建筑设计-声学方案设计说明.doc

淮安大剧院建筑声学设计说明一、概述本项目位于淮安商务新城核心区，建筑设计师以独特的设计构思，结合城市自然环境，巧妙组合空间关系，最终为我们展现了一个独特的、与众不同的建筑组合。对于建筑声学设计来说，如何在最终的设计中将建筑设计者的意图与完美的声环境统一，是建筑声学设计的前提之一。淮安大剧院工程包括大剧院、文化展示区、影视娱乐区及配套商业设施等。建筑声学设计的重点是大剧院及其附属房间、影视厅及其附属房间。建筑声学设计的内容包括主要空间的音质设计和环境噪声控制。建筑声学设计依据主要为：1） 淮安市大剧院设计方案竞选书；2） 浙江大学建筑设计研究院设计的淮安大剧院建筑方案图纸；3） 剧场建筑设计规范JGJ57-2000；4） 剧场、电影院及多用途厅堂建筑声学设计规范GB/T50356-2005；5） 电影院建筑设计规范JGJ58-2008；6） 设计者在以往建筑声学专业工作中获得的经验。1.1 音质设计概述1.1.1 大剧院该大剧院主要用途为：大型歌舞、交响乐、大型会议以及其它文艺演出。根据大剧场使用功能要求及国内外剧场实际使用情况，音质设计目标是：在使用舞台声反射罩时，完全采用自然声演出；歌剧演出时，对有实力的剧团，具备自然声演出条件；其它用途如话剧、地方戏剧、会议等，使用时采用扩声系统。追求清晰度与丰满度的平衡，保证清晰度的前提下，有良好的丰满度。在音乐演出时，由于使用声反射罩，将获得更好的丰满度。声音亲切自然，明亮而有温暖感，有良好的空间感。无声学缺陷，无噪声干扰。剧场在声学方面，不仅要满足听众的要求，还需要满足演员的要求，因此，除观众厅外，舞台的声学效果也必须做好。在使用舞台声反射罩情况下，演员可以有很好的声学条件。在其它情况下，由于舞台空间巨大，演员难于获得声支持，需要电声系统的配合和帮助。1.1.2 影视厅影视娱乐区及配套商业用房位于用地西侧靠近四馆位置，与剧院相对独立，利于单独对外经营，并可为四馆及中心广场人流提供娱乐餐饮服务。影视娱乐区包括一间IMAX巨幕影厅、3间100座左右中型电影厅及一间50座VIP电影厅（配备休息室）。上述影视厅均按数字立体声影院设计。电影院音质设计目标是：保证观众厅内有良好的清晰度，真实还原影片的声音重放效果；观众厅内无回声、多重回声、颤动回声、声聚焦和共振等缺陷。1.2 大剧院及影视厅基本情况1.2.1 大剧院大剧院观众厅的最大容座为1314座，其中池座762座（含残疾人座椅4座），一层楼座291座，二层楼座261座。观众厅设计有效容积约11620立方米，每座容积约为8.8立方米/座。观众厅平面大致呈钟形，观众厅最大宽度为31.8米，池座后墙距台口线（水平投影距离）为29.1米，两层楼座后墙距台口线（水平投影距离）均为32.2米。舞台口宽18米，高10米，设有活动台口。台口前部为升降乐池，面积约为100平米，可容纳双管乐队演出。该大剧院的特点是注重舞台和观众的一体感，采用两层楼座包围着观众厅的形式。不仅营造出舞台和观众之间的亲密氛围，还增加了观众之间的交流，创造出好的观演气氛。两层楼座的栏板作为有效的声反射面，可有效增加池座前区的早期反射声。1.2.2 影视厅260人影视厅平面为21.46米×13.35米，净高约5米；两个相邻的118人影视厅平面为16.12米×9.24米，净高约5米；独立的118人影视厅平面为16.12米×9.4米，净高约5米；96人影视厅平面为13.41米×9.24米，净高约5米；50人VIP影视厅平面为8.74米×9.91米（不含休息室），净高约5米。