背景介紹

本方案以廣東省廣州市某學(xué)院的多功能廳聲學(xué)建設(shè)為例。該多功能廳主舞臺高度高達(dá)15m，一般設(shè)有數(shù)量很多的吊桿；舞臺面積較大，含主臺、側(cè)臺和后臺，整體呈品字型。

場館概述

多功能廳功能定位：以文藝演出為主，兼顧舉辦大型會議、環(huán)繞聲電影放映功能。

多功能廳觀眾廳平面呈鐘形，觀眾廳長37m，寬32m，最高點(diǎn)8.1m，最低點(diǎn)3.6m。舞臺面比第一排高0.8m。觀眾廳為大跨度的輕質(zhì)屋面，舞臺屋面為混凝土樓板。

舞臺口尺寸：15.8m*5.6m。舞臺呈品字型，主舞臺長寬為15.8m*6.2m，側(cè)舞臺長寬為8.6m*7.3m，后舞臺長寬16.6m*6.9m。

觀眾廳側(cè)墻設(shè)一道耳光，吊頂設(shè)一道面光，均為暗藏式。觀眾廳為全臺階形式，共22排，第一排與最好一排高度差（總起坡）為3.3m，平均每階高差約15cm。觀眾廳布置一層座位，共986座，屬中型劇場。觀眾廳平面面積約1372㎡，容積約6578m3，每座容積6.67m3/座。

聲學(xué)設(shè)計原則以電聲演出為主，良好的聲環(huán)境是電聲系統(tǒng)高效發(fā)揮的基礎(chǔ)，要求廳堂建成后具備較高的清晰度，均勻度。

聲學(xué)設(shè)計依據(jù)

本項目的聲學(xué)設(shè)計依據(jù)以相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)經(jīng)典聲學(xué)文獻(xiàn)為準(zhǔn)，列舉如下：

GB50118－2010《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范》

GB50121-2005《建筑隔聲評價標(biāo)準(zhǔn)》

JGJ57-2000《劇場建筑設(shè)計規(guī)范》

GBT/T 50356-2005《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計規(guī)范》

GB/T 16731-1997 《建筑吸聲產(chǎn)品的吸聲性能分級》

《ISO3382:2008 Acoustics Measurement of the reverberation time of rooms with reference to other acoustical parameters.》

《音樂廳和歌劇院》白瑞納克著

多功能廳 相關(guān)圖紙與提供的相關(guān)信息

聲學(xué)設(shè)計指標(biāo)

多功能廳需要較高的語言清晰度，全廳聲壓級分布均勻，無明顯回聲和顫動回聲等聲學(xué)缺陷根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求以及本項目的功能特點(diǎn)，茲確定以下的音質(zhì)設(shè)計指標(biāo):

多功能廳內(nèi)本底噪聲：本底噪聲是指房間內(nèi)無人占場，空調(diào)、通風(fēng)系統(tǒng)和音視頻燈光系統(tǒng)正常運(yùn)行時的噪聲水平。多功能廳內(nèi)本底噪聲應(yīng)不超過NR30噪聲評價曲線，用A 聲級評價時要求噪聲級不能超過35dBA。本底噪聲測量時分兩種工況：廳堂內(nèi)音視頻舞臺機(jī)械和暖通設(shè)備關(guān)閉、開啟。前者是檢驗(yàn)廳堂建筑圍護(hù)構(gòu)造的噪聲隔絕能力，后者是測試設(shè)備排放噪聲的情況。

多功能廳內(nèi)任何位置無音質(zhì)缺陷，如聲聚焦、回聲、顫動回聲等聲學(xué)缺陷。多功能廳內(nèi)總體評價應(yīng)達(dá)到混響合適、頻率特性優(yōu)良、聲場均勻，聲音清晰真實(shí)、無明顯噪聲等。

