晉江市第二體育中心建筑聲學設計

栗 瀚，武舒韻

（北京市建筑設計研究院有限公司，北京 100045）

晉江市第二體育中心，坐落于晉江市陳埭鎮，建筑面積約200 000 m2，是2020年第18屆世界中學生運動會的主場館。體育中心主要由體育館、游泳館和訓練館組成。

1 體育館

體育館作為第18屆世界中學生運動會開閉幕式場館，建筑面積64 000 m2，最多可容納15 000名觀眾（包括活動座席），滿足NBA標準籃球賽事要求，可承辦排球、羽毛球、乒乓球、體操等國際單項職業賽事，兼具文藝表演、集會、展覽等多功能用途。體育館外景見圖1。

圖1 體育館外景（圖片來源：洪旗拍攝）

體育館比賽場地平面呈矩形，觀眾席為環繞布置，比賽大廳總長度約124 m，總寬度寬約107 m；比賽場地未布置活動座椅時長約73 m，寬約54 m。屋頂為拱形，比賽場距屋頂最高處的高度約為41 m，距網架下弦的高度約為32 m。比賽大廳有效容積約為335 600 m3，每座容積為25.7 m3/座。體育館平面圖和剖面圖見圖2。

圖2 體育館平剖面圖（圖片來源：項目建筑圖紙）

1.1 聲學設計指標

根據使用功能和室內容積，混響時間在中頻（500 Hz～1000 Hz）時，比賽大廳的滿場混響時間T60（s）應小于2.0 s（T60＜2.0 s）。背景噪聲限值要求比賽大廳無人使用且空調運行達到使用工況時，其噪聲值應不高于噪聲評價曲線NR-35要求。大廳內不得出現明顯的音質缺陷（回聲、顫動回聲和聲聚焦等）。

1.2 設計方案

根據體育館設計的總體要求（裝修效果、吸聲性能和投資限額等）選擇和配置吸聲結構，所用吸聲材料（或結構）在滿足吸聲要求的同時，應具有良好的裝修效果，符合防火、耐久、環保、輕質、價廉和便于施工等要求。體育館頂部的吸聲結構應結合屋頂的隔聲要求，設計復合結構，實現加強圍護結構的隔聲性能，同時滿足吸聲要求。用于控制混響時間的吸聲材料（或結構）應同時兼顧到消除音質缺陷和減低館內的噪聲。

1.3 吸聲材料（結構）的選用和配置

1.3.1 屋面

由于屋面是體育館中最大的界面，其吸聲性能對整個體育館的混響時間控制有著至關重要的作用。因此，將整個屋面設計成強吸聲構造：屋面最下層為穿孔鋁板，孔徑應大于5 mm，穿孔率應大于20%。穿孔鋁板后設置離心玻璃棉板，厚度大于50 mm，容重為40～50 kg/m2。離心玻璃棉板后面留有大于150 mm的空氣層。

1.3.2 網架

體育館比賽大廳雖然體積巨大，但除頂部外可以安裝吸聲材料的位置卻很少，而本體育館比賽大廳的聲學要求又很高，所以僅依靠在比賽大廳本身的界面上布置吸聲材料難以達到聲學設計指標，因此在網架下弦懸掛了片式空間吸聲體，如圖3所示。

圖3 體育館內空間吸聲體布置情況（圖片來源：作者拍攝）

1.3.3 墻面

體育館比賽大廳可以布置吸聲材料的墻面主要是觀眾席最上排座椅以上到網架下弦之間的墻面，該墻面進行強吸聲處理。

1.3.4 觀眾席座椅

體育館觀眾席座椅采用吸聲量較大的全軟包座椅，如圖4所示。

圖4 體育館觀眾席座椅（圖片來源：作者拍攝）

1.4 建筑聲學現場測試

現場使用日本理音RION NL-52聲級計，采用中斷聲源法，聲源信號為粉紅噪聲信號，對體育館比賽大廳的混響時間進行測試。測試時現場為空場狀態，推算滿場混響時間值如表1所示，混響時間頻率響應曲線如圖5所示。

圖5 體育館混響時間頻率響應曲線（圖片來源：作者自繪）

表1 體育館 滿場混響時間值

經現場測試賽檢驗，體育館內語言清晰度較好，滿足設計使用要求。

2 游泳館

游泳館作為第18屆世界中學生運動會部分水上項目賽事場館，主要包括跳水池、比賽池、熱身池、戲水池及陸上訓練區，建筑面積27 000m2，最多可容納2000名觀眾，可承辦游泳、跳水、花樣游泳、水球等國際單項比賽，賽后可開放供大眾健身使用。游泳館外景見圖6。

圖6 游泳館外景（圖片來源：洪旗拍攝）

游泳館作為游泳、跳水、花樣游泳等水上項目的主要比賽場館，是體育中心的重要組成部分。游泳館除滿足各種國內國際大型水上項目的體育比賽外，還要求具備舉行水上文藝演出、群眾健身等活動的條件，對擴聲效果也有較高的要求。為了保證游泳館具有優質的擴聲效果，必須擁有良好的建聲條件，因此，游泳館的建聲設計是非常重要的。

