定西文化藝術(shù)中心大劇院的聲學(xué)設(shè)計(jì)

定西市文化藝術(shù)中心大劇院的聲學(xué)設(shè)計(jì)【摘要】介紹定西市文化藝術(shù)中心大劇院的建筑概況、功能定位、建聲設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)、觀眾廳的體型分析與調(diào)整、觀眾廳表面裝修用材的聲學(xué)設(shè)計(jì)要求。并對(duì)方案實(shí)施后的主要建聲參數(shù)進(jìn)行測(cè)試和分析，結(jié)果基本滿足設(shè)計(jì)要求?！娟P(guān)鍵詞】劇院工程；聲學(xué)設(shè)計(jì)；技術(shù)指標(biāo)；體型調(diào)整；測(cè)試文章編號(hào)：10.3969/j.issn.1674-8239.2016.06.009【Abstract】ThispaperintroducestheacousticdesignofthegreattheatreinDingxiCultureandArtsCenter，includingitsarchitecturalstatus，functionorientation， acousticdesignspecifications，analysisandadjustmentoftheaudiencehalletc..Theresultsofthemeasurementtestaftercompletionalsohavebeendiscussed.【KeyWords]theatreproject；acousticdesign；technicalindex；shapeadjustment；test1工程概述定西市位于甘肅省中部，通稱“隴中”，是古代絲綢之路和新歐亞大陸橋的必經(jīng)之地。定西市文化藝術(shù)中心位于新城區(qū)行政內(nèi)環(huán)南、北路之間，西靠行政中心綜合辦公樓，東臨新城大道，南與定西市展覽館相呼應(yīng)（見圖1），功能性質(zhì)是以劇院、文化館、圖書館、美術(shù)館為載體的群眾性文化藝術(shù)活動(dòng)中心。文化藝術(shù)中心原創(chuàng)設(shè)計(jì)為打開的鋼琴造型（見圖2）,建筑面積23191m2，包括可容納1142人（池座869；樓座273）的大劇院、容納300人的多功能廳、藏書量10萬(wàn)冊(cè)的圖書館，概算總投資1.24億元。其主體高度19.35m，地上四層，設(shè)有半地下室。地上一層為劇場(chǎng)、多功能廳和書庫(kù)；二至四層設(shè)有開架閱覽室和電子閱覽室，可供816人同時(shí)閱讀；半地下室設(shè)有車庫(kù)和升降舞臺(tái)安裝臺(tái)倉(cāng)。筆者主要介紹定西市文化藝術(shù)中心大劇院的聲學(xué)設(shè)計(jì)。2大劇院建筑概況定西市文化藝術(shù)中心大劇院的觀眾廳尺寸長(zhǎng)28.3m,寬31m,平均高約15.4m；舞臺(tái)開口為17.2mX9m,舞臺(tái)面高度為0.93m,舞臺(tái)標(biāo)高為1.000m（見圖3和圖4）。池座觀眾席為全臺(tái)階形式，共20排，第一排標(biāo)高為0.190m,最后一排標(biāo)高為2.830m,前后高差（總起坡）為2.640m,平均起坡為0.14m；末排視角5.5°（見圖5）。樓座共6排，第一排標(biāo)高為6.520m,最后一排標(biāo)高為8.145m,前后高差（總起坡）為1.625m,平均起坡為0.325m；末排視角15°（見圖6）。樓座末排到達(dá)視點(diǎn)最遠(yuǎn)視距約31.6m。池座前兩排為貴賓位置，座椅間距和排距為580mmX1100mm；其余座椅間距和排距為580mmX900mm。觀眾席前部設(shè)升降樂(lè)池，開口尺寸約為最長(zhǎng)19m,最寬4.4m。舞臺(tái)包括主舞臺(tái)和側(cè)舞臺(tái)，主舞臺(tái)尺寸長(zhǎng)18m,深20.7m，高26m（到柵頂）；側(cè)舞臺(tái)尺寸長(zhǎng)12m，深20.7m，高17.9m（建筑層高）；主舞臺(tái)柵頂三層天橋標(biāo)高分別為：13.300m、18.900m及22.800m。臺(tái)口兩側(cè)觀眾廳內(nèi)設(shè)置兩道耳光（見圖7）；天花設(shè)兩道面光天橋（見圖8）；劇場(chǎng)主揚(yáng)聲器設(shè)于臺(tái)口前部天花內(nèi)，為暗藏式。3大劇院的主要功能和建聲設(shè)計(jì)指標(biāo)主要功能大劇院主要供演出大型歌劇、舞?。ê爬傥鑴。?