控制室音質(zhì)設(shè)計指標(biāo)：中頻500~1000Hz滿場混響時間為：RT60=0.4秒，各頻率混響時間平直。

體型和聲線分析

體型設(shè)計是音質(zhì)設(shè)計的重要內(nèi)容。廳堂體型直接決定了反射聲的時間和空間分布，甚至影響直達(dá)聲的傳播，大量的早期反射聲是優(yōu)良音質(zhì)的有力保證。早期反射聲是指在直達(dá)聲后50ms之內(nèi)到達(dá)的反射聲，對于音樂可放寬到80ms內(nèi)。

早期反射聲不僅在時間分布上、同時在方向分布上都與音質(zhì)效果有關(guān)。來自前方的早期反射聲有提高直達(dá)聲強(qiáng)度和增加親切感的作用，而來自側(cè)向的早期反射聲，有形成圍繞感的作用。這對音樂廳和歌劇院來說都是至關(guān)重要的。

合適的體型設(shè)計是良好音質(zhì)的必備條件之一，而科學(xué)的裝飾完成面造型設(shè)計能為獲得良好音質(zhì)提供先天性的有利條件。墻面形狀、尺寸、布置的合理設(shè)計以及擴(kuò)散體的設(shè)計與布置來滿足。設(shè)計合理的吊頂可以為觀眾廳提供豐富而均勻的早期反射聲，舞臺臺口至面光橋之間的大天花，能夠?yàn)榍爸袇^(qū)提供早期反射聲，面光橋后部的天花吊頂能夠?yàn)橹泻蟛坑^眾席提供早期反射聲。而合理設(shè)計側(cè)墻的造型，能夠使觀眾廳的側(cè)向反射聲更豐富，聲場更為擴(kuò)散，這也有利于加強(qiáng)觀眾席的空間感。而側(cè)墻上擴(kuò)散反射體的設(shè)計能夠?yàn)橛^眾廳提供大量的側(cè)向反射聲，這都能改善觀眾廳的空間感并使觀眾廳具有良好的聲場分布均勻度。

觀眾廳聲線分析

從圖 3可以清楚看出，對觀眾廳兩側(cè)墻體造型優(yōu)化后，反折線造型能為中部觀眾區(qū)帶來更多的早期反射聲，界面有效反聲利用率較高，不存在顫動回聲、聲聚焦、聲影等聲學(xué)缺陷。（紅圈為聲源，藍(lán)色線為入射聲線，紅線為反射聲線）

折線轉(zhuǎn)折點(diǎn)直角的設(shè)計更利于板材之間的拼接、燈槽的設(shè)計安裝，并不會產(chǎn)生尖銳的轉(zhuǎn)角。

吊頂作為最重要的一個反聲面，需要科學(xué)合理的設(shè)計，將聲音有效地反射到觀眾區(qū)域，提供大量的早期反射聲，有利于加強(qiáng)直達(dá)聲，提高聲場均勻度、響度和語言清晰度。本方案的吊頂造型基于裝飾效果美觀的前提下，最大量利用頂部為觀眾席提供反射聲，并使來自頂部的反射聲能均勻覆蓋觀眾席。

從圖 4可以清楚看到，聲音從舞臺發(fā)出后，經(jīng)第一段、第二段和第三段吊頂反射，早期反射聲能覆蓋范全部觀眾席區(qū)域，且反射界面體量大。

隔聲設(shè)計

為了防止外界噪聲傳入室內(nèi)影響多功能廳正常使用，故多功能廳的門窗墻體樓板等建筑構(gòu)件需滿足隔聲要求。科學(xué)的隔聲設(shè)計能提高語言私密性，提高會議內(nèi)容的保密性；防止外界噪聲傳入多功能廳，降低廳堂使用體驗(yàn)。

根據(jù)等傳聲量設(shè)計原則，多功能廳墻的隔聲量比門窗高出10dB即可；即門的修正計權(quán)隔聲量Rw+C需要大于35dB，建議使用成品隔聲門，注意對門縫的密封處理。外窗的修正計權(quán)隔聲量Rw+Ctr需要大于35dB，建議使用雙層中空玻璃如5+12A+5的構(gòu)造，同時注意對窗四周縫隙的密封處理。多功能廳內(nèi)常會配備暖通空調(diào)送回風(fēng)系統(tǒng)等噪聲源，若送回風(fēng)口噪聲較大，需根據(jù)機(jī)組噪聲情況以及多功能廳內(nèi)允許噪聲水平進(jìn)行消聲處理。