游泳館平面呈矩形，觀眾席布置在場地兩側，比賽大廳總長度約109 m，寬約69 m，比賽場長約109 m，寬約46 m，比賽場地內布置了一個標準游泳池和一個跳水池。游泳館的屋頂為拱形，比賽場距屋頂最高處的高度約為13 m，有效容積約為92 500 m3，容納約1 750名觀眾，每座容積為53 m3/座。游泳館平面圖和剖面圖見圖7。

圖7 游泳館平剖面圖（圖片來源：項目建筑圖紙）

2.1 建筑聲學設計指標

參考《體育建筑設計規范》JGJ 31-2003和《體育場館聲學設計及測量規程》JGJ/T 131-2012，并考慮游泳館的具體情況確定中頻（500 Hz～1 000 Hz）滿場混響時間小于2.5 s。比賽大廳在無人占用、空調運行達到使用工況時，噪聲限值應滿足噪聲評價曲線NR-40要求。且大廳內不得出現明顯的回聲、顫動回聲和聲聚焦等音質缺陷。

2.2 混響時間的控制準則和技術措施

由于游泳館內為高潮濕環境，所用吸聲材料（或結構）除滿足吸聲、裝修效果、防火、耐久、環保、輕質、價廉和便于施工等要求外，還必須具有防潮防腐、吸水性小、吸聲性能受濕度影響小等性能。

頂部的吸聲結構結合屋頂的隔聲要求，設計復合結構，既實現加強圍護結構的隔聲性能，又滿足吸聲要求。用于控制混響時間的吸聲材料（或結構）同時兼顧到消除音質缺陷和減低館內的噪聲作用。

2.3 吸聲材料（結構）的選用和配置

2.3.1 屋面

由于游泳館的屋面是整個比賽大廳中最大的界面，其吸聲性能對整個游泳館的混響時間控制有著至關重要的作用，因此，整個屋面應設計成強吸聲構造：屋面最下層為穿孔鋁板，孔徑應大于5 mm，穿孔率應大于20%。穿孔鋁板上方設置了拒水膜吸聲板，厚度大于50 mm，容重為32 kg/m2。拒水膜吸聲板后面有大于150 mm的空氣層。

2.3.2 網架

雖然游泳館比賽大廳體積巨大，但除頂棚外可以安裝吸聲材料的位置很少，而比賽大廳對聲學要求又很高，所以僅依靠在比賽大廳本身的界面上布置吸聲材料難以達到聲學設計指標，因此在網架下弦懸掛了片式空間吸聲體：吸聲體采用表面材料為A2級的阻燃吸聲織物，并利用高分子著色技術制作而成；選用具有節能吸聲功能的材料作為板芯。 空間吸聲體布置情況見圖8。

圖8 游泳館內空間吸聲體布置情況（圖片來源：作者拍攝）

2.3.3 墻面

游泳館的比賽大廳四周均有墻面，可以布置吸聲材料，墻面進行了強吸聲處理。鑒于游泳館的高潮濕環境的要求，墻面采用砂巖吸聲板，該吸聲材料除了具有良好的吸聲性能外，還同時具有良好的防潮和防火性能。

2.4 建筑聲學現場測試

現場使用日本理音RION NL-52聲級計，采用中斷聲源法，聲源信號為粉紅噪聲信號，對游泳館比賽大廳的混響時間進行測試。測試時現場為空場狀態，推算滿場混響時間值如表2所示，混響時間頻率響應曲線如圖9所示。

表2 游泳館滿場混響時間值

圖9 游泳館混響時間頻率響應曲線（圖片來源：作者自繪）

經現場測試賽檢驗，游泳館內語言清晰度較好，滿足設計使用要求。

3 訓練館建筑聲學設計

訓練館包含2處訓練場地，建筑面積共45 000 m2，可提供籃球、排球、羽毛球等賽事標準場地，可以滿足運動員比賽期間訓練需要，賽后將開放供大眾健身使用。訓練館外景見圖10。

圖10 訓練館外景（圖片來源：洪旗拍攝）

3.1 1#訓練館

1#訓練館長為60 m，寬為42 m，平均高度約16 m，有效容積約為38 500 m3，容納約1 500名觀眾，每座容積約為25 m3/座。1#訓練館主要用于文藝演出和體育比賽，座位可以靈活布置。

3.1.1 聲學設計指標

參考《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學設計規范》GB/T 50356-2005和《體育場館聲學設計及測量規程》JGJ/T 131-2012，并考慮訓練館的具體情況確定，中頻（500 Hz～1 000 Hz）滿場混響時間小于1.8 s。訓練館在無人占用、空調運行達到使用工況時，噪聲限值應滿足噪聲評價曲線NR-35要求。大廳內不得出現明顯的回聲、顫動回聲和聲聚焦等音質缺陷。

