基于EA SE的大跨度桁梁場館擴聲系統施工方案比選

洪苑乾，李金生，劉坦,吳善農

（中建三局智能技術有限公司,武漢 430074）

基于EA SE的大跨度桁梁場館擴聲系統施工方案比選

洪苑乾，李金生，劉坦,吳善農

（中建三局智能技術有限公司,武漢 430074）

在大跨度桁梁的大型場館建設施工過程中，為保證場館擴聲系統的效果，需要對大跨度桁梁場館揚聲系統方案進行對比分析。論文以荊州體育中心項目為載體，采用EA SE對場館擴聲系統揚聲器安裝方案進行模擬分析，根據場館實際對擴聲系統施工方案進行具體對比，確定最終實施方案，降本增效，提高效率，滿足大型場館擴聲系統需求。

擴聲系統;大跨度桁梁;EA SE;聲壓級;聲場

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.09.018

1 引言

大型場館建筑作為大型展會、會議、運動比賽、文體活動等功能的載體，一直以來都是作為城市的名片，給人留以深刻的印象。現代場館會展建筑在設計上追求流線造型或曲面造型，同時在建筑材料上大面積使用玻璃幕墻和各種表現現代主義的鋼筋混凝土構造以及金屬板材等吸聲系數低的室內材質。現代場館展廳在設計上對大空間、大跨度的追求，使得場館在施工和設備配置上存在諸多聲學問題。在超大型場館中如何有效控制由于場館大面積的鋼材及玻璃幕墻的運用、聲音超長自由程、過長混響時間等引起的音質缺陷，是當前大型場館在設計和施工過程中需要研究的，以保證1個清晰交流的空間。

2 工程概況

荊州市文化體育中心規劃用地29.6hm2，總建筑面積5.4×104m2。整個中心規劃為“三館”合一形式。其總體規劃包含了1個6 000人規模的體育館，1600座的綜合性體育館及1000座的高檔次游泳館。項目由中南建筑設計院設計，設計方案結合現狀地形和建筑布局，周圍設置了6000m2的疏散廣場及1130個停車泊位，配置用于休閑的生態綠地，價值柔軟、輕盈的流動型屋頂設計，營造了主題突出、環境和諧的建筑效果。

為了保證工程同時滿足體育競技、體育教學、體育娛樂、體育鍛煉和公共演出等活動之用，在充分利用場館優勢的前提下，以中心建筑為核心創造1個體育主題公園，讓其擁有更自由而舒適的活動空間和清晰優美的視聽環境。因此，在建設過程中，除了預留足夠的接口供各種類型流動演出擴聲設備使用之外，同時還要對現場聲場環境進行測試，優選擴聲設備放置方案，保證在活動期間擁有足夠的聲壓級和分布均勻的聲場，工程效果圖如圖1所示。

圖1 荊州市文化體育中心工程效果圖

3 擴聲系統建設方案比選

3.1 擴聲方案選擇

在大型場館和展廳中，為體育活動和群眾集會服務的擴聲系統只是諸多設備系統中的1個必要配套項目。擴聲系統的建設應力求達到服務區內聽聞良好、設備系統穩定可靠、操作方便，并盡可能地節約投資，但是擴聲揚聲器布置的方式卻是擴聲系統成敗的關鍵因素之一。通常大型場館供聲方案有如下2種：

1）集中供聲（點聲源供聲）

優點：可有效減小聲源間的干擾，音質清晰、視聽方向一致、聽感自然、聲場均勻。

缺點：聲能損失較大，不適宜空間較低的房間和狹長的房間，集中式供聲系統的揚聲器吊掛高度不應低于8～10m，否則聲場不易均勻。

2）分散式供聲

適用于狹長房間、高度較低的房間、混響時間較長的房間或隧道擴聲系統。

優點：聲場均勻，聲能損失少。

缺點：視聽不一致，聲源之間干擾大，尤其是在兩個聲源覆蓋的交叉重疊區音質差。

“集中式”和“分散式”供聲應用于廳堂擴聲建設已經很長時間，而對于體育場館，目前國內外比較流行的是“單線為主，分散補聲”方案。即在場館中央或某個適當位置設置“音箱陣”作為主音箱，而在觀眾席中再分散設置補聲音箱，從而較易達到同時滿足最大聲壓級和聲場不均勻度2個主要指標。

3.2 擴聲方案模擬分析

根據場館建設情況和場館設計要求的不同，供聲方案也會有所不同。采用聲場分析軟件——EASE4.3對實體體育中心進行三維模型建立，對兩種方案進行音響效果模擬，以確認設計的合理性。

1）分散式揚聲器布置聲場模擬

分散式揚聲器布置聲場模擬主要是將場館揚聲器分散布置開來，根據場館現場實際條件、場館大小要求以及所選用揚聲器工作覆蓋范圍，利用EASE建立場館三維立體模型，按照符合最大人流密度的分布規律，進行0.7m×0.7m的聽音面網格設置，確定建聲環境的各項保證參數指標，計算揚聲器數量，從而確定揚聲器布置位置，進行分散式揚聲器聲場模擬分析，體育場館四視模型圖如圖2（左）所示。

在設置揚聲器的施工過程中，根據場館實體作用體積和揚聲器工作區域范圍來確定場館揚聲器的數量為42個大功率揚聲器。按照分散式模式，揚聲器主要放置在頂棚馬道旁邊。分散式模式下125Hz/250Hz直達聲場模擬分析、語音輔音清晰度模擬損失比、語音清晰度模擬結果如圖2（右）所示。