聲學(xué)材料布局

吊頂作為重要的反射面，其形狀經(jīng)過嚴(yán)格設(shè)計，以便為觀眾提供更多的早期反射聲，增加語言的清晰度和音樂的明晰度。

觀眾廳內(nèi)各界面聲學(xué)材料的選擇與安裝位置和數(shù)量關(guān)系到觀眾廳的總體裝修效果和投資，關(guān)系到廳內(nèi)聲場的分布和擴(kuò)散，更關(guān)系到廳內(nèi)混響時間及其頻率特性的控制，這里將對觀眾廳內(nèi)各個主要表面的材料選擇及其配置部位提出建筑聲學(xué)專業(yè)設(shè)計的建議和意見，供業(yè)主及室內(nèi)裝修設(shè)計和施工單位參考。多功能廳內(nèi)各界面材料及構(gòu)造如下：

吊頂天花

吊頂天花聲學(xué)上要求具有較強(qiáng)的反射，可采用雙層石膏板吊頂，具施工工藝成熟、價格低廉等優(yōu)點(diǎn)，同時有較好的低頻吸聲能力，能使對各頻段的吸聲變得更加均衡，有利于提高音質(zhì)，提高語言清晰度。

本案多功能廳墻體材料平面布局圖如下：

后墻

對觀眾廳后墻作強(qiáng)吸聲處理，既能使廳堂獲得一個低混響的聲環(huán)境，同時能降低后墻產(chǎn)生回聲的風(fēng)險。具體做法為：GA-ART槽孔吸聲板+50mm48K玻璃棉板+100mm以上的空腔。注意點(diǎn)為不可使用一整塊木工板打底，只能使用板條，槽孔吸聲板與玻璃棉板之間不可有一整塊底部。玻璃棉板需盡量緊貼槽孔吸聲板，不可貼墻體。

槽孔吸音板性能要求：

1. 聲學(xué)產(chǎn)品必須具有好的聲學(xué)穩(wěn)定性；

2. 面層材料要求：槽孔吸聲板正面開槽，背面開孔，槽孔中心相對；

3. 按GB 8624-2012《建筑材料及制品燃燒性能分級》標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到A級防火；

4. 甲醛釋放量滿足《室內(nèi)裝飾裝修材料人造板及其制品中甲醛釋放量》（GB18580-2001）E1類標(biāo)準(zhǔn)要求；甲醛釋放量低于0.1mg/L（提供權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測報告）；

5. 聲學(xué)性能：100-5000Hz平均吸聲系數(shù)≧0.70,NRC≥0.80

6. 內(nèi)填白色憎水性48K5mm吸聲棉（憎水性≥98%）(憎水性能報告)

側(cè)墻

中后部側(cè)墻布置微孔吸聲板進(jìn)行吸聲處理，折線造型能提高聲擴(kuò)散效果，提高聲場均勻度、語言清晰度，避免產(chǎn)生顫動回聲聲學(xué)缺陷；

具體做法為：微孔吸音板PAV4/0.7+50mm48K玻璃棉板+空腔（按現(xiàn)場情況）。要求降噪系數(shù)NRC=0.8，平均吸聲系數(shù)α在0.65-0.7范圍內(nèi)。

舞臺口展斜墻

聲學(xué)上要求此界面為反射面，不可做吸聲處理。使用木飾面板+木工板打底即可。

根據(jù)JGJ57-2000《劇場建筑設(shè)計規(guī)范》，劇場墻面材料，頂部設(shè)有排煙裝置（排煙窗、排煙風(fēng)機(jī)）的可以用B1級防火材料，若沒有則需要用A級防火。

觀眾廳地面

地面建議使用PVC膠地板或水磨石，相對于地毯具有易清潔、壽命長的效果。

舞臺墻面

A級孔木吸音板+50 輕鋼龍骨（填 50mm 厚 48k 玻璃棉，外包玻纖布）+建筑墻體，為減少對舞臺燈光的反光，應(yīng)選用黑色，安裝位置為舞臺墻面一層天橋以下墻面，其他非吸聲墻面刷黑色乳膠漆，其構(gòu)造及安裝方式如下：

