劇場建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)淺析

1、劇場建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)淺析劇場建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)淺析 :/wWW.LWlm 引言近年來，隨著經(jīng)濟(jì)程度的提升和文化事業(yè)的繁榮，文化設(shè)施建立得到了較快的開展。各地在以省會城市為主的大城市興建了一批大型劇場、音樂廳、戲劇院等文化藝術(shù)中心。在這些建筑中有很多非常優(yōu)秀的作品，但也有一些不太成功的案例。我有幸參加了幾個劇場的聲學(xué)裝修設(shè)計(jì)，雖然一些工程建成后得到了業(yè)主的認(rèn)可，但回過頭來看還是有不少的遺憾和缺乏。在此以華亭劇場為例，對以往所作聲學(xué)設(shè)計(jì)的成敗做個總結(jié)，同時也談一些我對劇場建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的一些粗淺認(rèn)識。1 劇場建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容劇場設(shè)計(jì)的根本任務(wù)是為觀眾提供理想的視聽享受場所。作為聽音場所，劇場、音樂廳等廳

2、堂建筑的聽音質(zhì)量是第一重要的，其效果的好壞直接決定了該建筑設(shè)計(jì)的成敗，而建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)是聲學(xué)設(shè)計(jì)的根底，更是做好擴(kuò)聲系統(tǒng)的根底。沒有合理的建聲環(huán)境，再高檔的后期裝修，再先進(jìn)的電聲設(shè)施也無法彌補(bǔ)先天的聲音缺陷，從而導(dǎo)致使用效果的大打折扣。一般而言,建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容主要包括室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計(jì)和噪聲控制兩大部分。1.1 音質(zhì)設(shè)計(jì)混響時間是目前音質(zhì)設(shè)計(jì)中能定量估算的重要評價指標(biāo)。 它直接影響廳堂音質(zhì)的效果?；祉憰r間是指聲音自穩(wěn)定狀態(tài)聲壓級衰減60dB所經(jīng)歷的時間。某頻率的混響時間是指室內(nèi)聲音到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，聲源停頓發(fā)聲后剩余的聲音在房間內(nèi)反復(fù)經(jīng)吸聲材料吸收，平均聲能密度自原始值衰變到百萬分之一聲能密度衰減

3、60dB所需要的時間。記作T60或RT，單位是秒s。房間混響時間長短是由它的吸音量和體積大小所決定的，體積大且吸音量小的房間，混響時間長，吸音量大且體積小的房間，混響時間就短?；祉憰r間過短，聲音發(fā)干，枯燥無味，不親切自然；混響時間過長，聲音就會變得模糊不清楚。只有適宜的混響時間才能使聲音圓潤動聽。那多長的混響時間才適宜呢？不同功能的劇場廳堂所需要的混響時間也不盡一樣。如表1-1所示：表1-1 不同功能劇場T60s500HZ1000HZ話劇場 戲劇場 歌舞劇場 音樂廳 綜合類劇場 由此表可以看出混響時間的長短與語言明晰度要求有關(guān)，對語言明晰度要求高的廳堂混響時間較短些，音色優(yōu)美圓潤的廳堂要求混響

4、時間較長些。控制混響時間是進(jìn)展室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。 建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的另一個重要任務(wù)就是進(jìn)展背景噪聲控制。背景噪聲也稱為本底噪聲，是指在發(fā)生、檢查、測量、記錄系統(tǒng)中與有用信號無關(guān)的一切干擾。在環(huán)境影響評價EZA中，背景噪聲是指除研究對象以外所有噪聲的總稱。如劇場外汽車的鳴笛聲、飛機(jī)的轟鳴聲、女士高跟鞋敲擊地板的聲音、劇場外人的喧嘩聲，甚至還有相鄰劇場演出的聲音。背景噪聲控制就是要屏蔽掉這些和劇場演出內(nèi)容無關(guān)的聲音，讓劇場內(nèi)演出有一個純潔的聲學(xué)環(huán)境。那么如何運(yùn)用建筑聲學(xué)的手段來控制混響時間、降低背景噪聲呢？背景噪聲的控制主要依靠做好劇場的隔聲與吸聲，而混響時間的長短主要與吸聲和觀眾廳容積有關(guān)。

5、2 隔聲2.1 空氣傳聲的隔絕空氣傳聲的隔絕主要依靠建筑維護(hù)構(gòu)造，包括墻壁、樓板、門窗等，都具有隔絕空氣聲的作用。維護(hù)構(gòu)造的隔聲性能，主要由他的質(zhì)量、強(qiáng)度、阻尼和頻率等因素決定。當(dāng)頻率在125HZ4000HZ的范圍內(nèi)時，那么質(zhì)量起主要控制作用。維護(hù)構(gòu)造的隔聲量是隨頻率和質(zhì)量的增加而增加的，這通常成為質(zhì)量定律。2.2 固體傳聲的隔絕固體傳聲是由振動物體直接撞擊構(gòu)造樓板或墻使之產(chǎn)生振動，并沿著構(gòu)造傳播開去而產(chǎn)生的噪聲。這些噪聲的振動源包括空調(diào)設(shè)備、給排水設(shè)備、變壓器、某些燈光設(shè)備、舞臺機(jī)械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等,都將對觀眾廳的安靜造成干擾。將觀眾廳設(shè)雙層墻，并將下面的