，兼顧大型會(huì)議、音樂(lè)會(huì)及綜藝晚會(huì)的演出，具有優(yōu)良的觀演條件，為演出提供齊全的功能，以擴(kuò)聲系統(tǒng)為主要聲源。主要建筑聲學(xué)技術(shù)指標(biāo)（1）中頻滿場(chǎng)混響時(shí)間RT：1.25s?1.45s（2）混響時(shí)間頻率特性見表1（相對(duì)于中頻500Hz?1000Hz的比值）（3）背景噪聲：WNR-35噪聲評(píng)價(jià)曲線（4）每座容積：7m3/人?9m3/人4大劇院觀眾廳的體型調(diào)整舞臺(tái)墻體的調(diào)整大劇院觀眾廳的原建筑圖紙中，臺(tái)口側(cè)墻處為簡(jiǎn)單的折線，經(jīng)過(guò)聲線分析，發(fā)現(xiàn)觀眾廳前部和中部（紅色波浪線包圍區(qū)域）缺乏由側(cè)墻傳來(lái)的第一次反射聲（見圖9）。聲學(xué)設(shè)計(jì)中對(duì)劇場(chǎng)臺(tái)□形狀進(jìn)行調(diào)整，將臺(tái)□從原來(lái)的簡(jiǎn)單折線改為由兩段弧線組成的漸變弧線（見圖10）,其中兩段弧線分別標(biāo)為A段弧和B段弧。A段弧線可以用于放置音頻和視頻設(shè)備，B段弧線主要用于控制一次反射聲分布。圖10為墻體調(diào)整后的聲線分析結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)調(diào)整后的反射聲線更均勻地分布于觀眾區(qū)，無(wú)遺漏區(qū)域，并且反射聲到達(dá)觀眾區(qū)的聲程更短。這有利于縮短直達(dá)聲和第一次反射聲之間的時(shí)間間隙，對(duì)于觀眾的聽覺(jué)感受是有利的。觀眾廳的改進(jìn)由于建筑已經(jīng)建設(shè)完成，臺(tái)口的墻體不能改動(dòng)。根據(jù)室內(nèi)設(shè)計(jì)方案的平面聲線分析，②號(hào)弧線（見圖11）對(duì)反射聲有一定的改善，但是還不夠；③號(hào)折線方向不對(duì)，反射聲都反到側(cè)邊觀眾席了。根據(jù)室內(nèi)設(shè)計(jì)方案的剖面聲線分析，聲線反射基本合理，B段和F段弧線（見圖12）聲反射的方向不對(duì)，建議調(diào)整。聲學(xué)設(shè)計(jì)在盡量保持原室內(nèi)設(shè)計(jì)風(fēng)格的前提下，針對(duì)上述分析出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，如圖13和圖14所示。在保證臺(tái)□顯示屏尺寸前提下增加了一段弧線④，使聲能盡量反射到中間觀眾區(qū)。③號(hào)折線方向進(jìn)行了調(diào)整使反射聲向中間反射。最終的室內(nèi)設(shè)計(jì)施工圖見圖3?圖6,基本按照聲學(xué)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了調(diào)整。 5大劇院觀眾廳表面裝修用材的聲學(xué)設(shè)計(jì)要求根據(jù)音質(zhì)計(jì)算結(jié)果，確定了觀眾廳各界面的聲學(xué)裝修材料、配置及構(gòu)造，具體要求如下。（1）觀眾廳內(nèi)地坪及走道劇院的觀眾廳內(nèi)地坪用料為木地板，龍骨間隙填實(shí)，以避免地板共振吸收低頻。（2）側(cè)墻面觀眾廳墻面選用GRG板，裝修材料的面密度為40kg/m2，表面做微擴(kuò)散處理（見圖15）。（3）后墻面觀眾廳后墻面選用穿孔GRG板（穿孔率約20%，板后貼無(wú)紡布），空腔內(nèi)填充40mm厚48kg/m3離心玻璃棉（外包玻璃絲布）（見圖16）。（4）天花聲學(xué)設(shè)計(jì)要求天花采用反射材料，室內(nèi)設(shè)計(jì)采用面密度為40kg/m2的GRG板（見圖17）。（5）舞臺(tái)墻面由于舞臺(tái)包括1個(gè)主舞臺(tái)、2個(gè)側(cè)舞臺(tái)，空間體積比較大。為了避免舞臺(tái)空間與觀眾廳空間之間因耦合空間而產(chǎn)生的不利影響，聲學(xué)設(shè)計(jì)要求舞臺(tái)空間內(nèi)的混響時(shí)間應(yīng)基本接近觀眾廳的混響時(shí)間。聲學(xué)設(shè)計(jì)要求在舞臺(tái)（包括主舞臺(tái)、側(cè)舞臺(tái)）一層天橋以下墻面做吸聲處理（見圖18）。