基于EA SE的大跨度桁梁场馆扩声系统施工方案比选

洪苑乾，李金生，刘坦,吴善农

（中建三局智能技术有限公司,武汉 430074）

基于EA SE的大跨度桁梁场馆扩声系统施工方案比选

洪苑乾，李金生，刘坦,吴善农

（中建三局智能技术有限公司,武汉 430074）

在大跨度桁梁的大型场馆建设施工过程中，为保证场馆扩声系统的效果，需要对大跨度桁梁场馆扬声系统方案进行对比分析。论文以荆州体育中心项目为载体，采用EA SE对场馆扩声系统扬声器安装方案进行模拟分析，根据场馆实际对扩声系统施工方案进行具体对比，确定最终实施方案，降本增效，提高效率，满足大型场馆扩声系统需求。

扩声系统;大跨度桁梁;EA SE;声压级;声场

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

1 引言

大型场馆建筑作为大型展会、会议、运动比赛、文体活动等功能的载体，一直以来都是作为城市的名片，给人留以深刻的印象。现代场馆会展建筑在设计上追求流线造型或曲面造型，同时在建筑材料上大面积使用玻璃幕墙和各种表现现代主义的钢筋混凝土构造以及金属板材等吸声系数低的室内材质。现代场馆展厅在设计上对大空间、大跨度的追求，使得场馆在施工和设备配置上存在诸多声学问题。在超大型场馆中如何有效控制由于场馆大面积的钢材及玻璃幕墙的运用、声音超长自由程、过长混响时间等引起的音质缺陷，是当前大型场馆在设计和施工过程中需要研究的，以保证1个清晰交流的空间。

2 工程概况

荆州市文化体育中心规划用地29.6hm2，总建筑面积5.4×104m2。整个中心规划为“三馆”合一形式。其总体规划包含了1个6 000人规模的体育馆，1600座的综合性体育馆及1000座的高档次游泳馆。项目由中南建筑设计院设计，设计方案结合现状地形和建筑布局，周围设置了6000m2的疏散广场及1130个停车泊位，配置用于休闲的生态绿地，价值柔软、轻盈的流动型屋顶设计，营造了主题突出、环境和谐的建筑效果。

为了保证工程同时满足体育竞技、体育教学、体育娱乐、体育锻炼和公共演出等活动之用，在充分利用场馆优势的前提下，以中心建筑为核心创造1个体育主题公园，让其拥有更自由而舒适的活动空间和清晰优美的视听环境。因此，在建设过程中，除了预留足够的接口供各种类型流动演出扩声设备使用之外，同时还要对现场声场环境进行测试，优选扩声设备放置方案，保证在活动期间拥有足够的声压级和分布均匀的声场，工程效果图如图1所示。

图1 荆州市文化体育中心工程效果图

3 扩声系统建设方案比选

3.1 扩声方案选择

在大型场馆和展厅中，为体育活动和群众集会服务的扩声系统只是诸多设备系统中的1个必要配套项目。扩声系统的建设应力求达到服务区内听闻良好、设备系统稳定可靠、操作方便，并尽可能地节约投资，但是扩声扬声器布置的方式却是扩声系统成败的关键因素之一。通常大型场馆供声方案有如下2种：

1）集中供声（点声源供声）

优点：可有效减小声源间的干扰，音质清晰、视听方向一致、听感自然、声场均匀。

缺点：声能损失较大，不适宜空间较低的房间和狭长的房间，集中式供声系统的扬声器吊挂高度不应低于8～10m，否则声场不易均匀。

2）分散式供声

适用于狭长房间、高度较低的房间、混响时间较长的房间或隧道扩声系统。

优点：声场均匀，声能损失少。

缺点：视听不一致，声源之间干扰大，尤其是在两个声源覆盖的交叉重叠区音质差。

“集中式”和“分散式”供声应用于厅堂扩声建设已经很长时间，而对于体育场馆，目前国内外比较流行的是“单线为主，分散补声”方案。即在场馆中央或某个适当位置设置“音箱阵”作为主音箱，而在观众席中再分散设置补声音箱，从而较易达到同时满足最大声压级和声场不均匀度2个主要指标。

3.2 扩声方案模拟分析

根据场馆建设情况和场馆设计要求的不同，供声方案也会有所不同。采用声场分析软件——EASE4.3对实体体育中心进行三维模型建立，对两种方案进行音响效果模拟，以确认设计的合理性。

1）分散式扬声器布置声场模拟

分散式扬声器布置声场模拟主要是将场馆扬声器分散布置开来，根据场馆现场实际条件、场馆大小要求以及所选用扬声器工作覆盖范围，利用EASE建立场馆三维立体模型，按照符合最大人流密度的分布规律，进行0.7m×0.7m的听音面网格设置，确定建声环境的各项保证参数指标，计算扬声器数量，从而确定扬声器布置位置，进行分散式扬声器声场模拟分析，体育场馆四视模型图如图2（左）所示。