6、鋼筋混凝土梁也分成雙梁，是隔絕固體振動聲傳播的最理想措施。同時進(jìn)入觀眾廳和舞臺的各種管線最好集中布置，穿墻管線周圍縫隙要用玻璃棉賽嚴(yán)。劇場內(nèi)嚴(yán)禁開洞進(jìn)線，防止降低隔聲效果。 3 吸聲劇場建聲設(shè)計(jì)中，舞臺部分一般做強(qiáng)吸聲處理，防止有屢次反射聲到達(dá)觀眾席，使聲音混亂模糊；而觀眾廳前部要做一些反射體，讓演出的首次反射聲盡量多的到達(dá)觀眾席；觀眾廳后部那么以吸聲為主，以減少屢次反射聲，防止混響時間過長而影響聲音的明晰度。吸聲處理可以有效的降低廳堂內(nèi)的聲壓級，調(diào)整適宜的混響時間，以到達(dá)滿意的聽音效果。一般，首先根據(jù)功能需要確定劇場的混響時間，然后可以用賽賓公式3-1反算求得各頻段的總吸聲量。A0.16V/

7、 T60 3-1式中：A 為總吸聲量，V 為實(shí)際容積，T60 為混響時間 華亭影劇院主要采用以下吸聲材料和構(gòu)造：3.1 多孔吸聲材料多孔吸聲材料有玻璃棉、巖棉、 :/wWW.LWlm 礦棉等，這些材料內(nèi)部纖維蓬松交織，存在大量微小的孔隙，是典型的多孔性吸聲材料，具有良好的吸聲特性?？梢灾瞥蓧Π?、天花板、空間吸聲體等，可以大量吸收房間內(nèi)的聲能，降低混響時間，減少室內(nèi)噪聲。多孔吸聲材料對聲音中高頻有較好的吸聲性能。華亭影劇院在聲裝中大量采用了50厚32KG/M3玻璃棉作為背襯吸聲材料，這種構(gòu)造做法有效加強(qiáng)了表層材料的吸聲性能。由于玻璃棉為松散的多孔材料，在使用時有諸多不便，所以將玻璃棉加工成玻璃棉

8、氈，并且外包玻璃絲布。3.2 穿孔板吸聲構(gòu)造在各種薄板上穿孔，背后設(shè)置空腔形成穿孔吸聲構(gòu)造。薄板本身并不具有良好的吸聲性能，但穿孔后并安裝成帶有一定厚空腔的吊頂或貼面墻那么可形成亥姆霍茲共振吸聲構(gòu)造，因此獲得較大的吸聲才能。這種穿孔板吸聲構(gòu)造廣泛地應(yīng)用于廳堂音質(zhì)及吸聲降噪等聲學(xué)工程中。穿孔板的穿孔率一般為2%-17%。假設(shè)在穿孔板后空腔內(nèi)填充多孔吸聲材料時，空氣分子在共振時的摩擦阻力增大，各個頻率的吸聲性能都將有明顯進(jìn)步，這就兼有多孔吸聲材料和穿孔吸聲構(gòu)造兩者特點(diǎn)的穿孔板組合吸聲構(gòu)造。華亭影劇院觀眾廳后部穿孔石膏板吊頂和木質(zhì)穿孔板墻面、舞臺后墻穿孔木質(zhì)吸音板墻面以及放映室、聲控室穿孔金屬板吊頂

9、背襯玻璃棉均屬于這種吸聲構(gòu)造，理論證明這種構(gòu)造各頻段的吸聲效果都比較理想。穿孔板的另一個優(yōu)點(diǎn)就是有多種材質(zhì)可供選擇，可以設(shè)計(jì)出不同的裝修風(fēng)格。3.3 薄板共振吸聲構(gòu)造將各種薄板，例如：木膠合板、塑料板、水泥纖維板、各種金屬板等不透氣無空隙的薄板，四周固定在墻或頂棚的龍骨架上，板背后留有一定深度空氣層，就構(gòu)成了薄板共振吸聲構(gòu)造。板后空氣層必須密閉，以使板具有彈性，這就要求板不是透氣的，板周邊與龍骨必須嚴(yán)密結(jié)實(shí)的結(jié)合，施工時一定要注意板的安裝不應(yīng)隨時間的推移而出現(xiàn)松動現(xiàn)象。由于薄板的共振頻率較低，一般為80HZ300HZ，因此低頻聲比高頻聲容易激發(fā)薄板的共振，所以薄板共振吸聲構(gòu)造具有吸收低頻聲的特性。華亭影劇院在墻裙部分采用了這種構(gòu)造。觀眾廳后墻墻裙為600高櫻桃木飾面板，400厚空腔，主要為理解決穿孔板和多孔材料低頻吸音率偏低的問題。另外，華亭影劇院聲反射體主要布置在觀眾廳前部。臺口兩側(cè)和耳光干掛20厚米黃大理石，40寬斜拼角接縫；聲橋和觀眾廳前部2/3吊頂為輕鋼龍骨紙面石膏板，白色乳膠漆飾面，讓首次反射聲盡量多的到達(dá)觀眾席。4 結(jié)論華亭影劇院聲學(xué)設(shè)計(jì)根本成功，投入使用后得到了業(yè)主的好評，但在設(shè)計(jì)中還是有一些遺憾和缺乏，例如觀眾廳吊頂為了造