具體做法為：3m以下墻面采用25mm厚防撞木絲吸聲板（刷黑色水性涂料）+75系列輕鋼龍骨（內(nèi)填50mm厚48kg/m3離心玻璃棉板，外包玻璃絲布）+原有粉刷墻體；3m以上墻面采用6mm厚穿孔KT板，穿孔率20%（刷黑色水性涂料）+75系列輕鋼龍骨（內(nèi)填50mm厚48kg/m3離心玻璃棉板，外包玻璃絲布）+原有粉刷墻體。6竣工后的建聲測(cè)試結(jié)果和評(píng)價(jià)主要建聲參量測(cè)試結(jié)果華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司聲學(xué)及劇院專項(xiàng)設(shè)計(jì)研究所于2016年5月9日對(duì)新建成的定西市文化藝術(shù)中心大劇院進(jìn)行了空?qǐng)鼋暅y(cè)試工作。測(cè)試的儀器和軟件為丹麥B&K7841——DIRACRoomAcousticsSoftware建聲測(cè)試分析軟件、丹麥B&K2250B聲學(xué)頻譜分析儀、德國(guó)SENNHEISERMKH800無(wú)線測(cè)試傳聲器（可調(diào)指向性）、德國(guó)SENNHEISERSKP500無(wú)線發(fā)射系統(tǒng)、德國(guó)SENNHEISEREW500無(wú)線接收系統(tǒng)、丹麥B&K4292L無(wú)指向球面聲源、丹麥B&K2734測(cè)試功率放大器等。主要建聲測(cè)試結(jié)果見表2。主要建聲測(cè)試結(jié)果分析對(duì)劇院進(jìn)行聲學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)首先要確定的就是聲學(xué)技術(shù)指標(biāo)，確定聲學(xué)技術(shù)指標(biāo)國(guó)內(nèi)可參照的只有JGJ57-2000《劇場(chǎng)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》，其中只對(duì)混響時(shí)間及其頻率特性、背景噪聲、每座容積有明確規(guī)定。為全面了解大劇院的聲學(xué)特性，參照世界著名聲學(xué)家白瑞納克寫的《音樂(lè)廳和歌劇院》聲學(xué)參量建議值進(jìn)行比較分析，大劇院的聲學(xué)參量測(cè)試結(jié)果匯總表見表3。測(cè)試結(jié)果分析：由于考慮到會(huì)議功能，業(yè)主要求滿足開會(huì)時(shí)語(yǔ)言清晰度要求，因此混響時(shí)間調(diào)整為1.25s?1.45s,且以擴(kuò)聲系統(tǒng)為主，自然聲為輔。因此實(shí)測(cè)聲學(xué)參量與歌劇院的優(yōu)選范圍有一定差別是正常的。實(shí)測(cè)空?qǐng)鲋蓄l混響時(shí)間為1.65s,根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，滿場(chǎng)混響時(shí)間約為1.5s,略長(zhǎng)于要求的1.25s?1.45s。原因主要是裝修施工單位在為GRG表面噴涂油漆或涂料時(shí)把空洞內(nèi)透聲無(wú)紡布也進(jìn)行了全部的噴涂，見圖19,結(jié)果無(wú)紡布透聲效果變差，直接影響了空腔內(nèi)吸聲棉的吸聲效果。因此聲學(xué)設(shè)計(jì)已要求把孔后被油漆封堵的布捅開，再往孔洞里塞顏色相近和孔徑尺寸一樣的海綿，這樣既不影響裝飾效果，又能滿足聲學(xué)要求。預(yù)計(jì)改進(jìn)后中頻滿場(chǎng)混響時(shí)間將為1.4s左右，符合聲學(xué)設(shè)計(jì)要求。親切感ITDG為26ms,但是從建筑圖紙分析應(yīng)該為35ms左右，可能是舞臺(tái)上來(lái)自會(huì)議桌的反射聲所致。舞臺(tái)上天幕的后面設(shè)有LED屏，這樣來(lái)自LED屏（見圖20）的反射聲會(huì)提高觀眾席的聲場(chǎng)力度，這也就是響度和低音力度偏大的緣故。2013年，國(guó)家主席習(xí)近平在哈薩克斯坦納扎爾巴耶夫大學(xué)作重要演講，提出共同建設(shè)“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”的戰(zhàn)略構(gòu)想?！敖z綢之路經(jīng)濟(jì)帶”是在“古絲綢之路”概念基礎(chǔ)上形成的一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)域，包括西北五省區(qū)（陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆）和西南四省區(qū)市（重慶、四川、云南、廣西）。定西市是古代絲綢之路和新歐亞大陸橋的