大跨度高空场馆扩声系统施工技术1工程概况荆州市文化体育中心规划用地29.6公顷，总建筑面积约为3.36万M ²（地上2.52万M ²,地下0.11万M ²）。
整个中心规划为“三馆”合一形式，是一个集体育比赛，大型集会，专业会展，文艺会演，体育训练，健身休闲于一体的多功能的体育中心。
其总体规划包含了一个6000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。
设计方案结合现状地形和建筑布局，周围设置了6000平方米的疏散广场及1130个停车泊位，配置及体现休闲的生态绿地，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。
场馆功能主要为省运会开闭幕式和篮球、排球、羽毛球、乒乓球、体操、举重、武术等体育竞赛和训练，兼顾集会、演出和展会等。
屋顶最高点标高30.5米。
屋顶为钢网架结构，网架下弦标高为26米，工程效果图如图1所示。
2施工难点分析2.1施工难点分析对于大型场馆扩声系统施工而言，其主要的难点有：①屋顶最高点标高为30.5米，为钢网架结构，网架下弦标高为26米，场馆桁架跨度为8米，施工净空高度大，桁梁跨度宽，不易施工；②质量大，方案选择困难，根据整个场馆需求进行计算，扩声系统需要的扩音器重大2吨，在跨度宽的桁梁上安装可能会引起大的挠度变形；③焊接量大，根据安装方案和深化设计可知，单场馆线性阵列全频扬声器56只，扩声系统安装焊接工作量不仅大，同时在高空作业，给施工进度和质量带来了很大的难度；④扩声系统施工对现场条件要求高，而多作业工种同时存在，给安装施工带来了困难。
2.2施工方案选择受施工工期和施工现场条件的限制，为保证场馆扩音系统施工能够按照计划顺利高质量的完工，施工方案采用了集中式吊装扬声器安装方案，同时在相应区域增设补声音箱，以满足整个场馆在举行大型活动时拥有足够的声压级和分布均匀的声场。
该方案是利用30*30*4mm角钢焊接梯状支架，将桥架在地面固定好之后，利用定滑轮和电葫芦将其吊至高空，支架两端采用抱箍式固定于桁架，另外在檩条和支架之间利用通丝吊杆固定，防止支架及桥架晃动，图2为音箱吊架平面图。
然后采用高曼FM360操作平台，如图3所示，将音箱矩阵安装在支架上。
图2 音箱吊架平面图图3高曼FM360操作平台2.3扬声器安装设置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两种：①集中供声（点声源供声），其优点是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；而缺点是声能损失较大，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，集中供声系统方案如图4所示。
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。
其优点为声场均匀，声能损失少；而缺点为视听不一致，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。
根据国外就流行的做法是“单线为主，分散补声”的方案，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，以满足功能要求，分散式供声系统方案如图5所示。
图4集中供声系统图5分散供声系统2.4施工流程根据施工方案，其具体施工流程为：①技术准备，主要是对施工图纸和现场条件的测算和考核，以及在施工中使用到的设备的选定；②图纸深化设计，跟据场馆扩声系统的相关技术参数，对扬声器安装方案进行优化，采用EASE4.3专业软件进行声学模拟测试分析，并根据场馆测试分析的实际效果进行三维模型建立，然后验证，并将分析测试结果和方案进行报批；③图纸方案论证，将深化的图纸和测试分析结果组织专家进行论证；④脚手架选择与安装，根据施工进度安排和施工质量，成本的综合考虑，采用高曼FM360操作平台代替脚手架进行场馆扩声系统安装，无需退场，省时省力高效；⑤钢架吊挂点施工，根据音箱矩阵的吊挂要求对吊挂点进行施工，并要求吊挂点与水平钢梁之间夹角不能大于45°，并在主桁架设计焊接的部分，均要提前顶撑主桁架杆件，以卸去其负载；⑥音箱施工，主要是对音箱吊架和音箱整体进行吊装施工。
3施工关键技术3.1高空桥架施工在距离地面26米的高空需装设水平桥架，用于音箱线缆布放，由于该桥架须横跨两根桁架（间距8米），且安装高度较高，必须用到高空作业平台方可施工。
为解决高空桥架固定问题，利用30*30*4mm角钢焊接梯状支架，将桥架在地面固定好之后，利用定滑轮和电葫芦将其吊至高空，支架两端采用抱箍形式固定于桁架，另外在檩条和支架之间利用通丝吊杆固定，防止支架及桥架晃动。
高曼FM360高空作业平台车在此高度下，最大载重量为200Kg，可满足两人进行施工。
3.2吊装方案模拟测试分析根据场馆建设情况和场馆设计要求的不同，扩音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。
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；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声音箱的方式。