3.1.2 吸聲材料（結構）的選用和配置

（1）屋面

由于1#訓練館的屋面是整個訓練館中最大的界面，其吸聲性能對整個訓練館的混響時間控制有至關重要的作用。因此，整個屋面設計成強吸聲構造：屋面最下層為穿孔鋁板，孔徑應大于5 mm，穿孔率應大于20%。穿孔鋁板后應設置離心玻璃棉板，厚度大于50 mm，容重為40～50 kg/m2。離心玻璃棉板后面應有大于150 mm的空氣層。

（2）網架

由于1#訓練館要求有文藝演出的使用功能，對混響時間的控制有較嚴格的要求。1#訓練館本身體積較大，所以僅依靠在訓練館本身的界面上布置吸聲材料難以達到聲學設計指標，因此在網架下弦懸掛了片式空間吸聲體：吸聲體表面材料為A2級阻燃吸聲織物，并利用高分子著色技術制作而成；選用具有節能吸聲功能的材料作為板芯?？臻g吸聲體布置情況見圖11。

圖11 1#訓練館空間吸聲體布置情況（圖片來源：作者拍攝）

（3）墻面

1#訓練館墻面進行強吸聲處理，根據裝修效果的要求采用木質吸聲板吸聲構造。

3.1.3 建筑聲學現場測試

現場使用日本理音RION NL-52聲級計，采用中斷聲源法，聲源信號為粉紅噪聲信號，對1#訓練館大廳的混響時間進行測試。測試時現場為空場狀態，推算滿場混響時間值如表3所示，混響時間頻率響應曲線如圖12所示。

表3 1#訓練館 滿場混響時間值

圖12 1#訓練館混響時間頻率響應曲線（圖片來源：作者自繪）

經現場測試賽及日常運行使用檢驗，1#訓練館內語言清晰度較好，滿足設計使用要求。

3.2 2#訓練館

2#訓練館長為75 m，寬為42 m，平均高度約14.5 m，有效容積約為41 500 m3，容納約1 000名觀眾，每座容積約為41.5 m3/座。主要用于體育比賽和訓練。

3.2.1 聲學設計指標

參考《體育建筑設計規范》JGJ 31-2003和《體育場館聲學設計及測量規程》JGJ/T 131-2012，以及并考慮訓練館的具體情況確定：中頻（500 Hz～1 000 Hz）滿場混響時間小于2.2 s，在無人占用，空調運行達到使用工況時噪聲限值，應滿足噪聲評價曲線NR-40的要求。大廳內不得出現明顯的回聲、顫動回聲和聲聚焦等音質缺陷。

3.2.2 吸聲材料（結構）的選用和配置

（1）屋面

2#訓練館屋面是整個訓練館中面積最大的界面，其吸聲性能對整個訓練館的混響時間控制有至關重要的作用，因此，整個屋面做強吸聲構造：屋面最下層為穿孔鋁板，孔徑應大于5 mm，穿孔率應大于20%。穿孔鋁板后應設置離心玻璃棉板，厚度大于50 mm，容重為40～50 kg/m2。離心玻璃棉板后面應有大于150 mm的空氣層。

（2）網架

由于2#訓練館本身體積較大，所以僅依靠在訓練館本身的界面上布置吸聲材料難以達到聲學設計指標，因此在網架下弦懸掛了片式空間吸聲體：吸聲體表面材料為A2級阻燃吸聲織物，并利用高分子著色技術制作而成的；選用具有節能吸聲功能的材料作為板芯。

（3）墻面

2#訓練館墻面進行強吸聲處理，根據裝修效果的要求采用穿孔鋁板吸聲構造。

3.2.3 未進行建筑聲學現場測試的原因

在進行建筑聲學現場測試時，由于2#訓練館正在使用，并且在進行重新布置，短期內現場不具備檢測條件，故未進行檢測（后通過體育中心工作人員的反饋，2#訓練館語言清晰度較高，未發現存在聲缺陷）。

圖13 2#訓練館空間吸聲體布置情況（圖片來源：作者拍攝）

4 結語

經建成后使用及現場測試驗證，晉江市第二體育中心內各重要場館室內吸聲材料或構造布置充分，混響時間和語言清晰度滿足場館使用要求，建筑聲學設計達到了預期目標。

該項目的各館內使用了大量的設計合理的穿孔吸聲構造和空間吸聲體等吸聲材料，兼顧了室內整體裝修美觀和建筑聲學效果。由該工程實踐得出：對于室內運動館等大型空間，需要充分利用館內可利用的界面，合理布置不同類型的吸聲材料或構造。該體育中心的建筑聲學設計案例，可為未來建設類似運動場館提供一些參考和借鑒。

致謝：感謝洪旗（北京市建筑設計研究院有限公司）對現場測試提供的重要幫助和支持。