二、声学设计指标针对此剧院以及影视厅的特性，根据前一章所述音质设计总体目标确定剧院及影视厅的声学设计客观指标如下。2.1 混响时间（RT）混响时间是房间音质最重要的客观参量之一。它的定义是，声源停止发声后，声能衰减60dB所需的时间。参考我国剧场建筑设计规范JGJ57-2000中对于声学设计的要求，根据剧场使用的要求及体积，在5001000Hz范围内剧场观众厅满场混响时间应符合表21的规定：剧场规范观众厅混响时间建议值 （5001000Hz满场） 表2-1使用条件观众厅混响时间歌舞1.31.6s话剧1.11.4s戏曲多用途、会议淮安大剧院按照其观众容量属于大型剧场建筑，根据其多用途的使用功能，同时参考国内外一些与该剧院规模相当的多用途剧场的混响时间参数可以看出，该剧院中频满场混响时间设计值为1.3s较为合适。进行音乐会等大型纯音乐类演出的时候须使用声反射罩，当使用声反射罩时，混响时间将有0.2s的提高。根据电影院建筑设计规范JGJ58-2008，影视厅混响时间应根据实际容积按照公式或根据图表确定上限及下限值。影视厅实际容积只有待装修设计完成后才能明确，因此本报告根据建筑图纸计算的容积初步给出影视厅混响时间设计值，待装修设计阶段再进行深入。大剧院以及影视厅混响时间频率特性曲线的走势应该基本平直。但对于大剧院来说低频部分混响时间适当变长，低音比约为1.1，这对音乐的“温暖感”是很重要的。高频部分混响时间由于空气声的吸收可适当降低。表2-22-3是大剧院及影视厅两个主要空间各频率混响时间的预期设计值。倍频程混响时间设计值 表2-2场所中心频率混响时间125250500100020004000大剧院（无声反射罩）1.601.401.301.301.201.10大剧院（有声反射罩）1.901.601.501.501.401.30影视中心各影视厅中频满场混响时间 表2-3房间名称500Hz满场混响时间设计值（s）260人影视厅0.30.55118人影视厅（三个）0.30.596人影视厅0.250.450人影视厅0.20.37备注：由于影视厅空间未完全确定，上述设计值应待装修设计时根据实际容积进行修正。2.2 早期衰减时间（EDT）早期衰减时间定义为声源停止后声音最初10dB衰变所需的时间。EDT也是评价厅堂音质的重要参数之一。EDT与RT相比，它与上座率关系不大，至少在大型厅堂（1500座以上）中是这样。大型厅堂与小型厅堂相比，在最初的10dB衰变时间（约200ms）内，声波很少经受观众区反射。而且，在采用沙发椅的厅堂中，满场与空场声吸收之间的差异不会使中频EDT发生大的改变。2.3 明晰度（声能比，C80）用于评价音乐的明晰程度，它的定义是：早期声能（080ms）与后到（混响）声能（80ms）之比，即： (dB)C80反映了早期声和混响声比值的情况。如果C80是一个较大的正值，则音乐会听起来很清晰，但房间会比较沉寂；相反，如果C80是一个较大的负值，则混响会较长，音乐听起来圆润，但不清晰。在不同的场所希望有不同的C80值，鉴于上文对该剧院的功能定位，剧院应有较好的清晰度，C80值宜在3±1dB之间，当使用声反射罩时C80可有适当的降低。2.4 强度指数（G）强度指数G的定义是：舞台上的一个无指向性声源在厅堂中某点产生的声压级，减去同一声源在消声室中发射相同声功率时在10m距离处测得的声压级。表示式为： dB式中，是10m距离处的自由场声压。