【獨(dú)家】廳堂建筑設(shè)計(jì)研究

1、作為聽音場(chǎng)所 ,歌劇院、音樂廳、戲劇院等廳堂建筑的聽音質(zhì)量是第一重要的 ,因此必須認(rèn)真 做好建筑聲學(xué)設(shè)計(jì),確保其音質(zhì)。這些建筑物往往投資巨大 ,動(dòng)輒數(shù)億乃至數(shù)十億元 ,若音質(zhì)不佳, 就會(huì)造成資源和經(jīng)費(fèi)的極大浪費(fèi)。1962 年,美國(guó)林肯中心音樂廳建成時(shí),就是因?yàn)橐糍|(zhì)欠佳,結(jié)果 推倒重建,直至音質(zhì)滿意為止。這是廳堂建筑史上一個(gè)著名的例子。美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家在進(jìn)行廳堂建筑設(shè)計(jì)時(shí) ,均要由建筑師、聲學(xué)顧問和劇場(chǎng)顧問組成聯(lián)合設(shè)計(jì) 組,從項(xiàng)目立項(xiàng)開始就一道工作,直至項(xiàng)目完工。這是國(guó)外廳堂建筑之所以高質(zhì)量的重要保證。因 此,只有明了建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的程序和工作內(nèi)容,學(xué)習(xí)國(guó)際先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和慣常做法,方能保證我國(guó)的廳 堂建

2、筑具有良好的音質(zhì)。一般而言,建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容主要包括噪聲控制和音質(zhì)設(shè)計(jì)兩大部分。根據(jù)建筑物的使用功能、等級(jí)與投資規(guī)模,參照國(guó)際或國(guó)家規(guī)范來確定建筑物室內(nèi)噪聲標(biāo)準(zhǔn) , 是噪聲控制設(shè)計(jì)的首要內(nèi)容。通常音樂廳、劇場(chǎng)等廳堂都要求很低的室內(nèi)背景噪聲 ,因此,這些廳堂的選址很重要 ,應(yīng)盡可 能遠(yuǎn)離戶外的噪聲與振動(dòng)源。另外,還要進(jìn)行場(chǎng)地環(huán)境噪聲與振動(dòng)調(diào)查、測(cè)量與仿真預(yù)測(cè) ,目的是 為進(jìn)行廳堂建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔聲設(shè)計(jì)提供依據(jù) ,保證廳堂建成后能達(dá)到預(yù)定的室內(nèi)噪聲標(biāo)準(zhǔn)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔聲設(shè)計(jì)分為空氣聲隔聲設(shè)計(jì)及固體聲隔聲設(shè)計(jì)兩部分 ,均包括隔聲量的計(jì)算、 隔聲材料的選擇以及隔聲構(gòu)造設(shè)計(jì)等內(nèi)容。除理論計(jì)算外 ,經(jīng)

3、常需要進(jìn)行隔聲構(gòu)件的實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn) 場(chǎng)測(cè)量,來確定其各頻帶的隔聲量。噪聲控制的另一重要內(nèi)容 ,就是針對(duì)廳堂建筑內(nèi)部的噪聲振動(dòng)源進(jìn)行控制。這些噪聲振動(dòng)源 包括空調(diào)設(shè)備、給排水設(shè)備、變壓器、某些燈光設(shè)備、舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備以及來自相鄰房間通過空氣 及固體傳聲傳入的噪聲和振動(dòng)等 ,都將對(duì)觀眾廳的安靜造成干擾。因此,在建筑方案設(shè)計(jì)階段 ,聲 學(xué)顧問就必須介入,以便審視建筑內(nèi)部各種房間的平、剖面布置是否合理,盡可能在建筑設(shè)計(jì)階段 就將可能的噪聲振動(dòng)干擾減至最低。此外,建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的另一個(gè)重要任務(wù)就是進(jìn)行室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計(jì)。音質(zhì)設(shè)計(jì)通常包括下述工作內(nèi)容：1、 確定廳堂體型及體量。為看得清楚、聽得清晰 ,各類廳堂都有個(gè)長(zhǎng)度

