摘 要：介紹了演藝中心歌舞劇院的聲學(xué)設(shè)計(jì)內(nèi)容，包括建筑體型設(shè)計(jì)、混響時(shí)間設(shè)計(jì)及木格柵設(shè)計(jì)等，用計(jì)算機(jī)音質(zhì)模擬對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了校正，用竣工檢測(cè)進(jìn)行了聲學(xué)驗(yàn)收，竣工后的劇院設(shè)計(jì)參數(shù)達(dá)到規(guī)范要求及預(yù)期，聲場(chǎng)效果良好。

　　關(guān)鍵詞：劇院;建筑聲學(xué)設(shè)計(jì);擴(kuò)散;混響時(shí)間;聲場(chǎng)不均勻度

　　1 工程概述

　　天津?yàn)I海新區(qū)文化中心位于天津市濱海新區(qū)中心商務(wù)區(qū)，于 2017 年 10 月 1 日開(kāi)始運(yùn)營(yíng)，是濱海新區(qū)從增強(qiáng)文化軟實(shí)力、促進(jìn)文化大發(fā)展大繁榮出發(fā)，建設(shè)的一項(xiàng)標(biāo)志性文化工程。 文化中心包含三館兩中心一長(zhǎng)廊，分別為濱海圖書(shū)館、濱海美術(shù)館、濱海科技館、濱海演藝中心、濱海市民活動(dòng)中心、文化長(zhǎng)廊，其中濱海演藝中心定位為藝術(shù)跨界融合、文藝產(chǎn)業(yè)孵化、娛樂(lè)業(yè)態(tài)整合的藝術(shù)殿堂，力爭(zhēng)將其打造成為國(guó)內(nèi)創(chuàng)新型演藝中心。

　　濱海演藝中心建筑設(shè)計(jì)方案由 Bing ThomArchitects 建筑師事務(wù)所和天津華匯工程建筑設(shè)計(jì)有限公司聯(lián)合承擔(dān)，內(nèi)裝設(shè)計(jì)方案由天津華匯工程建筑設(shè)計(jì)有限公司獨(dú)立承擔(dān)，聲學(xué)設(shè)計(jì)顧問(wèn)方為 天 津 大 學(xué)。 演 藝 中 心 總 建 筑 面 積 約 為25 000 m2，包含 1 400座專業(yè)歌劇院、400 座多功能實(shí)驗(yàn)劇場(chǎng)、排練廳和其他輔助設(shè)施房間。 由開(kāi)敞通透的玻璃幕墻覆蓋的公共空間與室外景觀遙相呼應(yīng)，塑造出一個(gè)開(kāi)放的、公共參與的演藝中心形態(tài)[1]。

　　2 歌舞劇院功能及建筑概況

　　歌舞劇院主要承接大型歌舞劇、音樂(lè)劇以及綜藝晚會(huì)的演出，并兼顧交響樂(lè)、會(huì)議和語(yǔ)言類節(jié)目的需要。 歌舞劇院建筑平面略呈馬蹄形，樓座由觀眾廳后部延伸至兩側(cè);觀眾廳內(nèi)舞臺(tái)開(kāi)口為17 m × 10. 25 m;舞臺(tái)臺(tái)口至池座后墻最大水平距離為 25. 1 m，舞臺(tái)包括主舞臺(tái)、左右側(cè)舞臺(tái);觀眾席 最 大 寬 度 為 27. 2 m;樓 座 下 開(kāi) 口 高 深 比 為3. 875 5∶ 5. 143 7 = 1 ∶ 1. 33，符合規(guī)范大于等于1∶ 1. 5要求;池座觀眾席共 19 排，前后高差(總起坡)為2. 14 m，平均起坡為0. 12 m;樓座觀眾席11排，前后高差( 總起坡) 為 3. 85 m，平均起坡為0. 35 m。 觀眾席前部設(shè)升降樂(lè)池;劇場(chǎng)主揚(yáng)聲器設(shè)于臺(tái)口前部天花主音箱橋內(nèi)，為暗藏式，左右設(shè)置拉聲像音箱;音控室、燈控室設(shè)于池座后墻的中部，追光室位于樓座后墻中部。

　　3 歌舞劇院主要建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)

　　指標(biāo)根據(jù)劇院使用功能及規(guī)模的不同[2]，同時(shí)參考業(yè)主方的使用要求，最終確定廳內(nèi)聲學(xué)的音質(zhì)參量指標(biāo)，并作為聲學(xué)設(shè)計(jì)及室內(nèi)設(shè)計(jì)必須考慮的原則。

　　4 歌舞劇院建筑體型設(shè)計(jì)

