1 多功能体育馆设计的主要特点和相关标准[2,3]

与只用于训练和比赛的“纯”体育馆相比，多功能体育馆设计有两个主要特点：一是需要考虑增加演出模式的舞台布局和音响、灯光系统设备的配置；二是扩声、灯光特别是建声的设计指标要有所提高。例如：对于商业运营的中型以上多功能体育馆，由于一般商演活动的音响、灯光设备是由主办方以租赁方式另行配置，故体育馆重点做好基础的建筑声学设计，同时按照体育比赛模式和标准设计灯光和音响。至于演出舞台的设计，由于商演舞台有着多种多样的模式，如单面、双面、三面甚至四面舞台，因此体育馆本身无需设置固定舞台，但需要重视有关配电、承重和安装条件等内容的设计（本文从略）。

至于由政府投资公益性的以及大、中、小学校或企事业单位自建的中小型体育馆，建议增设会议和演出专用的舞台（讲台），并设计成固定结构。固定结构的舞台相较于流动舞台的优点是，结构牢固、安全可靠、维护管理方便；同时因配备演出和会议模式的音响和灯光等基础设施，会议和演出效果良好；使用时无需花时间和费用去搭台和增加设备，经验证明，这一点对提高场地使用率也起到非常重要的作用。

关于设计标准的定位。多功能体育馆的扩声、灯光系统特别是建声标准应适当参照有演出功能的多用途厅堂的相关标准设计，各项指标比“纯”体育馆的要求有所提高。如前所述，体育馆举办营业性演唱会等较大型活动时，所需的音响和灯光设备要求较高，往往是在本馆原有设备的基础上另外增加租赁设备，但建筑声学效果则难以改变。经验证明，建声效果的优劣，是吸引各类商演活动的重要因素，已成为多功能体育馆提高使用率和赛后运营的社会效益和经济效益的重要条件。

下面分别讨论多功能体育馆在建筑声学、扩声系统和照明系统设计的主要特点和相关标准。

1.1 建筑声学设计的特点及参考的相关标准

传统的“纯”体育馆声学设计重点是保证观众能听清楚现场解说和赛事信息，加上演奏国歌和开场、散场乐曲等。而对于多功能体育馆，由于突出了文艺演出的功能，建议适当参考剧场或多用途厅堂的建筑声学标准进行设计。

1.1.1 设计指标

JGJ/T 131—2012《体育场馆声学设计及测量规程》给出了比赛大厅不同容积500 Hz~ 1 000 Hz满场混响时间范围，GB/T 50356—2005《剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范》给出了剧场、多用途厅堂（会堂、报告厅和多用途礼堂）不同容积500 Hz～1000 Hz时满场合适混响时间范围。

对于演出音响效果要求较高的营业性多功能体育馆，建议混响时间指标最好能达到“剧场”的各项要求。对于数量庞大的学校和企事业单位的中小型多功能体育馆，建议其混响时间指标适当参考多用途厅堂的要求。

1.1.2 多功能体育馆改善建声效果的常用措施

在棚顶滿铺平面吸声天花板。这种方法大量用于剧场、礼堂和屋顶为平面的体育馆，效果很好。但对于弧形拱顶或采用透光屋顶的体育馆，会破坏原来的建筑风格和采光功能，不可取。
顺着拱顶网架安装条形吸声体（吸声条）。这方法曾用于广州体育馆和济源市体育馆（参见图7）等，视觉效果甚佳，但价格昂贵，吸声效果并不十分理想。

图7 网架安装吸声条

向拱顶喷涂吸声浆体。这方法曾用于广州中山纪念堂的舞台后墙和侧台墙面，效果尚可。但由于施工工艺的原因（例如喷涂的厚度不易准确控制），难以准确控制混响时间，适用于某些小范围局部处理，而较少用于大面积特别是要求精确的混响设计。

图8 鋪开的吸声帘

图9 收拢的吸声帘

玻璃窗设置吸声窗帘，大面积墙面做吸声处理。这方法效果良好，但由于吸声的面积较小，只能起辅助作用。
近年较常见的做法是采用事先设计有一定造型并经过测试的空间吸声体（预制件），顺着网架的形状吊挂于棚顶，可以达到比较良好且较精确的吸声效果。这个方案不会过分影响建筑风格，如果对空间吸声体的造型和色彩适当组合搭配，还会有一定的美化效果（参见图10）。需要强调的是，这一点是JGJ/T 131—2012《体育场馆声学设计及测量规程》2.3.1条明确提出的要求：“体育馆比赛大厅的上空应设置吸声材料或吸声构造”。

