國家大劇院聲學(xué)設(shè)計分析

1、國家大劇院聲學(xué)設(shè)計分析 這是一顆璀璨的明珠，蘊含著激昂旋律，流淌著曼妙樂章。這里是表演藝術(shù)的殿堂，承載民族文化復(fù)興的使命，匯聚世界藝術(shù)交流的碰撞。中國國家大劇院簡介 國家大劇院位于北京市中心天安門廣場西側(cè)，是亞洲最大的劇院綜合體。中國國家表演藝術(shù)的最高殿堂，中外文化交流的最大平臺，中國文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的重要基地。 從國家大劇院第一次立項到正式運營，經(jīng)歷了49年，設(shè)計方案經(jīng)歷了三次競標(biāo)兩次修改，總造價30.67億元2 。由法國建筑師保羅安德魯主持設(shè)計，設(shè)計方為法國巴黎機場公司。占地11.89萬平方米，總建筑面積約16.5萬平方米，其中主體建筑10.5萬平方米，地下附屬設(shè)施6萬平方米。設(shè)有歌劇院、音樂

2、廳、戲劇場以及藝術(shù)展廳、藝術(shù)交流中心、音像商店等配套設(shè)施。 作為新北京十六景之一的地標(biāo)性建筑，國家大劇院造型獨特的主體結(jié)構(gòu)，一池清澈見底的湖水，以及外圍大面積的綠地、樹木和花卉，不僅極大改善了周圍地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，更體現(xiàn)了人與人、人與藝術(shù)、人與自然和諧共融、相得益彰的理念?！暗皻ぁ钡讓訃娡坷w維素防止雨噪聲 國家大劇院的4萬m2“蛋殼”屋蓋非常巨大，為減輕結(jié)構(gòu)荷載，采用了鈦金屬為裝飾面的輕型屋蓋。存在的一個問題是：降雨時，室內(nèi)會受到雨點撞擊金屬屋面所產(chǎn)生的雨噪聲干擾。 在清華大學(xué)建筑物理實驗室進行了該屋蓋結(jié)構(gòu)的空氣聲隔聲和雨噪聲隔絕實驗研究，在進行大量實驗數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地提出在屋蓋底層采

3、用纖維素噴涂防止雨噪聲的方案，并最終得到了應(yīng)用實施。即在屋蓋板下，噴涂一層25mm厚的K-13纖維素噴涂吸聲材料。纖維素為密實顆粒狀粘稠材料，噴涂后起到了良好密封作用。 實驗顯示，未噴涂纖維素前，屋蓋空氣聲隔聲量最高只能達到Rw=37dB。噴涂后，屋蓋的空氣聲隔聲性能可提高到Rw=47dB。在雨強1mm/min的大雨下，雨擊隔聲量可達到Lpn,w=40dB，估算大廳室內(nèi)噪聲小于25dB(A)。 纖維素噴涂能夠大大提高屋蓋隔聲性能的主要原因是：一、纖維素均勻噴涂附著在屋蓋底的2mm厚鋼板上起到了一定的聲阻尼作用，改善了鋼板本身的振動模式，較大提高了中低頻的隔聲性能。 歌劇院：金屬網(wǎng)包出“稻草屋”

4、 歌劇院內(nèi)部也用這樣的金屬網(wǎng)包裹著，但看上去卻不覺得有金碧輝煌的冰冷，聲音穿過金屬網(wǎng)后再反射回來，形成“自然聲”， 這樣就形成了視覺的弧形和聽覺空間的多邊形，做到了建筑聲學(xué)和劇場美學(xué)的完美結(jié)合。 即使在沒有麥克風(fēng)的條件下，舞臺上的聲音，臺下各個角落的觀眾都能聽到。 金屬網(wǎng)裝飾墻面 歌劇院觀眾廳內(nèi)墻面裝修采網(wǎng)格狀金屬網(wǎng)裝飾其橫向為2.5mm，不銹鋼鋼絲鉸線(緯線)間距6mm，縱向為2.5mm，鋁合金棍(經(jīng)線)間距8mm。從設(shè)計方面主要考慮二點聲學(xué)及裝飾效果。 觀眾廳的平面形狀與聲學(xué)關(guān)系較大，長方形(側(cè)墻成角度)有利于反射聲音音質(zhì)好但視覺效果古板，墻面不完整，而圓弧形對于音質(zhì)存在致命的聲音聚焦的缺

5、陷但在視覺美學(xué)上圓弧形墻面更加優(yōu)美。 建筑師設(shè)計基本理念是基于經(jīng)典的馬蹄形劇院，但又避免了傳統(tǒng)式的包廂布局在視線和音質(zhì)方面的弱點，一方面利用金屬網(wǎng)形狀可以隨意的優(yōu)勢呈弧線另一方面利用金屬網(wǎng)的通透性，因此將觀眾廳設(shè)計成雙層墻，即建筑實體墻與金屬網(wǎng)裝飾墻這樣聲學(xué)專家可以大膽地為了達到各種聲學(xué)指標(biāo)在實體墻上施展才華不必?fù)?dān)心影響觀眾廳的美觀將金屬網(wǎng)背后的實體墻做成了有角度有利于聲反射的斜墻面，在觀眾廳內(nèi)看不到生硬的折角，聲音又可透過金屬網(wǎng)到達反射聲墻面。 同時，在設(shè)計中不但利用金屬網(wǎng)的通透解決了聲學(xué)問題，還達到建筑的場景效果：在演出前將所有照明關(guān)閉金屬網(wǎng)連接處的帶形燈照向后面的紅墻，又反射到金屬網(wǎng)，經(jīng)