强度指数主要由Gmid值决定。本剧院由于使用扩声系统，因此G值较低。2.5 背景噪声剧场观众厅背景噪声应足够低，应听不到演出以外的声音。为了达到要求，必须严格控制背景噪声，需要采取特别的技术措施，由此将导致大幅增加建设投资。综合各种因素，确定淮安大剧院背景噪声为不大于NR25噪声评价曲线，即剧场建筑设计规范中甲等剧场要求。对于影视厅的背景噪声，在通风、空调设备和放映设备等正常运转条件下噪声级的限值为不大于NR30。为达到以上背景噪声的要求，需要对各房间围护结构的隔声量、设备噪声（如空调噪声）等进行控制。关于噪声控制的具体措施将在第四部分详述。三、音质设计措施3.1 音质设计原则对于一个音乐建筑，其成功的音质效果取决于听众的主观感受。一个公认为音质优异的厅堂，肯定具有最佳的客观声学参量。为获得最佳客观声学参量，需要通过符合声学原理的建筑措施来实现。对于非音乐建筑，则需要根据其主要功能做出不同的设计。针对本方案剧院具体做到：l 语言清晰，满足会议、报告等用途；l 在观众席均能获得较强的来自舞台声源的直达声；l 早期反射声在观众席合理分布；l 观众厅的吸声量及其频率特性控制在合理的水平，以获得理想的混响时间及频率特性；l 观众厅各反射面有良好的扩散，避免由体形不当引起的声缺陷；l 使演员具有良好的自我听闻和相互听闻条件，即要求演员能很好听到自己的声音及其它演员（演奏员）的声音。l 剧场隔绝外部噪声的能力较强，内部对空调送风口噪声控制较好。针对影视厅具体做到：l 放映电影时，观众厅无回声、多重回声、颤动回声、声聚焦和共振等声缺陷；l 放映电影时，观众厅有良好的清晰度，真实还原影片的声音重放效果。3.2 大剧院音质设计措施 3.2.1 大剧院观众厅吊顶观众厅吊顶是观众厅的主要反射面，其形状需满足给整个观众席提供早期反射声，有利于歌唱演员与乐池内的乐队以及乐队演奏员之间的相互听闻，有利于把乐队声适当地反射给观众席。考虑自然声演出需要，可采用舞台声反射罩，以改善前部观众区域听闻。台口附近的顶棚宜有较大面积的反射面，如果做成水平面极易与舞台面之间形成颤动回声，故应有一定的倾斜度，可向上倾斜48度。吊顶宜采用扩散造型，选用较为厚实、刚度大的板材，建议采用能根据造型预制的GRG板。GRG板以在我国新建的大型剧场中采用，如国家大剧院、上海东方艺术中心、河南艺术中心等，均取得了良好的声学和装饰效果。在这里对做吊顶的GRG板有以下具体要求：l 顶棚面板要求厚度为30mm；l 板后龙骨有足够的刚度，吊点不宜过大；l 吊顶表面可有一些肌理造型，以利于更好的扩散反射声音。3.2.2 大剧院观众厅侧墙考虑到该剧院观众厅中部较宽（约32米），中前部观众区域较难获得充足的早期反射声。因此观众厅侧墙的装修设计应有利于整个观众席有丰富的早期反射声，尤其是台口附近的墙面，宜做成能覆盖观众席中前部区域的反射面。目前台口是易于扩散反射的弧形墙面，在此建议装修设计宜做有较均匀的小尺度的肌理，能使反射声均匀反射到观众席（见图3-1所示）。图3-1 观众厅台口处扩散肌理示意图同时为了能起到很好的反射效果，减少对低频声的振动吸收，侧墙构造应做到较为密实，可使用面密度大于40kg/以上的成品反射板衬底，外贴装修面层材料。根据混响时间计算，约300平米的侧墙应做吸声处理，可采用穿孔木条板吸声结构（穿孔率15%）或阻燃织物软包吸声结构，建议侧墙做吸声的部位选在靠近楼座或池座后部的墙面。3.2.3 大剧院观众厅后墙观众厅后墙需要做声学处理主要有以下两个原因：1.