4、的限制。廳堂的寬 度會(huì)涉及到早期側(cè)向反射聲的組織,與音質(zhì)的空間感有重要關(guān)聯(lián)。廳堂的高度不僅影響豎向早期 反射聲的組織,而且影響早后期聲能比和混響聲能的大小及方向。廳堂的體積和每座容積都直接 影響混響時(shí)間等音質(zhì)參數(shù)。廳堂的體型更是關(guān)系到是否存在回聲、顫動(dòng)回聲、聲聚焦、聲影區(qū)等 音質(zhì)缺陷。所有這些,都必須在初步方案設(shè)計(jì)階段就提供建筑聲學(xué)的專業(yè)意見。2、 確定音質(zhì)設(shè)計(jì)指標(biāo)及其優(yōu)選值。根據(jù)廳堂的使用功能選擇混響時(shí)間、明晰度、強(qiáng)度指數(shù)、 側(cè)向能量因子、雙耳互相關(guān)系數(shù)等音質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo),并確定各指標(biāo)的優(yōu)選值 ,是音質(zhì)設(shè)計(jì)的重要任務(wù)。 這些指標(biāo)及其優(yōu)選值的選定 ,將為進(jìn)一步進(jìn)行音質(zhì)參量計(jì)算和將來竣工后的音質(zhì)測(cè)試

5、提供目標(biāo)和 依據(jù)。三、對(duì)樂池、樂臺(tái)、包廂、樓座及廳堂各界面進(jìn)行聲學(xué)設(shè)計(jì)。廳堂的平面及各界面的形狀、 面積、傾角等以及樂池、樂臺(tái)、包廂、樓座、音樂罩、反射板等都影響聲脈沖響應(yīng)的結(jié)構(gòu) ,從而 對(duì)廳堂音質(zhì)產(chǎn)生重要影響。因此 ,是否設(shè)樓座、包廂,設(shè)幾層樓座、包廂,樓座和包廂的深度及開 敞度多少為合適,欄板的面積與傾角多大較恰當(dāng)?shù)鹊?,都屬于建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的范疇 ,都需由建筑師 與聲學(xué)顧問共同磋商,加以確定。樂池的形狀和開口大小也直接影響樂隊(duì)聲能的輸送以及樂隊(duì)與 演員的相互聽聞。此外,是否設(shè)音樂罩或反射板,設(shè)何種形式的音樂罩和反射板等等 ,也都需要從 建筑聲學(xué)專業(yè)的角度提供咨詢意見,并給出設(shè)計(jì)方案。四、計(jì)

6、算廳堂音質(zhì)參量。當(dāng)廳堂的平、剖 面及樓座、包廂、樂池、樂臺(tái)等設(shè)計(jì)方案擬定以后 ,就可開始計(jì)算廳堂音質(zhì)參量。通過音質(zhì)參量 的計(jì)算,提供設(shè)計(jì)反饋信息 , 以便對(duì)設(shè)計(jì)方案作出必要的修改與調(diào)整。這個(gè)過程有時(shí)需要反復(fù)進(jìn)行 多次,以便臻于至善。在此過程中 ,需要輔以平剖面聲線分析、三維聲場(chǎng)計(jì)算機(jī)仿真乃至縮尺模型 試驗(yàn)等技術(shù)手段,才能做出較準(zhǔn)確的預(yù)計(jì)。5、 進(jìn)行聲學(xué)構(gòu)造設(shè)計(jì)。廳堂音質(zhì)除了受前述建筑因素影響之外 ,還與室內(nèi)裝修材料與構(gòu)造 密切相關(guān)。因此,聲學(xué)顧問還需與裝修設(shè)計(jì)師密切配合 ,共同完成室內(nèi)裝修設(shè)計(jì)。聲學(xué)裝修構(gòu)造設(shè) 計(jì)通常包括各界面材料的選擇和繪制構(gòu)造設(shè)計(jì)圖 ,需詳細(xì)規(guī)定材料的面密度、表觀密度、厚度