图10 安徽明光市体育馆吸声体与装饰的整体设计

1.2 扩声系统设计的特点及其相关标准

1.2.1 设计指标的选定

GB/T 28049—2011《厅堂、体育场馆扩声系统设计规范》中规定了文艺演出类、多用途类厅堂和体育馆的扩声系统特性指标。在三种应用场景的特性指标中，文艺演出类扩声系统各项声学特性指标最高。而由于体育比赛时人声沸腾，因此，体育馆（一级）最大声压级指标要高于多用途厅堂（一级）的最大声压级指标，但传输频率特性、传声增益和系统噪声等则要求较低。

对于演出音响效果要求较高的多功能体育馆，建议扩声系统设计指标在条件容许的情况下尽量参照“文艺演出类”的要求。对于数量庞大的学校和企事业单位的中小型多功能体育馆，建议扩声系统设计指标适当参考多用途厅堂的一级或二级要求。

1.2.2 扬声器的布局

“纯”体育馆的“比赛扩声系统”，应参照体育馆类的一级或二级指标设计，扬声器的传统布局通常有分散、集中以及集中与分散结合等方式。近年最流行的是参照NBA蓝球馆的模式，集中式与分散式相结合，集中部分是将扬声器吊挂于赛场区中央的顶部，与各方向观众区接近于等距离，以便于获得较好的声场均匀度，避免产生有害反射声。其主要优点是观众的视觉与听觉声像一致。但集中式布局对于远端的听众，清晰度有所降低，故必须增加分散部分的扬声器，提供近场供声，所有扬声器必须设置分区开关，以便根据观众的上座率和分布区域，关闭没有观众区域的扬声器，以减少激发空座区的混响声能，提高场馆的声音清晰度。

对于设有固定舞台的多功能体育馆，由于具备文艺演出功能，应设置“演出扩声系统”，除重点考虑其重放的音质之外，还必须对扬声器布局的声像定位与视觉效果的一致性给予充分重视，即声音应当从舞台上演员（或发言者）的方位发出，避免从观众的头顶甚至背后（分散式布局）发声，给人以“七嘴八舌”的不自然感觉。

因此，其扬声器布局应适当参照剧场的规范，在舞台口顶部设置主扬声器、在舞台两侧设置拉声像扬声器、在台口附近设置舞台返送（监听）扬声器等。如受资金的制约，最低限度的要求也必须在舞台口两侧设置主扬声器。

扬声器可以暗装（参见图11），也可以明装吊挂（参见图12）。

图11 古镇体育馆扬声器的安装

图12 上海体育馆（安德烈演唱会）扬声器的安装

对容积较小，且对音响效果要求不是特别高的多功能体育馆，只配置演出扩声兼作比赛扩声即可。而对容积较大或对音响效果要求较高的多功能体育馆，建议分别配置演出扩声和比赛扩声两个系统。在演出或开会时，比赛扩声还可以起到一定的补声功能。需要强调的是，对两个系统音量比例的调控，应避免比赛扩声的音量过高而出现喧宾夺主、声像定位紊乱的不良效果。

1.2.3 照明系统设计的特点及相关标准

多功能体育馆的照明系统包含两个区域：比赛场地照明和舞台区照明，前者执行JGJ 153—2016《体育场馆照明设计及检测标淮》，后者执行JGJ/57—2000《剧场建筑设计规范》以及广电部GY 5045—2006《电视演播室灯光系统设计规范》。

图13示某大学多功能体育馆的灯具布局，棚顶分别有固定吊装的体育比赛和训练照明用的金卤灯具，以及用电动升降灯杆吊挂的会议、演出照明用的舞台灯具（面光灯）。

图13 多功能体育馆的灯具布局

按照JGJ/57—2000《剧场建筑设计规范》要求，舞台区应设置面光、耳光（图14）、顶光、侧光（图15）等。在灯具的配置方面突出会议的特点，同时又具备文艺演出的功能，如受资金的制约，最低限度的要求也必须设置面光和顶光。会议和演出舞台特别强调面光的设置，自舞台正前方的面光吊杆（或面光桥）以45°～50°投向舞台。满足各类会议、文艺演出以及拍摄电视和实况转播要求的照明指标：参考广电部GY 5045—2006〈电视演播室灯光系统设计规范〉，照度不低于2 000 lx，色温3 050 k±150 k，显色指数不小于85。随着摄影设备的指标提高，照度标准可适当降低到1 500 lx。另外，如按高清电视的拍摄标准要求，显色指数则提高到90。