根据观众厅混响时间的计算结果，观众厅后墙需做强吸声构造来调节混响时间；2.由于后墙为弧形面，易产成回声与声聚焦等缺陷，因此要做强吸声构造消除可能产生的回声。所做吸声构造的面积可根据建成以后的实测进行调整。以上两种情况本剧院均符合，因此需要对其部分后墙做吸声处理，可采用穿孔木条板吸声结构（穿孔率15%）与阻燃织物软包吸声结构间隔布置。3.2.4 大剧院地面观众厅地面应该是不吸声面层，综合考虑装饰效果及声学要求，可采用木地板，为防止木地板低频吸声，木地板下必须密实不留空腔。可采用混凝土地面上直接铺设木地板。走道可铺设短毛地毯。如考虑到造价问题，观众厅地面可采用有一定厚度的塑胶地板。同样，为减少木地板低频吸声，同时满足一定的弹性要求，舞台架空地板面层为单层50mm厚木地板或25mm厚毛木地板上加25mm厚松木地板。3.2.5 大剧院座椅座椅的吸声量将占60以上，因此， 座椅的声学特性对剧场音质十分重要。大剧院中所采用的座椅必须严格控制其声学特性。座椅声学要求具体如下：1.座椅吸声量适当，坐人与不坐人吸声量差别较小。为有利于达到上述要求，座椅不坐人时，座板翻起后与靠背的夹角应大于30度。具体要求座椅吸声性能满足下表要求：座椅吸声性能要求 表3-1倍频程中心频率f(Hz)125250500100020004000每座吸声量（）0.350.450.400.500.450.550.450.550.450.550.450.552.座椅的面层应能很好透声，座椅靠背的上部及两侧应为反射面。3.座椅的底面也应做吸声处理（如选用大穿孔率穿孔板，穿孔率大于15，内填吸声材料）。4.座椅应有阻尼，观众离座，座椅翻转时不应产生噪声。3.2.6 大剧院乐池、舞台及其它为了不使乐队在乐池演出时声音过强，对舞台上演员声音产生掩蔽。同时考虑到乐池内缩进部分声压级会过响，不仅对乐师的听力有损害，而且会产生干扰，乐师听不到台上歌唱者的声音而难以沟通。因此乐池靠舞台一侧墙面需做部分吸声结构以减少其声音的强度。为满足歌唱演员与乐队之间相互听闻，乐池靠观众席一侧墙面及活动栏板必须做硬质的强反射面。该剧院舞台空间巨大，舞台内有一些吸声构件，如幕布、道具等，但是为了使舞台空间与观众厅空间内的声学条件相近，需要在舞台墙面做吸声处理，可采用穿孔FC板吸声结构，穿孔率2%与20%间隔布置。主舞台吸声构造做至一层天桥底部，侧台做至结构梁底，表面均滚涂深灰色涂料，以防止反光。为避免舞台台仓内的机械设备运行噪声干扰，建议舞台台仓墙面做吸声处理，做法可参考舞台墙面。观众厅入口通道墙面、声闸的墙面及吊顶宜做吸声结构，以更好的起到隔声作用。墙面可采用穿孔木条板吸声结构（穿孔率15%），吊顶可采用穿孔石膏板吸声结构（穿孔率15%）。舞台候场区域墙面及吊顶做吸声处理，可避免演出时该候场空间的噪声干扰，做法可参考声闸。台口处扬声器室（两侧及上部）、耳光室及面光室墙面及顶部均应做吸声结构，以防止不良声音反射回观众厅内，具体做法见节点图。放映室、音控室、光控室及追光室墙面及吊顶需做吸声处理，墙面可采用穿孔FC板吸声结构（穿孔率2%与20%间隔布置），吊顶可采用穿孔FC板吸声吊顶（穿孔率20%）。3.3 影视厅音质设计措施影视厅应于观众厅后墙采取防止回声的措施。主扬声器组后面的端墙应做强吸声处理。银幕后面的墙面必须作强吸声处理。其余墙面及吊顶装修做法应根据混响时间设计值按照实际容积进行混响时间计算后确定是否采用吸声处理。