剧院工程项目建筑声学

分类：建筑工程论文发表 时间：2020-09-24 11:12 关注：(1)

　　剧院最主要的功能是作为演出场所，观众的观演体验则是衡量剧院建设品质的重要指标。建筑声学会直接影响到整体的观演体验，因此声学设计在剧场工程建设项目中尤为重要。以国内某大型剧院为例，对剧院建设过程中的声学设计以及噪声控制进行分析，浅析声学设计管理及部分噪声控制措施。

　　关键词：剧院工程；声学设计；噪声控制

　　目前国内大多数剧院工程的业主在项目功能定位上都陷入这样的误区：建设的剧院既能演交响乐，又能演歌舞剧，还能开演唱会、做会堂，这就使声学设计失去了明确方向。由于业主盲目追求“剧院体量大、功能全”，剧院已经失去了其本质功能。国内不少剧院实际上已经不具备演出歌舞剧的条件，沦为电影院、综艺演出和会议场所。这是国内剧院工程的通病。此外，在剧院工程的投资上，业主方往往会不舍得在剧院、音乐厅的声学设计等这些看不见摸不着的地方上花钱，而更愿意把钱用在豪华气派的内外装修上，如豪华的座椅、门窗等。剧院尚可通过增加电声来弥补建声的不足，但以自然声为主的音乐厅的声学效果，则完全要通过建声来实现，一旦建成，就再也没有修改的机会。由此可见，剧院及音乐厅要想成为成功的建筑，首先任务就是做好“建筑声学”，使音乐、声学和建筑完美协调、融为一体。

　　1设计原则

　　根据功能定位，国内某大型剧院（以下简称“该大剧院”）的音乐厅的声学设计以自然声为主、电声为辅，剧场则以扩声为主。这种灵活的变化可以满足多种风格的艺术作品的演出需求。设计应达到不存在明显的声缺陷，如回声、颤动回声、声聚焦等现象；声场分布均匀，使各个座席区域的听众都能获得较多的有益于音质的早期反射声；较低的背景噪声等目标。对于音乐厅建筑来讲，混响的功能在于让管弦乐的各种乐器发出的声音协调、融合，创造出丰满的音效，同时让旋律更加流畅。由于混响，音乐厅内的声音被放大，观众可以听到音质更美、响度更大的音乐。然而，过多的混响存在，也会损害音质，如导致音乐层次不清，掩盖强音之后的弱音细节。对于综合剧场，在音质上主要把重点放在“音质的清晰度上”。当然，混响之于歌舞剧演出也是不可缺少的。混响能使旋律优美饱满，能增大音量。但是，过多的混响通常会损害速度较快词语演出（如话剧表演）的清晰度，为了防止词语听不清楚，剧院的混响时间一般要求比音乐厅短。根据国家相关规定，确定该大剧院各功能场馆在正常工作时的声学指标，如表1所示。混响时间值是一个比较重要的技术参数，需将其控制在一个比较合理的范围之内。混响时间的频率特性相对于500Hz～1000Hz的比值宜符合表2。某大剧院声学指标测试结果及简要分析如下。（1）综合剧场声学指标，分析结果见表3。整体上看，该大剧院综合剧场、音乐厅和多功能厅的大部分声学技术参量均达到了较好的水准，声场状况良好。

　　2设计方案分析

　　剧院声学设计中，对声音的主观评价指标可以细分为混响感、空间感和亲切感等。室内声学设计就是基于各自的任务，从这些指标中确定若干物理指标的设计值，再在建筑设计中实现。

　　2.1体形设计

　　观众厅声学设计，最重要的是要拥有出色的室内音质。出色的室内音质的重要指标之一是混响时间。混响时间与房间的大小、形状以及装修条件有关。剧院及音乐厅所选用的体形既要满足声学上的要求，还需考虑建筑的尺度、视线和安全方面的需求，同时还应具有良好的美学效果。该大剧院的综合剧场观众容量1824座，观众厅体积14040m3，每座容积约为7.8m3，为了使剧场有较强的环绕感，观众厅设计成马蹄形平面；音乐厅观众容量1224座，观众厅体积13200m3，每座容积约为11m3，演奏台面积210m2，观众厅平面为纵轴对称多边形；多功能厅观众容量540座，舞台面积430m2，观众厅平面为矩形。综合剧场舞台位于建筑的一端，观众厅布置形式为马蹄形带挑台的楼池座式观众厅；音乐厅采用“岛式”舞台设计，观众席布置在演奏台周围几个大小不同、高低不等的区域，形成环绕演奏台的“梯田式”观众厅。音乐厅的“梯田式”观众厅使观众更接近演奏台，缩短舞台（声源）与后排观众（接收者）之间的距离，而且自然声演出时，能在观众席产生相对较强的直达声，是获得良好音质的最基本保障。