圖2 體育場館四視模型圖(左)和分散式模式下直達聲場模擬分析、語音輔音清晰度模擬損失比、語音清晰度模擬圖

從圖2(右)可知，按照場館實際情況，采用分散式揚聲器布置方式，利用EASE進行聲場模擬分析，大部分聽音區域直達聲都在106～108dB的范圍之內，占總聽音面的87.6%以上。語音輔音清晰度損失百分比在（0，7）之內，說明損失率可忽略不計。靠近場館外圍區域的直達聲場聲壓級小于106dB，占12.4%。根據JGJ 18—2010和GB50526—2010以及JGJ/T 131—2011等相關規范要求，得出滿足應備聲壓級83dB以上，并留有充分余量。

2）集中式揚聲器布置聲場模擬

集中式揚聲器布置主要是在場館中心設置揚聲器矩陣，并在周邊分散布置補音音箱的方式。體育場館三維模型視圖如圖3（左）所示，其模擬方式采用同分散式布置的方法進行，不再贅述。集中音箱矩陣模式下125/250Hz直達聲場模擬分析、語音輔音清晰度模擬損失比、語音清晰度模擬結果如圖3（右）所示。

圖3 體育場館三維模型視圖（左）和集中模式直達聲場模擬分析、語音輔音清晰度模擬損失比、語音清晰度模擬圖

由圖3(右)可知，利用EASE進行聲場模擬分析，大部分聽音區域直達聲都在108～110dB的范圍之內，占總聽音面的77.6%以上。語音輔音清晰度損失百分比在（0，7）之內，說明損失率可忽略不計。靠近場館外圍區域的直達聲場聲壓級小于107dB，占22.4%。根據JGJ 18—2010和GB 50526—2010以及JGJ/T 131—2011等相關規范要求，得出滿足應備聲壓級83dB以上，并留有充分余量，保證使用效果。

4 結果對比分析

采用EASE模擬分析可知，不管場館采用分散式還是集中式揚聲器布置，都能滿足現場使用要求，但是降低施工難度、節約成本、減輕勞動強度、方便運營等是在建設過程中要進行分析的又一個環節。

4.1 方案優化對比

分散式揚聲器根據場館實際情況一般安裝在場館上空檢修馬道邊上，一是方便安裝施工，二是方便后期的維護。通過EASE對分散式揚聲器聲場的模擬，揚聲器擴聲只能覆蓋外圍靠墻邊的觀眾，同時由于揚聲器的工作面積小，使用的數量就相對較多，聲源點位多，聲音的漫反射也會多。

為了達到降低成本，將揚聲器的安裝位置向場地中央移動，以增加揚聲器的覆蓋面積，可以有效減少揚聲器的數量，降低系統成本。但揚聲器向場地中央移動后，遠離了頂棚馬道的位置，增加了安裝施工難度，同時施工周期也比較長。

相反，采用線陣列集中式揚聲器安裝方式，將集中式揚聲器吊裝在頂棚鋼結構網架下。由于揚聲器全部集中在一起吊裝，揚聲器集中的質量均集中在鋼結構網架上，這對鋼結構網架承重是一個考驗，所以工藝稍顯復雜。通過頂棚鋼結構承重測試試驗，大型場館跨梁能有效承重2T左右的揚聲器，滿足要求。

4.2 施工狀況對比

根據場館實際施工條件對場館揚聲器進行設備、施工成本，施工難易程度和調試的難易程度比較，其比較結果如表1所示。

表1 大型場館擴聲系統實施方案對比分析表（易＜較難＜難）

從表1中可知，集中式揚聲器吊裝方案性價比較高，安裝、調試難度中等，具有較高的可行性。

5 結語

大型場館建設施工過程中，場館擴聲系統的建設主要圍繞著是否擁有足夠的聲壓級和分布均勻的聲場兩個主要問題進行。在建設過程中，從場館的實際情況出發，配合場館擴聲系統揚聲器的選型、系統揚聲器的布局等對揚聲器安裝方案實施模擬分析，要求在活動進行時，場館聲壓級和聲場分布等都需達到規范要求。根據建設施工的實際情況，通過對方案的模擬和對比分析，確定場館擴聲系統的具體施工方案，有利于場館建設施工安裝，降本增效，滿足大型場館對擴聲系統的要求。

【1】JGJ 218—2010展館建筑設計規程[S].

【2】GB 50116—2013火災自動報警系統設計規范[S].

【3】GB 50526—2010公共廣播系統工程技術規范[S].

【4】胡國祥.大型展廳聲場特點及語言清晰度研究[D].廣州：華南理工大學，2012.

【5】楊濤.會展建筑的聲學設計[D].濟南：山東建筑大學，2006.

【6】JGJ/T131—2011體育場館聲學設計及測量規程[S].

The Sound Reinforcement System Construction Scheme Selection of Large Span Truss Venues Base on the EASE

HONGYuan-qian,LIJin-sheng,LIU Tan,WUShan-nong
（China Building Third Construction Bureau Intelligent Engineering Co.Ltd.,Wuhan 430074，China）

Inorder to ensure the effect ofthe stadiumPAsystemin the large span trussgirder oflarge venuesconstruction process,it needstosimulate the comparative analysis of the large span truss girderof stadium speaker system scheme.This article takes the project of Jingzhousports center as the carrier，and uses EAS E to simulate and analyze the installation scheme of loudspeaker installation in the stadium.Accordingtothecomparisonoftheactualvenue construction scheme ofPAsystem, and to determine the final implementation ofthe program,reducetheefficiencyandimproveefficiency.

PA system;thelargespantrussgirder;EASE;soundpressurelevel;soundfield

TU712;TU721.1

A

1007-9467（2016）09-0077-03

2016-03-16

洪苑乾（1987～），男，湖北武漢人，工程師，從事智能建筑設計和施工管理研究，（電子信箱）hongyuanqian1987@163.com。