影视厅放映机房应做强吸声处理，墙面可采用穿孔FC板吸声结构（穿孔率2%与20%间隔布置），吊顶可采用穿孔FC板吸声吊顶（穿孔率20%）。影视厅观众厅入口声闸的墙面及吊顶做吸声处理，墙面可采用穿孔木条板吸声结构（穿孔率15%），吊顶可采用穿孔石膏板吸声结构（穿孔率15%）。影视厅座椅要求同多用途剧院观众厅座椅。四、噪声控制措施为了使听音不受噪声的干扰，有听音要求的房间应控制较低的背景噪声值。一般空间噪声也不应很大。噪声控制的内容包括以下几个方面：1) 防止外部环境噪声传入房间内部；2) 防止各功能房间之间相互噪声干扰，防止设备间对功能房间的噪声干扰；3) 楼板撞击声控制；4) 设备振动控制及设备间噪声控制；5) 空调系统噪声控制；6) 其它噪声控制，如舞台设备噪声等。本设计噪声控制的重点是上述1)、2)和4)项，主要是针对大剧院观众厅的背景噪声控制、影视厅的背景噪声控制以及冷却塔周围的环境噪声控制。主要手段是：1) 提高房间门、墙体、楼板等的隔声量；2）设备机房隔振设计；3）设备机房吸声处理。以下将对具体房间噪声控制手段分述之。4.1 影视厅背景噪声控制控制影视厅墙体隔声量是保证影视厅正常使用的关键。本项目中2个118座影视厅、96座影视厅与50座VIP厅均采用相邻布置的方式，因此该共用墙体的隔声设计是本方案的重点，具体做法见节点图。为保证影视厅的正常使用，主要采用以下方式控制背景噪声：1影视厅进出口门均采用隔声门，计权隔声量不小于35dB；2相邻影视厅的共用墙体计权隔声量不小于65dB，其余墙体计权隔声量不小于50dB；3影视厅的楼板（含地面及天花）计权隔声量不小于50dB；4建议影视厅采用独立的空调系统，以避免共用空调管道时，通过空调管道传声。通过实施以上4种措施，可使影视厅背景噪声在通风、空调设备和放映设备等正常运转条件下噪声级的限值不大于NR30。4.2 大剧院观众厅背景噪声控制由于楼板撞击声结构传声控制措施复杂，费用巨大，因此，仅对重点部位对楼板撞击声进行控制，本项目中主要是对位于大剧院舞台上部的排练厅进行楼板撞击声控制。建议排练厅采用专用地板，并在楼板面层与结构层之间设置弹性垫层。对于大剧院周边的空调机房、水泵房、冷冻机房、锅炉房、配电房等噪声较大的设备用房，其内侧墙面及吊顶采用吸声结构，做法同剧院音控室。设备房门采用隔声门，计权隔声量不小于35dB，设备采用隔振基础。对于大剧院周边其余设备用房，根据其使用时产生噪声的情况，参考空调机房等的噪声控制方法进行处理。为防止噪声进入大剧院观众厅及舞台，通向观众厅的出入口通道墙面及吊顶均采用吸声结构（见第三部分所述），观众厅入口门采用隔声门，计权隔声量不小于35dB。舞台道具口入口采用隔声卷帘门，完成后的门整体计权隔声量应大于45dB，以确保隔声效果。大剧院观众厅墙体计权隔声量不小于60dB，舞台墙体计权隔声量不小于50dB；观众厅及舞台屋顶计权隔声量不小于50dB。根据以往的经验及教训，舞台内部设备噪声可以造成噪声干扰，因此舞台台仓墙面需做吸声处理。同理，乐池台仓墙面也需做吸声处理。由于池座下设有静压箱，为防止设备噪声通过静压箱传至观众厅，因此静压箱内墙面及顶部需做吸声处理。根据以往剧场建设的情况，空调系统噪声超标比较严重，达10dB以上，引起噪声超标原因主要是送回风系统消声量不够及风速过大。因此，本工程空调设计时，对于空调系统，除了做好设备隔振外，还应控制一定的出口风速，建议控制出口风速在23m/s，以防止风口再生噪声超标，并保证消声器的数量和质量，严格控制管道消声，最终保证空调噪声达标。