在设置扬声器的施工过程中，根据场馆实体作用体积和扬声器工作区域范围来确定场馆扬声器的数量为42个大功率扬声器。按照分散式模式，扬声器主要放置在顶棚马道旁边。分散式模式下125Hz/250Hz直达声场模拟分析、语音辅音清晰度模拟损失比、语音清晰度模拟结果如图2（右）所示。

图2 体育场馆四视模型图(左)和分散式模式下直达声场模拟分析、语音辅音清晰度模拟损失比、语音清晰度模拟图

从图2(右)可知，按照场馆实际情况，采用分散式扬声器布置方式，利用EASE进行声场模拟分析，大部分听音区域直达声都在106～108dB的范围之内，占总听音面的87.6%以上。语音辅音清晰度损失百分比在（0，7）之内，说明损失率可忽略不计。靠近场馆外围区域的直达声场声压级小于106dB，占12.4%。根据JGJ 18—2010和GB50526—2010以及JGJ/T 131—2011等相关规范要求，得出满足应备声压级83dB以上，并留有充分余量。

2）集中式扬声器布置声场模拟

集中式扬声器布置主要是在场馆中心设置扬声器矩阵，并在周边分散布置补音音箱的方式。体育场馆三维模型视图如图3（左）所示，其模拟方式采用同分散式布置的方法进行，不再赘述。集中音箱矩阵模式下125/250Hz直达声场模拟分析、语音辅音清晰度模拟损失比、语音清晰度模拟结果如图3（右）所示。

图3 体育场馆三维模型视图（左）和集中模式直达声场模拟分析、语音辅音清晰度模拟损失比、语音清晰度模拟图

由图3(右)可知，利用EASE进行声场模拟分析，大部分听音区域直达声都在108～110dB的范围之内，占总听音面的77.6%以上。语音辅音清晰度损失百分比在（0，7）之内，说明损失率可忽略不计。靠近场馆外围区域的直达声场声压级小于107dB，占22.4%。根据JGJ 18—2010和GB 50526—2010以及JGJ/T 131—2011等相关规范要求，得出满足应备声压级83dB以上，并留有充分余量，保证使用效果。

4 结果对比分析

采用EASE模拟分析可知，不管场馆采用分散式还是集中式扬声器布置，都能满足现场使用要求，但是降低施工难度、节约成本、减轻劳动强度、方便运营等是在建设过程中要进行分析的又一个环节。

4.1 方案优化对比

分散式扬声器根据场馆实际情况一般安装在场馆上空检修马道边上，一是方便安装施工，二是方便后期的维护。通过EASE对分散式扬声器声场的模拟，扬声器扩声只能覆盖外围靠墙边的观众，同时由于扬声器的工作面积小，使用的数量就相对较多，声源点位多，声音的漫反射也会多。

为了达到降低成本，将扬声器的安装位置向场地中央移动，以增加扬声器的覆盖面积，可以有效减少扬声器的数量，降低系统成本。但扬声器向场地中央移动后，远离了顶棚马道的位置，增加了安装施工难度，同时施工周期也比较长。

相反，采用线阵列集中式扬声器安装方式，将集中式扬声器吊装在顶棚钢结构网架下。由于扬声器全部集中在一起吊装，扬声器集中的质量均集中在钢结构网架上，这对钢结构网架承重是一个考验，所以工艺稍显复杂。通过顶棚钢结构承重测试试验，大型场馆跨梁能有效承重2T左右的扬声器，满足要求。

4.2 施工状况对比

根据场馆实际施工条件对场馆扬声器进行设备、施工成本，施工难易程度和调试的难易程度比较，其比较结果如表1所示。

表1 大型场馆扩声系统实施方案对比分析表（易＜较难＜难）

从表1中可知，集中式扬声器吊装方案性价比较高，安装、调试难度中等，具有较高的可行性。

5 结语

大型场馆建设施工过程中，场馆扩声系统的建设主要围绕着是否拥有足够的声压级和分布均匀的声场两个主要问题进行。在建设过程中，从场馆的实际情况出发，配合场馆扩声系统扬声器的选型、系统扬声器的布局等对扬声器安装方案实施模拟分析，要求在活动进行时，场馆声压级和声场分布等都需达到规范要求。根据建设施工的实际情况，通过对方案的模拟和对比分析，确定场馆扩声系统的具体施工方案，有利于场馆建设施工安装，降本增效，满足大型场馆对扩声系统的要求。

【1】JGJ 218—2010展馆建筑设计规程[S].

【2】GB 50116—2013火灾自动报警系统设计规范[S].

【3】GB 50526—2010公共广播系统工程技术规范[S].

【4】胡国祥.大型展厅声场特点及语言清晰度研究[D].广州：华南理工大学，2012.

【5】杨涛.会展建筑的声学设计[D].济南：山东建筑大学，2006.

【6】JGJ/T131—2011体育场馆声学设计及测量规程[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，湖北武汉人，工程师，从事智能建筑设计和施工管理研究，（电子信箱）hongyuanqian1987@163.com。