图14 面光、耳光布局

图15 顶光、侧光布局

对于不设固定舞台的营业性大中型体育馆，各类演出活动一般都是由承办方临时搭建灯光系统，体育馆只需做好配电、承重和安装条件等内容设计即可。

2 多功能体育馆设计实例

2.1 古镇体育馆建声、扩声和灯光系统设计[2-6]

中山市古镇体育馆是中山市每年举办“国际灯饰博览会”的主场馆，是古镇开展政治、经济、学术、文化体育活动和对外交往的重要场所，也是展示地区精神面貌、文化品位乃至经济实力的窗口。其功能既要满足各类体育比赛和群众性体育活动的要求，同时又能满足大、中型会议、科技文化交流以及综合性的专业文艺演出与群众性文艺活动的需要。体育馆比赛大厅内有效容积64 950 m³，室内总表面积10 840 m²，满场观众2 530人，每座所占有效容积为25.67 m³。

2.1.1 建筑声学设计方案

建筑声学设计按照GB/T 50356—2005《剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范》的多用途厅堂指标设计。整个天花除保留部分采光带外，全部作强吸声处理，采用经过测试的弹性吸声板（预制件），顺着网架的形状吊挂于棚顶（见图16）。观众厅后墙、侧墙和比赛场地的侧墙均安装宽频阻燃装饰定型带空腔穿孔吸声板。舞台后墙及侧墙均安装穿孔吸声板。

图16 比赛大厅顶棚及吊挂系统

舞台对面墙面：使用50 mm厚钦艺装饰穿孔吸声板（芯材和1 mm厚穿孔铝板饰面均为A级不燃）做吸声/扩散体装修。一楼墙面为平面安装，后空腔为200mm 。二楼2.5m以下为平面安装，后空腔为100 mm；二楼2.5 m以上为（长边1.2 m、短边0.6 m）安装立体三角形墙面（拱高250 mm、左右对称）。

围栏墙面（70 ㎡）：使用50 mm厚钦艺弧面穿孔吸声板做吸声扩散体（圆弧长1.2 m、拱高200 mm）安装，后空腔为100 mm。

两侧弧形墙面：使用50 mm厚钦艺装饰穿孔吸声板，平面安装，后空腔为200 mm。

侧墙上柱面（150㎡）：使用50 mm厚钦艺弧面穿孔吸声板。

比赛池两侧墙面（120㎡）：使用50 mm厚钦艺装饰穿孔吸声板，平面安装，后空腔为200 mm。

馆内2扇大门（35㎡）改造成隔声门，隔声量≥30 dB(A)。

棚顶：用50 mm厚钦艺弧面弹性吸声板和穿孔铝塑板复合而成，芯材和饰面（3 mm厚穿孔铝塑板）均为A级不燃。

改造后空场混响时间达到的指标见表1。馆内舞台对面墙面无回声，背景噪声限值：NR≤40；比赛池墙面无颤动回声。

2.1.2 扩声系统设计方案

本节只讨论古镇体育馆（属中小型多功能体育馆）固定演出模式扩声系统设计。

扩声系统设计指标按照GB/T 28049—2011《厅堂、体育馆扩声系统设计规范》多用途类二级指标。扬声器系统布局参见图17，采用左、中、右三组JBL VS3215-9三分频主扩扬声器；舞台顶部的中置扬声器组包括3只JBL VS3215带有中高音大型号筒的全频扬声器和1只JBL 4638超低音扬声器；舞台两侧各设置JBL VS3215和SRX4725，以及4只乐富豪双18英寸超低扬声器（利用原有设备）；舞台前沿配置4只JBL AM6215/64两分频返送扬声器；观众席顶部的马道吊挂6只JBL AM6215/64两分频扬声器，将直达声直接复盖观众席，尽量减少反射声的不良影响。系统以1台Soundcraft SPIRIT8调音台为中心；处理设备包括2台一体化数字处理器DBX 480、1台DBX260，以及1台智能化的会议传声器自动混音台；功率放大器有Crown MT3600、Crown MT2400、Crown MT1200等。