6、過金屬網(wǎng)過濾，以漫射形式柔和地撒進觀眾廳內(nèi)，四周紅色的墻面映射著朦朧的金色的薄紗，演繹出一道現(xiàn)代、簡約、優(yōu)雅，柔和而具有親和力的視覺風(fēng)景線。 在歌劇院池座金屬網(wǎng)后的弧墻用凹凸形擴散體MLS作為反射墻，此部位為了滿足聲學(xué)要求，做了精心設(shè)計，固定金屬網(wǎng)的鋼柱尺寸及布置規(guī)律為MLS的單元設(shè)計的一部分。 此處金屬網(wǎng)與結(jié)構(gòu)的連接方法是：鋼柱與混凝土板底、頂固定，在鋼柱上做轉(zhuǎn)接件轉(zhuǎn)接件與金屬網(wǎng)的上下連接帶連接。 觀眾廳后墻是回聲的主要發(fā)源地，在后墻做了足夠的寬頻帶吸聲材料，為了與觀眾廳裝修風(fēng)格協(xié)調(diào)具體構(gòu)造，紫紅色絲布后面為玻璃絲棉吸聲材料。 吊頂 歌劇院的吊頂為復(fù)合板外貼實木裝飾板吊頂，為了讓樂隊和演員之

7、間有良好的相互交流：將臺口和樂池上方的吊頂做平，保證足夠的寬度使表演的聲音可以通過頂面反射到樂池內(nèi)、為了使反射聲效果好，木吊頂厚度達到了35mm。 為了使前排觀眾獲得較好的早期自然反劓聲觀眾廳前部吊頂平面也做平，以利于將聲音反射到池座前區(qū)而中部吊頂結(jié)合三道面光的布置將木吊頂裝飾做成L形以利于聲音的反射和擴散。音樂廳：建筑和聲學(xué)的完美結(jié)合 完美的天花板：音樂廳的天花板像形狀不規(guī)則的白色浮雕像一片起伏的沙丘，又似海浪沖刷的海灘，有利于聲音的擴散。 為了達到聲效的完美，在頂棚的下面還懸掛了一面由清華大學(xué)學(xué)生親手用玻璃纖維混凝土做得龜背形狀的集中式反聲板，它的作用是將聲音向四面八方散射。 音樂廳吊頂：

8、音樂廳觀眾廳的平面形狀是稍有弧度的鞋盒型，它可提供豐滿而渾厚的音質(zhì)。 觀眾座席圍繞演奏臺布置，即樂隊和伴唱演員在中間，觀眾在周圍，在空間上形成對演奏臺中心的圍合。這樣的布局最大限度保證了觀眾聽到均勻的自然聲。觀眾廳周邊以扁而寬的橢圓形柱廊環(huán)繞，在柱子背后有耦合空間，可提供晚期的混響時間。 觀眾廳的高度和形狀確保了有足夠的體積，因而混響時間自然可得到滿足。技術(shù)處理 MLS聲學(xué)墻 樂隊演奏臺周圍的墻是聲學(xué)墻，即按照數(shù)學(xué)理論精確地計算出來的墻面凹凸形狀，縮寫術(shù)語稱為“MLS”，原意為“Mathematics Length Sequence”，此墻的作用是，高度擴散反射，它可使樂師們有良好的相互聽聞，

9、讓聲音均勻、柔和地反射、擴散保證坐在每個位置的觀眾，都能聽到同樣優(yōu)質(zhì)的聲音。 凹凸墻體的構(gòu)造為用雙層木板(12mm 2厚)做出凹凸形狀，凸出部位里邊為密實的玻璃絲棉。 GRC墻板 GRC是由抗堿玻璃纖維、石英砂和高強水泥按一定配比，使用模具(噴射)制作，一體成型。其特點與GRG類似：質(zhì)量輕、防火環(huán)保、聲音效果好，使用壽命長、安裝方面等特點。板的圖案樣式與具體構(gòu)造同前GRG墻板類似。 音樂廳的墻面與吊頂在材質(zhì)方面達到了整體統(tǒng)一，同時較硬材質(zhì)的材料在低頻維持較長的混響，且GRC起伏的墻面對音樂廳的演奏聲音起到漫反射的作用，既兼顧了功能，又兼顧了美觀。 GRC吊頂 建筑師將音樂廳巨大的GRC整體吊頂