　　4. 1 建筑平面設(shè)計(jì)原建筑平面呈內(nèi)凹形，會(huì)形成聲聚焦，為了消除聲缺陷，在墻面反射區(qū)域做凸弧進(jìn)行擴(kuò)散處理，會(huì)形成更加均勻的聲場(chǎng)效果;臺(tái)口八字墻區(qū)域需要為觀眾席前區(qū)觀眾提供前次反射聲，能為該區(qū)域 觀 眾 提 供 環(huán) 繞 感， 豐 富 聽(tīng) 眾 的 觀 演 感受[3⁃4]，因此，此處形狀需要重點(diǎn)設(shè)計(jì)。

　　4. 2 建筑剖面設(shè)計(jì)從規(guī)范規(guī)定的每座容積確定吊頂?shù)拇笾赂叨龋�以及根�?jù)室內(nèi)聲場(chǎng)效果的分布，確定吊頂?shù)淖罱K形式。從中可以看出，聲音經(jīng)吊頂反射后，能覆蓋到觀眾席的所有區(qū)域，且分布均勻，聲場(chǎng)效果良好。

　　5 木格柵設(shè)計(jì)前面

　　4. 1 小節(jié)提到，為使觀眾席區(qū)域能獲得良好的反射聲，且聲場(chǎng)分布更加均勻，采取了多段弧形墻體設(shè)計(jì)。 因此，為保證視覺(jué)上的效果，墻體外飾面采用聲學(xué)透明的第二層“皮”，經(jīng)多方討論，最終選用木格柵構(gòu)造，格柵縱截面厚度為 25mm，2 個(gè)格柵間寬度為 67 mm，既能起到視線上的遮擋作用，又能獲得很好的裝飾效果。

　　為了進(jìn)一步確定格柵構(gòu)造的聲學(xué)性能，制作了 3 m × 4 m 的樣品，同時(shí)做了 2 種后襯材料，一種為無(wú)紡布，一種為音響布，在天津大學(xué)建筑物理環(huán)境與生態(tài)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的消聲室進(jìn)行聲學(xué)檢測(cè)，主要觀察吸聲系數(shù)及脈沖響應(yīng)。 根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，最終選定后襯音響布材料結(jié)構(gòu)。 同時(shí)在Odeon 軟件中建立混響室簡(jiǎn)易模型[5]，通過(guò)用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了模擬結(jié)果的有效性，在模擬軟件中觀察測(cè)點(diǎn)的脈沖響應(yīng)。

　　從檢測(cè)結(jié)果可知，木格柵整體構(gòu)造幾乎不具備吸聲作用，該構(gòu)造不會(huì)引起聲缺陷。 結(jié)合以上檢測(cè)結(jié)果及工程設(shè)計(jì)中認(rèn)定，當(dāng)構(gòu)造穿孔率大于 20% 時(shí)，該構(gòu)造不具備吸聲性能，則確定所用木格柵構(gòu)造只起裝飾作用，不影響格柵構(gòu)造后面材料的聲學(xué)性能[6]。6 觀眾廳表面裝修用材的聲學(xué)設(shè)計(jì)要求觀眾廳地坪及走道：觀眾廳地坪及走道采用龍骨架空木地板，將龍骨間隙填實(shí)，避免產(chǎn)生地板共振。

　　觀眾廳吊頂：為了保證足夠的聲反射及吊頂造型需求，吊頂選用 GRG 材質(zhì)。觀眾廳側(cè)墻八字墻區(qū) + 側(cè)墻前區(qū)：2 個(gè)區(qū)域需要進(jìn)行聲反射，因此采用混凝土抹面，保證足夠的聲反射。觀眾廳側(cè)墻后區(qū)：該區(qū)域墻體需進(jìn)行強(qiáng)吸聲設(shè)計(jì)，采用穿孔三夾板，具體構(gòu)造為“穿孔三夾板(孔徑 5 mm，孔距 40 mm，板后附無(wú)紡布) + 100mm 礦棉 + 50 mm 空腔”。觀眾廳后墻：為了獲得較為平直的混響時(shí)間特性曲線，采用 2 種材料間隔布置方案，構(gòu)造分別為“50 mm 離心玻璃棉(容重 32 kg / m3) + 100 mm空腔”和“穿孔三夾板(孔徑5 mm，孔距40 mm，板后附無(wú)紡布) + 100 mm 礦棉 + 50 mm 空腔”。觀眾廳樓座欄板：為避免聲音經(jīng)欄板反射造成聲缺陷，本方案中欄板位置進(jìn)行了吸聲處理，具體措施為木格柵后粘貼 25 mm 玻璃棉。舞臺(tái)墻面：舞臺(tái)空間較大，為了避免它與觀眾廳之間因耦合空間產(chǎn)生不利影響，應(yīng)保證舞臺(tái)空間內(nèi)的混響時(shí)間與觀眾廳內(nèi)混響時(shí)間基本接近[7]。