图17 扬声器系统立面布局图

工程竣工后实测各项电声指标，全部达到设计目标。

2.1.3 照明系统设计方案

古镇体育馆的照明设计包括比赛场地照明和舞台区照明两个系统。

（1）比赛场地照明系统[3,7]

本馆比赛场地照明按照JGJ153——2016《体育场馆照明设计及检测标准》中对篮球、排球场地的照明标准值的Ⅲ级（专业比赛）指标设计。

灯具布局及型号选择见图18（篮球场平面及灯具布局图），共设置1 500 W MZ金属卤化物灯具12台（图18中的D01~D12）作为比赛场地的基础照明，另设置1 500 W石英卤钨灯具4台（图18中的E1和E4）作为出口区的辅助照明（本案例为早期设计，尚未推广LED灯具）。安装高度均为18 m。应用灯具照明设计的专用软件分别对清洁模式
（Cleaning）、专业比赛模式（Pro.Competition）、专业训练模式（Pro.Training）、娱乐模式（Entertainment）和出口区域（Egress）进行照度分析。以专业比赛模式为例，开启全部12台1 500 W MZ灯具，照度分析结果见图19《专业比赛模式点照度分布》及表2《专业比赛模式照度统计》。

图18 篮球场平面及灯具布局图

图19 专业比赛模式点照度分布

古镇体育馆赛场各项指标均达到设计目标，而并未达到电视转播国家、国际比赛以上的照明标准值要求。作为镇一级的体育馆，从节省投资以及长期运营的的角度，证明该设计是一个切合实际的优选方案。

（2）舞台区照明系统（固定舞台）[3,4]

舞台区照明系统设计按照JGJ/ 57—2000《剧场建筑设计规范》的要求，设置面光、顶光、耳光、侧光、天幕光、流动光等；考虑到电视拍摄和实况转播的需要，其照度、色温和显色性等指标按照GY5045—2006《电视演播室灯光系统设计规范》的要求。

舞台灯光平面布局图如图20所示。面光由24支2 000 W影视回光灯和聚光灯组成，光束自舞台正前方的电动吊架上以45°投向舞台。耳光分别由4支回光灯和4支聚光灯组成，装于台口两侧交叉投向舞台，能增强舞台道具、布景和人物的立体感。顶光设置由舞台口向后延伸布置，选用24支2 000 W聚光灯，用于补充舞台中、后部的艺术效果。逆光用24支2 000 W回光灯，布置在舞台中后部，确保舞台的立体效果。在天幕前舞台上部吊杆设12支1 250 W天幕灯，俯射天幕，作背景及天空布景照明。

图20 舞台灯光平面布局图

灯光控制，150路数字调光台，并配以全数字硅柜12套（每套12路×4 kW）。

吊挂设备，舞台上空网架位置设固定吊杆４道；舞台前方上空的网架上配置长18 m的铝合金面光吊架一组，用３台电动葫芦升降；加上长6 m的铝合金左、右耳光架各一组，各用2台电动葫芦吊挂升降。采用电动升降吊杆的方案是为了便于对灯具进行必要的角度调整或维护修理（例如换灯泡）。一般学校的中小型多功能体育馆，考虑日常管理，也可以不设电动升降吊杆，采用固定的面光和耳光的灯具吊杆，但需在棚顶增设有扶手栏杆的维护马道，便于对灯具进行必要的角度调整或维护修理。实践经验证明，学校单位不宜采用移动不便且欠安全的移动式电动升降维修梯。

2.2 广州国际体育演艺中心建声和扩声系统设计[8,9]

广州国际体育演艺中心场馆总建筑面积12万平方米，定位主要是满足NBA篮球比赛及文艺表演。为2010年广州亚运会兴建的体育馆，按照NBA（美国篮球职业联盟）制订的标准设有18 000个观众席，从设计定位开始即打出“广州国际体育演艺中心”的品牌，在建声、扩声及灯光系统设计和坐位布局上作了精心的策划。场馆的满场混响时间（500 Hz~1 kHz）控制到1.7 s左右，125 Hz~4 kHz混响时间频率特性曲线趋于平直。以这个比较优越的演出环境作为基础，带来了强大的商演吸引力。从举办2010年度NBA中国赛和第16届亚运会等众多体育赛事开始（图3），十年来举办了湖南卫视、江苏卫视跨年演唱会，郎朗独奏音乐会，雅尼乐队音乐会以及海内外二十多场众多歌星演唱会（图4）、车展和新车发布会（图5）。