　　2.2反声板和扩散体设计

　　除了混响时间，声学特性里一个重要指标是均早期反射声。声学设计要使所有的观众席均能获得丰富的早期反射声。该大剧院的音乐厅吊顶较高，又以自然声演出为主，经过吊顶反射到观众席声音的声程长，声能损失大。为了减少声能损失，在舞台的上空设计了反射板，使座席前区的观众能够得到较多的早期反射声，同时能够增加演员及乐师之间的听闻，提高演出质量。为进一步加强声扩散，在剧场和音乐厅观众席的顶部的适当位置悬挂扩散体，在吊顶和侧墙上加强声扩散构造，使整个声场分布更加均匀。顶棚做反射面，在声学上有以下功能：能使舞台上的声音均匀地投射到整个观众厅；能给观众厅座席的中部及后区尽可能多的早期反射声。对于可能形成回声的局部顶棚部位，则利用建筑造型，做成扩散的形状，以避免声学缺陷。对于易产生回声的后墙部位进行强吸声处理，以避免从后墙来的长延迟的反射声，并适当控制剧场和音乐厅内的混响时间。

　　2.3座椅设计

　　剧院和音乐厅内吸声量最大的是座椅。观众座椅应满足以下两个条件：一是尽可能降低座椅本身的声吸收；二是不论座椅上有无观众，其吸声量应尽可能接近，使厅内混响时间不受观众数量的影响。为达到上述目的，本工程座椅采取的措施是：椅子软包部分仅限于坐人和靠背部分，而不是全部，周边、坐板下和椅背后部均为反射面，从而达到与观众吸声相当的效果。

　　3声学效果的计算机模拟及缩尺模型试验

　　综合剧场及音乐厅施工前应由声学设计单位建立声学模型，将各装修面和室内的物品（如座椅、观众厅装修等）的声学参数输入该模型，应用计算机分析软件对剧场及音乐厅进行声学模型分析，得出观众席声压、声场分布及混响时间等模拟分析结果，以验证剧场及音乐厅的声学设计是否合理，能否达到预期音质设计值，并能及早发现该方案是否会产生新的问题。有条件时，应进行缩尺模型试验。缩尺实体模型试验可以较为可靠地提供中频混响值。此外，缩尺实体模型对体型设计中可能存在的先天性缺陷有较好的鉴别能力。一般进行1：10缩尺实体模型试验，测试内容主要应包括混响时间、声场分布和脉冲响应3项。

　　4噪声控制分析

　　4.1噪声源

　　影响剧院、音乐厅及多功能厅的主要噪声源有：设置在观众厅周围的空调设备的振动引起的噪声，空调系统的空气通过管道的噪声，声闸门开启闭合产生的噪声等。

　　4.2空调设备的振动

　　为了防止和减少空调设备的振动对于观众厅的影响，从以下方面进行声学处理：在空调机房采用浮筑楼板，空调设备基础采用弹簧减震器；空调系统的管道采用隔声做法。孔FC板）。

　　4.3观众厅地面

　　剧院装修设计一般要求观众厅地面为木地板，如该大剧院音乐厅选用软木地板，经声学测试，效果达到国内一流水平；综合剧场采用木地板，基层采用毛地板满铺，避免地板共振吸收声音及走动噪声。

　　4.4吸声墙面

　　吸声墙面主要用于多功能厅（穿孔木饰面）、综合剧场及音乐厅声闸间（穿孔木饰面）、舞台灯光、音响等机房（聚酯降噪板）、排练厅（织物声学板）、舞台四周墙面、空调机房（穿孔石膏板）、音响室、土建静压箱（穿孔FC板）。

　　4.5隔声门窗

　　观众厅各出入口做防火隔声门，隔声门均采用工厂定型产品。靠近观众厅的隔声门没有金属锁件，只有推拉把手，这样可以保证观众进出观众厅时不产生太大的响声。外侧声闸门可采用金属锁件。门框与墙体之间缝隙采用弹性材料填嵌饱满，表面采用密封胶密封做收口处理。

　　5结语

　　“建筑声学”是剧院建设过程中的重要内容之一，无论是项目管理单位，还是设计单位，都需要充分重视。设计过程中应充分考虑观众观演需求、剧院的整体构造，并进行声学效果计算机模拟，保证各项声学指标达到规范的要求。

　　作者：陈家义 章楠