　　在舞臺(tái)墻體第 1 層馬道以下位置(包括側(cè)臺(tái))布設(shè)吸聲材料，具體構(gòu)造為“12 mm 埃特板(穿孔率 8% ) + 50 mm 離心玻璃棉 ( 容重 32kg / m3) + 200 mm 空腔”，并應(yīng)在 3 m 以下墻體做局部加厚處理，防止道具等的沖撞造成材料損壞。7 計(jì)算機(jī)模擬分析設(shè)計(jì)完成之后，需采用計(jì)算機(jī)模擬軟件對(duì)聲場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行模擬，模擬采用丹麥 Odeon 軟件，眾多工程案例可證明該軟件具備一定的可靠性，能起到對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行校正的作用[8]。

　　8 建聲測(cè)試結(jié)果及分析

　　從測(cè)試結(jié)果中可以看出：

　　1)空?qǐng)鲋蓄l混響時(shí)間為 1. 4 s，低頻混響時(shí)間滿足規(guī)范要求的比值范圍，略超出中頻混響時(shí)間1. 3 倍，中高頻混響時(shí)間曲線基本平直，按滿場(chǎng)混響時(shí)間低于空?qǐng)龌祉憰r(shí)間 0. 2 s 的經(jīng)驗(yàn)，在本項(xiàng)目中，當(dāng)空?qǐng)龌祉憰r(shí)間實(shí)測(cè)值為 1. 6 s 時(shí)，則滿場(chǎng)混響時(shí)間與設(shè)計(jì)值相符，推測(cè)混響時(shí)間實(shí)測(cè)值小于設(shè)計(jì)值的原因可能是由于木格柵構(gòu)造吸收了部分聲能量;2)音樂(lè)明晰度 C80 是用來(lái)描述音樂(lè)明晰程度的指標(biāo)，觀眾廳內(nèi)大部分區(qū)域 C80 指標(biāo)參數(shù)在1 ～ 3 dB 之間，表明劇場(chǎng)廳內(nèi)明晰度合適，能很好地表達(dá)出音樂(lè)的層次感;3)語(yǔ)言清晰度 D50 是用來(lái)評(píng)價(jià)廳堂內(nèi)語(yǔ)言聲是否清晰的重要參數(shù)，所有倍頻程 D50 參數(shù)均大于 0. 6，表明劇場(chǎng)內(nèi)語(yǔ)言聲清晰，為營(yíng)造良好聲場(chǎng)環(huán)境提供了保障;4)在整個(gè)廳堂中布置18 個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)得的最大聲壓級(jí)為 68. 5 dB，最小聲壓級(jí)為 60. 8 dB，聲壓級(jí)差為 7. 7 dB，小于 8 dB，可認(rèn)為整個(gè)廳堂聲場(chǎng)分布均勻，效果良好。

　　9 總 結(jié)

　　前期的廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助模擬及后期聲學(xué)檢測(cè)表明，演藝中心歌舞劇場(chǎng)混響時(shí)間設(shè)計(jì)基本達(dá)到預(yù)期，混響時(shí)間特性曲線符合規(guī)范、聲場(chǎng)分布均勻，具有一定的豐滿度和清晰度，整體表明竣工的劇場(chǎng)聲學(xué)環(huán)境滿足使用要求，能為觀眾提供良好的聲場(chǎng)效果。 此外，演藝中心劇場(chǎng)已投入使用多年，多個(gè)演出團(tuán)體及觀眾對(duì)劇場(chǎng)的演出效果給予了高度評(píng)價(jià)。 濱海新區(qū)文化中心演藝中心歌舞劇院為豐富市民業(yè)余文化活動(dòng)提供了重要場(chǎng)所，擔(dān)負(fù)起了濱海新區(qū)文化新地標(biāo)的重任。

　　參 考 文 獻(xiàn)：

　　[1] 華匯設(shè)計(jì) HHDesign. 華匯設(shè)計(jì) HHDesign《天津?yàn)I海文化中心》 首發(fā)座談會(huì)圓滿舉行[ EB/ OL]. (2019⁃04⁃23 ) [ 2021⁃12⁃06 ].

　　[2] 劇場(chǎng)、電影院和多用途廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)范：GB/ T50356—2005[S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005.

　　[3] 中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑物理研究所. 建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1987.

　　[4] 柳孝圖. 建筑物理[M]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2019.[5] 楊君，曹偉. 建筑聲學(xué)仿真軟件 ODEON 在混響室設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 環(huán)境技術(shù)，2019，37(4)：127⁃132.

　　[6] 鐘祥璋. 建筑吸聲材料與隔聲材料[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

　　作者：陳 航1，劉 剛2