图3 广州国际体育演艺中心体育比赛

图4 刘德华世界巡回演唱会

图5 车展和新车发布会

2.2.1 建筑声学设计方案

2.2.1.1 建声初始条件分析

该馆比赛大厅呈椭圆形，厅内最大高度42.39 m，有效体积约为331 021 m³，内表总面积约38154.62㎡（无活动看台时），相应观众席位有18 000人，每座容积比约18.4 m³，体积界面比为8.58，场内平均自由程为34.7 m。其建声设计在控制调整混响时间的同时，重点考虑消除回声和长延迟反射声，为扩声系统创造一个良好的建声环境。

2.2.1.2 建声设计依据及指标

执行中华人民共和国行业标准JGJ/T131—2000《体育馆声学设计及测量规程》，并参照NBA的蓝球场国际标准设计，设计指标如下。

比赛大厅混响时间：中频500 Hz ~ 000 Hz，满场混响时间为1.9 s；其他频率与中频满场混响时间见表3；

声场均匀度≤±4 dB；

频率响应均匀度≤±4 dB；

背景噪声限值：比赛大厅NR-35或40 dBA

2.2.1.3 建声设计主要措施

屋盖内外两层构造，外层保温，内层吸声；屋面内侧的护面为金属穿孔板，内层铺设宽频吸声材料。
在屋架的下弦平面悬挂空间吸声体，如图21所示。

图21 广州国际体育演艺中心内景吸声体的位置

馆内墙、场地四周墙、一层观众席后墙和二层观众席后墙等均安装宽频带吸声结构，该结构由不同空腔的铝穿孔板吸声结构和高密度装饰吸声板组合成。

屋架上下弦之间四周墙体贴木丝板或高密度吸声板。

马道平台下吊挂空间吸声体。

比赛场地为架空木地板结构。

观众席挑台栏板做成向下倾斜30°，外侧采用铝穿孔吸声结构。

比赛场地四周可伸缩座席的后墙进行普通声学装修。

2.2.2 扩声系统设计方案

2.2.2.1 设计依据及目标

扩声设计指标和要求参照JGJ／T131—2000《体育馆声学设计及测量规程》中一级扩声特性指标和NBA场馆扩声指标要求，两者中选取高的技术数据作为系统设计指标。

最高持续声级不低于105 dB。

声场不均匀度应为全频带±2 dB和1倍频段2000 Hz ±2 dB。

同一信号源、多个扬声器同时覆盖区域，在任何座位听到的直达声级要比晚到其超过10 ms的信号声级高至少10 dB。

语音清晰度实现不超过10% Alcons、不低于CIS 0.87或0.75的STI。

传声增益， 125Hz~4000Hz平均不小于-10 dB，没有明显声反馈。

频率响应特性以125 Hz~4 000 Hz平均声压级为0 dB，在此频带内容许±4 dB的变化（1/3倍频程测量）；63 Hz~125 Hz和4 000 Hz~8 000 Hz的容许变化范围满足传输频率特性一级。

扩声系统无明显噪声。

场地扩声系统与紧急广播系统共享，场地扩声系统需预留与紧急广播系统一定的无缝衔接，并达到紧急广播系统所需的相关标准。

2.2.2.2 扬声器系统布局及扩声系统

扬声器系统布局以集中式为主，结合分散式，如图22所示。主扩扬声器6组全频加低频的线阵列扬声器组，均匀固定悬挂（电动升降）于中央记分牌外围、正上方顶棚弦下，覆盖观众席区（参见图21）；1组辅助扬声器位于记分牌下面覆盖比赛场地，最低点高于地面15 m以上。合计共装设双12英寸全频线阵列扬声器72只，双15英寸超低频扬声器24只。另外，在外圈马道上加装15英寸全频扬声器24只，作为观众后区的近场供声。

图22 扬声器布局

整个扩声系统是基于数字音频处理（DSP）系统设计，采用以太网传输架构的CobraNet技术（当年Dante尚未推广），全点双工双向传输，远距离传输主干线均采用光纤。所有扬声器设置了分区开关，以便根据观众的上座率和分布区域，关闭那些没有观众区域的扬声器，以减少过多的激发空座区的混响声能，提高场馆的声音清晰度。