10、設(shè)計成一幅完整的形狀方向各異、波浪起伏的抽象圖案，你可以想象成一片起伏的沙丘：一片正開墾的荒地，波浪；山脈；音樂的節(jié)奏，韻律吊頂與墻面的柔和感形成強烈的對比，你會感到寧靜中有一股巨大的力量蓄勢待發(fā)，精彩的演出即將拉開序幕。 吊頂除了增添藝術(shù)氛圍外，它還是一個考慮聲學(xué)效果的設(shè)計。 對于音樂廳來說，第一重要就是聲音，一切建筑和裝飾設(shè)計都要為聲學(xué)效果服務(wù)，凹凸不平的頂棚，更加有利于聲音的擴散，不規(guī)則圖形的浮雕吊頂，就像是一個聲音擴散器，把舞臺發(fā)出的聲音擴散到觀眾席上的每個角落。 音樂廳吊頂面積約1300m2，由164塊GRC板組成，其中標(biāo)準(zhǔn)矩形板118塊，異形板46塊，一般每塊面積7m2左右。標(biāo)準(zhǔn)塊

11、尺寸：3.2m2.26m0.024m和3.4m2.26m0.024m，兩種其厚度控制在24mm，厚度的要求除構(gòu)造需要外，更重要的是有聲學(xué)要求，板精細(xì)度要求對角誤差控制在2mm。每塊板起伏較大，平均起伏250mm，起伏落差最大達480mm，重約110Kg/m2，總重量超過100噸。設(shè)計提供用聚苯做的1:10的小樣，由廠商根據(jù)小樣經(jīng)過數(shù)道工序，做成1:1實樣。 具體構(gòu)造：GRC板四周帶有配筋邊框，每塊板上預(yù)埋20個預(yù)埋件上部焊接不銹鋼吊筋，吊筋與槽鋼架連接槽鋼架上有6個安裝吊點，此吊點與吊頂次鋼梁連接次梁與主鋼梁連接，主鋼梁與鋼筋混凝土頂板梁下預(yù)埋件連接。 GRC吊頂做成凹槽形狀的空箱，噴灑設(shè)置在

12、吊頂以上，為了使用中的安全，一旦發(fā)生火災(zāi)，噴淋噴水后，有可能會使凹槽箱內(nèi)積水后造成吊頂板荷載過大，造成固定件脫落，砸向觀眾廳造成新的災(zāi)難，所以每塊浮雕板上預(yù)留了泄水孔，用于導(dǎo)流浮雕內(nèi)的積水。 玻璃反聲罩 在音樂廳演奏臺上部，GRC吊頂下方設(shè)計了巨大的橢圓龜背形玻璃反聲罩(長約17m、寬約11m)，可有效地改善演奏人員的聽聞效果，并將樂隊演奏的聲音向四周反射，解決了前后音質(zhì)不一致的難題。 玻璃反聲罩由88塊超白10mm+PVB+gmm夾膠玻璃組成，玻璃的厚度與聲學(xué)有關(guān)，其中60塊為標(biāo)準(zhǔn)長方形尺寸約為1.6m1m，其余28塊為異形尺寸。其構(gòu)造即是水平放置的點式玻璃幕墻主體鋼架為三角空心鋼梁(其內(nèi)部

13、穿燈具的電纜線)，鋼架交叉位置下方焊接支撐桿，支撐桿端部固定球鉸駁接爪，連接片玻璃單元上四角的沉式駁接頭，各組單元之間由10的鋼絲線對角線連接固定，保證了玻璃反聲罩的整體剛度。另外玻璃反聲罩下方吊掛了16盞舞臺照明燈具和52盞普通照明燈具。玻璃反聲罩整體是通過主吊頂鋼結(jié)構(gòu)上固定的卷揚機調(diào)節(jié)，由四根纖細(xì)的32鋼絞線從GRC吊頂板縫問穿過與其主鋼梁連接固定。戲劇場：材質(zhì)多重展示 伸出式舞臺 戲劇場舞臺最大特點在升降樂池前設(shè)置了伸出式舞臺當(dāng)樂池升至伸出式舞臺臺面標(biāo)高時表演區(qū)將前移使觀眾最大程度地聽到演員清晰的自然聲和觀賞到演員細(xì)膩的表情，演員站在舞臺前區(qū)，置身于熱情觀眾的包圍之中不僅拉近了與觀眾之間的距離而且有利于調(diào)動演員的表演熱情，形成良好的觀演氣氛。 活動耳光 由于舞臺的前移戲劇場設(shè)置了雙道耳光如果按常規(guī)的耳光室設(shè)計是開敞的，這樣將吸收大量的自然聲音質(zhì)效果不理想。 為了使聲能得到充分的利用改變前區(qū)音質(zhì)差的缺陷，戲劇場將雙道耳光做成活動翻板式。在不使用耳光的情況下，各層耳光的翻板可以關(guān)閉，且耳光靠觀眾廳一側(cè)其裝飾面采用與觀眾廳內(nèi)墻裝飾相同的絲綢布面與觀眾廳內(nèi)部整體裝修效果融為一體。 MILS聲學(xué)墻 戲劇場根據(jù)觀眾廳演出劇目的功能、混響時間及空間體積關(guān)系，周圍墻、面樓座、池座全部采用MILS聲學(xué)墻面外裝飾是紫暗紅、橘黃