其模拟方式采用同分散式布置的方法进行，不再赘述。
其中分散式模式下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6（左）所示；集中音箱矩阵模式下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6（右）所示。
图6不同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（说明：图中小黑点代表扬声器）由上图可知，分散式模式下大部分听音区域直达声都在106dB-110dB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%。
集中式大部分听音区域直达声都在108dB-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JGJ18-2010和GB50526-2010以及JGJ/T131-2011等相关规范要求得出满足应备声压级83dB以上，并留用充分余量，保证使用效果。
在实际施工过程中，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进行比较，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）Tab.1 Large venues sound system implementation plan comparative analysis 方案设备成本施工成本施工难度调试难度维护难度分散式扬声器布置n元n*15%元易易易方案（马道周边）分散式扬声器优化n*80%元n*25%元难难难布置方案（移位）集中式扬声器吊装n*82%元n*20%元较难较难较难方案从表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。
3.3钢架吊挂点施工为保证吊挂点的应有功能，要求钢丝绳吊装点与水平钢梁间形成的夹角不应超过45°，如图7所示。
钢丝绳在钢管桁架上弦平面的节点处缠绕固定（非焊接）,钢丝绳应通过垫板与桁架弦杆接触；避免破坏钢梁的防腐层，钢丝绳头采用锁扣紧固。
经载荷计算，钢索为直径8㎜的防锈包塑钢索，其中钢索头由专用工具冲压成型，如图8所示。
所有钢丝绳吊装点必需在钢梁的节点处，严禁在钢管中间段上吊挂；另外，在上弦杆节点处有主檩条的支座板与钢丝绳相冲突，应在支座劲板上钻孔，让钢丝绳从孔中穿过。
所有主桁架杆件涉及焊接，需提前采取顶撑主桁架杆件的做法，卸去其负载。
图7 钢索吊装示意图图8钢索实物图3.4音箱吊架施工音箱吊架采用六个挂载点，使用六台电动卷扬机使音箱吊架在26米的高空到地面之间进行升降。
每台电动卷扬机使用四根钢索采用倒三角锥型与主桁架杆的吊装点连接，以保证牢靠稳固，如图9所示。
电动卷扬机采用倒挂式安装，即将电动卷扬机的钩锁部分安装在屋顶部上端，固定锁死；将电动卷扬机的电动装置部分倒悬于下方，当其通电工作时，将自身沿锁链拉上拉下。
图9 吊装点连接示意图图10音箱吊架平面图当电动卷扬机吊挂拉上高空后，调整锁链的长度，保证锁链长度能从挂载点能降到地面上方一米左右，然后将电动卷扬机的冲顶保护锁死。
调整六台电动卷扬机锁链的长度一致，确保电动卷扬机升降的一致性。
吊架拼接在现场进行，吊架的零配件经过检验合格后，按照产品说明书进行拼装，并且验收合格后在电动卷扬机下挂装，使用水平仪调平吊架，最后将电动卷扬机的限位器调整到位，完成吊架的安装，如图10所示。
在集中式供声方案中，由于音箱吊架将在地面到25米高处的空间上下移动，音频线缆需要有26米的长度，当音箱吊架位于最上方时，需要用收线框将其归拢收纳，如图11所示。
收线框下底向上拱起，便于线缆顺序收入框内，收线框安装在线缆的垂直正下方，使得线缆能不偏不倚的落到收线框中，其最终吊装施工图如图12所示。
图11线缆收纳图图12音箱架吊装施工图3.5音箱矩阵挂装施工音箱矩阵挂装过程中采用六台电动葫芦，其中四台用于承重吊挂，两台用于保护吊挂。
施工过程中采用志华WT-1型电动葫芦，其额定起重量1t，额定起升高度25m，可满足现场需求。
安装时，使用高空作业平台车将定滑轮固定在电动葫芦的安装位置上方，将电动葫芦吊至安装高度，然后施工人员在高空作业平台车内靠近桁架及电动葫芦，将电动葫芦依次吊装于桁架上，为保证桁架的挂载负荷及扬声器组的安装高度在同一水平面，在吊装过程中必须严格测量并控制各钢丝绳与钢梁之间的夹角和钢丝绳长度。
在现场将各扬声器组吊装于已制作好的铝合金音箱吊架之上，然后用安装成功的六组电动葫芦将吊架及扬声器组吊至安装高度，所有音响组净重 1.8T,外加吊篮及钢丝绳，总重量2.3T左右，由于重量较大且吊装高度高，在吊装过程中6组电动葫芦必须同步起吊且上升速率保持一致，尽量保持在吊装过程中扬声器组出现倾斜、摆动现象。
场馆安装扩声系统要在“长混响”条件下确保实现语言清晰度客观指标，同时还要保证音乐重放的丰满度与清晰度，因此要求低频指向性好、承受功率大，故在网架下安装两组PHD LA-8*8线阵列扬声器组（单组重158.4kg）、四组PHD LA-8*10线阵列扬声器组（单组重198kg）及四组PHD R*15全频扬声器（单组重18kg），其中线阵列扬声器组利用铝合金吊篮固定、组合。