摘要：体育建筑作为体育运动比赛的主要场所，照明设计既要满足视觉效果，又要满足运动员、裁判员、电视转播以及体育相关项目的要求。鉴于垂直照度是照明设计中解决视觉效果的关键性问题之一，文章针对体育建筑照明设计中垂直照度设计的相关问题加以分析，希望对解决垂直照度设计问题有所参考作用。
关键词：体育建筑；照明设计；垂直照度
引言
在体育建筑照明设计中，设计师不仅要根据体育建筑水平照度的要求进行设计，还需要根据建筑条件、项目以及其他设计要求进行相应的垂直照度设计分析。垂直照度作为体育建筑中立体感视觉效果的重要前提条件，对项目比赛效果、观看效果以及运动员眼前的立体效果等都有着重要的影响。另外，随着电视体育节目现场转播技术的不断发展，体育建筑照明设计中的垂直照度设计必须满足电视转播的要求，一旦垂直照度不符合要求，电视现场比赛项目转播的效果只能被限制在全景摄取，无法将一些比赛项目中的精彩环节作为特写镜头摄取，直接影响到电视现场转播的效果。在体育建筑照明设计中，将主、辅摄像机方向垂直面上的照度定义为垂直照度。符合标准的垂直照度有利于运动员视觉效果的提高，增加动作速度、明辨运动方向，体育建筑照明对垂直照度的设计要求也在不断提高。
1体育建筑照明设计中垂直照度设计的标准要求
在体育建筑的照明设计中，设计师根据体育建筑规模等级、运动类型以及有无电视转播等具体情况，依据《建筑照明设计标准》、《体育建筑电气设计规范》和《体育场馆照明设计及检测标准》等一系列标准严格选取设计数据，促使体育场馆建筑照明设计中的垂直照度能够达到标准要求，满足预期的设计效果。各标准要求情况如下：
1.1 GB 50034-2013第4.2.1条对照度均匀度的规定：
在有电视转播要求的体育场馆，其比赛时场地照明应符合下列规定：比赛场地主摄像机方向的垂直照度最小值与最大值之比不应小于0.4；比赛场地主摄像机方向的垂直照度最小值与平均值之比不应小于0.6；比赛场地平均水平照度宜为平均垂直照度的0.75～2.0；观众席前排的垂直照度值不宜小于场地垂直照度的0.25。
1.2 JGJ 354-2014第8.2节：对有电视转播要求的体育舞蹈场地、健美、健美操场地、冰壶场地的垂直照度及其均匀度做出了要求。
1.3 JGJ 153-2016第4章照明标准：该章节对各种体育建筑的垂直照度做出了更加详尽的要求。第4.2及4.3节规定了室内外场地的主、辅摄像机对应的垂直照度及均匀度标准值。第4.4节规定了垂直照度均匀度梯度值、垂直照度最小值等相关要求。如：有电视转播时场地平均水平照度与平均垂直照度的比值宜为：体育场0.75～1.80，体育馆1.0～2.0；重大比赛时TV应急照明的主摄像机方向的垂直照度不应低于750lx；HDTV转播重大比赛有超高速摄像要求时，摄像机方向的垂直照度不应低于1800lx；比赛场地每个计算点四个方向上的最小垂直照度和最大垂直照度之比不应小于0.3，HDTV转播重大比赛时不应小于0.6；有电视转播要求的观众席前12排和主席台面向场地方向的平均垂直照度不应低于比赛场地主摄像机方向平均垂直照度的10％。
1.4 照明设计手册、体育照明设计手册等：手册中提供了国内外体育场地照明的标准、设计方法和检测要求等内容。
2 水平照度与垂直照度比的控制计算
以体育场馆照明较常使用的投光灯为例，对垂直照度进行计算。首先，由于水平照度与垂直照度会受到投光灯投光方向的影响，所以本文用θ表示投光方向的瞄准方向与垂线夹角的数值，采用φ表示灯光仰角数值，即：θ、φ两者互补，形成直角，在相应的体育建筑照明规定中明确要求：0°＜θ＜65°，0°＜φ＜25°[6]。如图1，瞄准角θ与垂直照度Ev成正比。相应的物体立体感、视觉效果会随着θ和Ev的增大而提高，反之降低。所以设计人员通过瞄准角控制，促使水平照度与垂直照度比值能够符合体育建筑要求及照明规定。同时，由于每一个投光灯都是一个光源点，所以相应的水平照度与垂直照度两者的关系为 。
图1 投光灯投放方向与Ev和Eh
3 影响垂直照度的其他因素
首先，根据体育建筑的实际情况、场地布局、观众席等结构位置，设计人员应合理的选择布灯方式，如采用顶部群组均匀布灯方式等。同时应根据投光的距离和范围，选用配光特性合适的投光灯，如直接型中配光。通过这些方式保证体育建筑照明设计中垂直照度质量，进而保证体育建筑场地内比赛时灯光效果提高。
其次，想要确保水平照度与垂直照度平均数值比的正确性，设计人员还需要考虑到最小瞄准角和平行投光照射的影响，进而确保体育建筑中相应的垂直照度平均值由多个光源点共同构成，促使体育建筑照明设计中的垂直照度符合要求。
4照度设计的辅助软件
JGJ 153-2016第4.4.5条规定：照明设计应进行照明计算。比赛场地的照度计算网格及摄像机位置宜符合该标准附录A的规定。因此，为满足比赛照度及清晰真实的实况转播要求，体育场馆需要专业且高质量的照明设计，照度、均匀度、眩光值、照度梯度、区域功率密度、阴影效果及颜色正确性等高精度数据的计算至关重要。
然而照明工程设计中国内常用照度计算包括单位容量法、利用系数法、逐点计算法及平均柱面照度计算法，运用上述方法进行体育场照明设计将产生庞大的计算量，计算精度也很难满足要求。因此我们需要借助专业的照明设计仿真软件辅助设计师进行精确计算。常用的照明计算仿真软件主要有荷兰PHILIPS公司的Calculux Area，德国DIAL公司的DIALux，美国Lighting Analysis公司的Agi32等。采用体育照明专业设计软件进行仿真计算，能够模拟各种复杂场景的照明设计参数，为提高照明设计质量提供很大帮助。
结束语
随着体育事业的不断发展以及全民健身运动在全国的大力开展，各类体育建筑数量不断增加。从照明设计中的垂直照度等细节出发，提升体育建筑的照明设计质量，能够为运动员提供更加专业、舒适的运动环境，为观众提供更高品质的视觉感受。
参考文献：
[1] GB 50034-2013建筑照明设计标准，[S]
[2] JGJ 354-2014体育建筑电气设计规范，[S]
[3] JGJ 153-2016体育场馆照明设计及检测标准，[S]
[4]北京照明学会照明设计专业委员会.照明设计手册（第三版）[M]，北京：中国电力出版社，2016
[5]李炳华.体育照明设计手册[M]，北京：中国电力出版社，2009
[6]李农，于猛.体育建筑照明设计中垂直照度问题的研究[J].照明工程学报， 2017，28(3):41-44.
论文作者:许维超
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/9/11
标签：照度论文; 建筑论文; 体育论文; 标准论文; 方向论文; 场地论文; 不应论文; 《基层建设》2018年第20期论文;