羽毛球和艺术体操比赛馆，奥运会后将作为北工大多功能文体活动中心和国家羽毛球队训练基地。同时，该馆将向社会开放，成为北京市东南区的群众运动健身中心。
0 I/ A/ a, @) l$ B3 B    北工大体育馆比赛厅平面形状为圆形，端部切成平行。场地尺寸40米X70米,主看台、北京工业大学体育馆的看台分为三个圈层：
9 o7 k) T& \! x2 G& H第一圈是内圈为活动看台。
第二圈层是从首排到4.77米标高层的固定座位；
第三圈层是楼座。
  C- g5 V" X4 L2 r( N$ x5 M, E  q    本工程屋面采用空间拱架结构、高2.5米 ,拱架架下弦离地高度为24.05米。
) L; f3 P. G* y- X4 e二、声学设计要求
    北京工业大学体育馆在奥运比赛时由于要承担艺术体操的比赛，主要音质设计目标要求按照国家有关规范确定:
( _5 n  ~0 J: X- m: O2.1 中频最佳混响时间
    根据我国编制的JGJ/T131-2000 “体育馆声学设计及测量规范”标准的规定,当体育馆比赛大厅体积为>80000m3 时,合适的混响时间为1.5s～1.9s。考虑到多功能用途的奥运会羽毛球比赛馆的具体条件,设计确定其中频最佳混响时间为:
(满场) T60 = 1.8 ±0.1s ( f = 500Hz～1kHz)
8 v% ]5 g6 K6 e) I4 m4 ]+ ^% `(空场) T60 = 2.1 ±0.1s
3 d  ?% [% n  i: L5 g. c2.2 混响时间频率特性
    根据体育馆多功能用途的要求,设计建议的奥运会羽毛球比赛馆混响特性如表1所示:
# _/ g. j$ m" r
2.3馆内声场分布及传声增益
* p9 ~' L' q; j7 L    比赛大厅观众席扩声系统的扩声特性指标达JGJ/T 131-2000规定的一级标准；声场分布：中心频率为1000Hz、4000Hz(1/3倍频程带宽)时，大部分区域不均匀度不大于8dB；传声增益：125～4000Hz平均不小于-10dB比赛场地扩声系统的扩声特性指标可与观众席同级或降低一级（不含流动式返送系统的扩声特性）。
& K2 [" N6 \9 ^, Q# @/ V2.4馆内无回声及颤动回声等声学缺陷。
  i6 |5 F% V) g5 V' u- X4 r三、建声设计计算
    奥运会羽毛球比赛馆建声设计计算主要包括以下几方面内容:
8 a; R, g% L# o(1) 比赛大厅总体积及总表面积的计算
主要计算结果如下:
馆内总表面积为: S总= 17577m2 (其中网架天花面积为7007m2)
* z1 q4 S3 F( Y9 A馆内总体积为: V 总= 121800m3 (其中包括网架空间内体积13660m3)
2 Y- }+ w+ c- f7 y- b8 Z单人容积值为: V 总/n = 16.7m3/ 人。
(2) 看台吸声量估算
1 y/ o5 P! `6 `! ?- Z6 J    看台面积为:3952m2 ,空、满场馆内看台吸声量计算结果如表2 所示:
- _+ l% p6 R4 ^' i
[注]表中吸声系数及吸声量均以每平方米观众席面积计。
(3) 馆内建筑总需吸声量的计算

*注：不包括空气吸声。
" I1 ^) }! r5 H+ i(4) 馆内满场混响时间的计算
    根据建声设计方案,表4为馆内满场混响时间的计算结果(按80％计算):
. h+ ?& \# |: R/ e- u( \4 U
    由表4设计计算结果可见,在125Hz～4kHz 的频率范围内,设计计算所得的满场馆内混响特性同设计要求值基本相符。详细计算见附一。
四、 声设计仿真
' z8 l* ]# }3 q    采用建筑声学仿真软件对该羽毛球比赛馆进行计算机仿真，仿真采用无指向性声源，其功率为80dB，声源位置如图中所示。仿真结果见图1～6。
& j; e: P2 b3 e) ?6 P. Q+ P附件一

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说明：
! y9 o0 R4 U1 f; Z+ F" ^. ~0 P    表中除特别注明者外尺寸均以毫米计，具体声学构造、尺寸（包括板厚、空腔厚度、龙骨间距、穿孔板的孔径、穿孔率等技术参数）待建筑声学深化设计时确定。
# l# f- V$ T- v附件二：声学吸声结构大样
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五、综述
; z) w8 C9 q; I    北工大体育馆为达到设定技术指标，所需不同频率的总吸声量约为7100m2～7780 m2吸声单位(不含空气吸声)，现建筑条件应增加的总吸声量为5350 m2～5780m2吸声单位。根据计算，在原有建筑结构基础上增加8365m2吸声面积，其中在网架钢板天花上喷涂一层1.5英寸厚100Kg/ m3的K-13植物纤维吸声材料，5100m2吸声面积，在墙面增加三种不同形式的吸声板，共计3265 m2吸声面积。建设造价约400万元，平均造价约500元/ m2。

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