聲控室

與觀察窗相對墻體：滿鋪FAE32無醛布藝軟包+50mm空腔；兩側(cè)墻直通型GA-ART槽孔吸音板+50mm厚48K玻璃棉+50mm空腔。其余一面墻(觀察窗所在墻體)按裝飾設(shè)計要求，可為抹灰刷白墻；

天花：25mm玻纖板吊頂；

地面：鋪設(shè)架空防靜電地板。

聲學(xué)效果

混響時間計算:最佳混響時間確定后，就須進(jìn)行混響時間的計算，以此確定房間各界面所需的吸聲量，混響時間的計算目前均采用伊林(Eyring)公式。

混響時間計算，通常要計算125、250、500、1000、2000和4000 Hz六個頻段的值。

室內(nèi)音質(zhì)計算機(jī)模擬

本次模擬采用的軟件是由丹麥技術(shù)大學(xué)聲學(xué)技術(shù)系研究開發(fā)的正版聲學(xué)軟件ODEON 15.12 。ODEON軟件因?yàn)槠淇煽康挠嬎隳M結(jié)果和人性化的操作，在全世界范圍內(nèi)已經(jīng)得到了聲學(xué)行業(yè)的廣泛認(rèn)可，是全球最優(yōu)秀的聲學(xué)模擬軟件之一。

采用計算機(jī)聲學(xué)模擬試驗(yàn)，進(jìn)行聲場分布和早期反射聲測定，主要目的是檢查體形設(shè)計中是否存在缺陷和反射聲的分布并以此為依據(jù)進(jìn)行修正。

本次模擬的主要目的是為了利用計算機(jī)輔助設(shè)計的方式多功能廳的室內(nèi)聲場環(huán)境進(jìn)行預(yù)測，目的是在設(shè)計階段找出廳堂內(nèi)可能出現(xiàn)的問題，并加以解決，對廳堂體型、使用的建筑材料進(jìn)行優(yōu)化，以確保廳堂建造完成后能擁有出色的音質(zhì)。

觀眾廳三維聲學(xué)模型

本三維模型對觀眾廳體型作了適當(dāng)簡化：根據(jù)ODEON官方建議，對門窗與墻作同一平面處理，曲面用平面擬合，在保證模擬準(zhǔn)確度的基礎(chǔ)上提高音質(zhì)計算效率。上圖為從舞臺望向觀眾廳后墻方向聲學(xué)模型渲染圖，下圖為后部觀眾席區(qū)域望向舞臺口方向聲學(xué)模型渲染圖。

聲源和測點(diǎn)布置說明

紅點(diǎn)為聲源點(diǎn)位于舞臺中央，高1.5m，以模擬人站立時嘴巴的高度；藍(lán)點(diǎn)為測點(diǎn)共12個測點(diǎn)，高1.2m，均勻布置于觀眾席區(qū)域。因觀眾廳縱向?qū)ΨQ，故僅在一側(cè)布置測點(diǎn)。

觀眾廳音質(zhì)模擬結(jié)果及分析

音質(zhì)模擬結(jié)果以兩種方式展示：

彩色網(wǎng)格法：將觀眾區(qū)聽音面劃分成0.75m x 0.75m的小方格，對每一格進(jìn)行音質(zhì)模擬計算，音質(zhì)數(shù)值以顏色表示。

多點(diǎn)平均統(tǒng)計法：在觀眾區(qū)內(nèi)均勻布置若干個測點(diǎn)，對每個測點(diǎn)進(jìn)行音質(zhì)模擬計算，所有計算結(jié)果做統(tǒng)計分析。