7、、 穿孔率、孔徑、孔距、背后空氣層厚度以及龍骨的間距等技術(shù)參數(shù)。6、 聲場(chǎng)計(jì)算機(jī)仿真。對(duì)廳堂建筑進(jìn)行仔細(xì)的聲場(chǎng)分析和音質(zhì)參量計(jì)算 ,有賴于聲場(chǎng)三維計(jì) 算機(jī)仿真。從這一點(diǎn)意義上講,要進(jìn)行成功的現(xiàn)代廳堂音質(zhì)設(shè)計(jì)已離不開計(jì)算機(jī)仿真的輔助。7、 縮尺模型試驗(yàn)。對(duì)于重要的廳堂,除了計(jì)算機(jī)仿真外,通常還須建立一定縮尺比的廳堂模 型,進(jìn)行縮尺模型聲學(xué)試驗(yàn)。縮尺模型試驗(yàn)優(yōu)于計(jì)算機(jī)仿真之處 ,在于唯有它能對(duì)室內(nèi)聲波動(dòng)效應(yīng) 做出仿真,而前者僅能在中、高頻段 ,在幾何聲學(xué)的范圍內(nèi)提供較準(zhǔn)確的仿真結(jié)果。此外 ,計(jì)算機(jī) 仿真從本質(zhì)上說是將聲學(xué)家已知的聲學(xué)原理輸入計(jì)算機(jī)中 ,而縮尺模型則可較客觀地展示廳堂中 發(fā)生的實(shí)際聲

8、物理現(xiàn)象。目前,華南理工大學(xué)建筑聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室正在負(fù)責(zé)對(duì)在建的廣州歌劇院作 120 的聲學(xué)縮尺模型試驗(yàn), 以確保該劇院建成后的高水準(zhǔn)音質(zhì)。8、 可聽化主觀評(píng)價(jià)。對(duì)于重要的廳堂,必要時(shí)還可在計(jì)算機(jī)仿真和縮尺模型試驗(yàn)基礎(chǔ)上 , 應(yīng)用先進(jìn)的可聽化技術(shù)進(jìn)行主觀聽音評(píng)價(jià)?？陕牷夹g(shù)是通過仿真計(jì)算 ,或者通過模型試驗(yàn)測(cè)量 獲得雙耳脈沖響應(yīng),將之與在消聲室中錄制的音樂或語言“干信號(hào)”卷積 ,輸出已加入廳堂影響 的聲音信號(hào),供受試者預(yù)先聆聽建成后的廳堂音質(zhì)效果。這是近年發(fā)展起來的建筑聲學(xué)領(lǐng)域一項(xiàng) 高新技術(shù)。9、 建筑聲學(xué)測(cè)量。建筑聲學(xué)測(cè)量包括噪聲與振動(dòng)測(cè)量 ,圍護(hù)構(gòu)造隔聲測(cè)量,重要材料與構(gòu)造 的吸聲量測(cè)量以及廳堂音質(zhì)參量的測(cè)量等。廳堂音質(zhì)參量測(cè)量除了在工程竣工之后進(jìn)行 ,以驗(yàn)證 聲學(xué)設(shè)計(jì)是否達(dá)標(biāo)外,有時(shí)還需要在廳堂建筑主體完工 ,進(jìn)入內(nèi)部裝修階段時(shí)進(jìn)行, 以便為施工的 最后階段進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)修改與調(diào)整提供科學(xué)數(shù)據(jù)。十、對(duì)電聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供咨詢意見。對(duì)于需要安裝電聲系統(tǒng)的廳堂 ,建筑聲學(xué)專家尚需與音 響工程師配合,對(duì)電聲系統(tǒng)的設(shè)備選型、設(shè)計(jì)與安裝提供咨詢意見。十一、