(1) 滿場混響時間 T30

混響時間T30與客觀混響感關(guān)系度最高。

從彩色分布圖中可直觀看出，中頻滿場混響時間分布均勻，不存在音質(zhì)突變區(qū)域。

表3 12個測點(diǎn)混響時間平均值和標(biāo)準(zhǔn)差

表3，觀眾廳內(nèi)12個測點(diǎn)滿場中頻混響時間平均值為0.93s，在設(shè)計指標(biāo)范圍（0.9-1.1s）內(nèi)；較低的中頻混響時間是廳堂具備良好語言清晰度的基礎(chǔ)。標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)值小，說明混響時間分布均勻，每個測點(diǎn)的混響時間接近。

低頻混響時間相對中頻有一定的抬升，低音比BR=1.15>1，保證語音具良好的飽和度、渾厚感；高頻與中頻接近，保證語音具良好的嘹亮感；混響時間的頻率特性平直符合設(shè)計要求。據(jù)T30 彩色網(wǎng)格分布圖可以看出，混響時間分布比較均勻，最大值和最小值在合理的范圍內(nèi)。

(2) 早期衰變混響時間EDT

早期衰變時間EDT與主觀混響感關(guān)系度最高。

從EDT彩色網(wǎng)格分布圖可以清楚看出，觀眾廳中部EDT值較高。

從統(tǒng)計值中可以清楚看出，中頻早期衰變時間EDT 平均值約為0.9 秒。低的EDT值也是較高語言清晰度的有力保證。

(3) 聲場不均勻度

音質(zhì)模擬所使用的ODEON聲源為無指向形點(diǎn)聲源，增益設(shè)置為31dB；按此設(shè)置，聲源放在消聲室內(nèi)，距其10m處的聲壓級為0dB，滿足響度系數(shù)G的定義要求。

從聲壓級數(shù)值彩色網(wǎng)格分布圖可以清楚看出，觀眾廳聲壓變化均勻，不存在突變區(qū)域。

從表 5可以得出，觀眾廳內(nèi)除125Hz頻段外，各個頻段的最大和最小聲壓級差均稍稍大于6dB。原因是本案廳堂長度過大，最后一排到舞臺大幕線的距離超過34m，高于劇場一般要求的30m以內(nèi)；最后排離舞臺距離較遠(yuǎn)，故舞臺上的聲音傳遞到最后排后能量過小，導(dǎo)致其與前排的聲壓差稍稍大于6dB。若除去30m以外的那最后幾排，整個聲場聲壓變化均勻，均勻度較好，能滿足設(shè)計指標(biāo)要求。

同時需指出的時，本廳堂無自然聲演出，使用設(shè)計得當(dāng)?shù)碾娐曄到y(tǒng)后，因其具有較強(qiáng)的指向性，故聲場均勻度會大大提高。

(4) 清晰度D50

清晰度D50表征語言清晰度的好壞，取值范圍0-1，數(shù)值越大清晰度越高。通常D50大于0.5，可認(rèn)為具備較好的語言清晰度。

從清晰度D50值彩色網(wǎng)格分布圖可以清楚看出，僅有小部分觀眾區(qū)域（主要集中在觀眾區(qū)中部，面積約10%）D50值略低于0.5。通過合適的電聲系統(tǒng)，可進(jìn)一步提高全場的語言清晰度。

從12個測點(diǎn)的統(tǒng)計值中可以得出，中頻D50平均值為0.61，說明觀眾坐席區(qū)整體具備良好的語言清晰度。

使用材料

                 微孔吸音板                                 無醛布藝吸音板

                飾面板

其他項目

案例一：貴州電信金陽樞紐樓

案例二：孟加拉外交部外交學(xué)院大禮堂

案例三：山東省第二十三屆運(yùn)動會指揮中心

案例四：成都七中導(dǎo)播中心

我司擁有業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的聲學(xué)分析技術(shù)：三維聲線分析、聲粒子動畫分析、 音質(zhì)模擬預(yù)測分析、現(xiàn)場聲學(xué)測試等；配備丹麥進(jìn)口正版聲學(xué)模擬軟件ODEON15.14，可對建筑空間進(jìn)行聲學(xué)模擬，音質(zhì)試聽；配備瑞士/列支敦士登進(jìn)口一級聲學(xué)儀器；擅長于劇場、音樂廳、報告廳、影院、體育場館、開放式辦公室、主題樂園聲學(xué)設(shè)計。
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