4.3 设备隔振设计4.3.1 概述针对各厅室本底噪声的允许值，除了对围护结构进行隔声设计外，还需对设备振动产生的噪声加以控制，以达到控制背景噪声的要求。根据以往设计经验，提早考虑设备隔振设计有利于在下一步的设计中充分考虑到声学设计的需要，使得建筑声学同土建、设备等工种的配合更融洽。因此，以下将对设备设计中可能需要采用的主要隔振设计进行介绍，以供参考。4.3.2 具体措施4.3.2.1 设备隔振：（1）空调机组及风机各类空调机组及风机设备在运行时，其振动和固体声会沿着基础、楼板、墙体、及管道等传递，除振动固体声传递外，直接安装在楼板上风机设备会激发楼板的振动，并辐射出噪声。为了安装和调整方便，空调箱设备应加隔振台座（或隔振钢台座），以增加系统的质量，降低隔振系统重心。并且能增加系统的稳定性，减少隔振系统的位移，从而减小风机设备因设置隔振装置而增加颤动。对于重量不大的空调机组可采用混凝土梁作为基座，同时在梁下安装有阻尼弹簧的隔振器（见隔振节点图1）。若空调箱及排风机在楼板上，由于楼板刚度较小，为确保更好的效率，建议在设备机房内用橡胶隔声板满铺加钢筋混凝土板做半浮筑结构的双层隔振措施（见隔振节点图2）。风机安装形式不同，隔振的处理方式也不同。以下列举了四种风机设备的隔振：柜式离心风机、管道风机、吊装风机以及混流风机，具体见隔振节点图36。（2）冷冻机组冷冻机组设备自身质量大，转速高，所以隔振要求也相对较高，多采用钢混凝土板混合结构作为基座形式进行隔振，以降低隔振体系的重心，提高隔振体系稳定性。通过采用阻尼弹簧减振隔振器使得传到支承结构上的干扰力尽可能的小（见隔振节点图7）。（3）水泵为使设备隔振传递率达到规定要求，使隔振元件受力均匀，设备振动受到控制，因此要求水泵隔振基座有一定的质量和刚度，同时根据产品技术参数及隔振设计的要求，设计计算隔振基座的重量必须是水泵重量1.5倍以上控制面振幅。对设备房区域环境有特殊要求时，水泵可采用双层隔振设计，以提高它的隔振效率，如橡胶隔振垫加阻尼弹簧隔振器的双层隔振设计，不仅有很好的隔振效率且高频隔声也有很好的效果。本文仅列举卧式水泵及立式水泵两种常见设备隔振做法，见隔振节点图810。（4）变压器变压器运行时产生50Hz的电磁波发出噪声，也会通过结构进行传递，影响周围环境，建议在变压器安装时楼板采用半浮筑结构的隔振措施，以减少噪音振动对周围环境影响，具体做法见隔振节点图11。4.3.2.2 管道：一般振动机械与外界连接的部分大部分为管道系统，各种管道不论是水管、风管、汽管、油管等，大都应该加接管道补偿软连接装置，以下仅对本工程中涉及到的水管和风管的连接以及固定管道的做法加以说明。（1）水管大部分进水口管道及出水口管道均采用橡胶柔性连接管连接（见隔振节点图12），但对于水泵来说，其量程高、压力大，建议出水口采用金属波纹管连接。（2）风管空调风机出风口和管道连接处用帆布接口连接，防止风机振动通过管道振动传递（做法参见隔振节点图3）。（3）固定方式管道可采取钢架支撑形式隔振，但由于管道振动较大，会通过钢架支撑传递到楼层下，设计时须考虑采用可调式弹簧隔振器隔振（见隔振节点图1314）。4.3.2.3 冷却塔：为避免冷却塔产生的噪声对周围环境的影响，应对冷却塔降噪加以考虑。首先，建议采用低噪声的冷却塔；其次，若冷却塔未分离房屋设置时，为减少冷却塔运行时产生的振动沿着建筑结构传播，建议将冷却塔所在楼面结构层加厚，并将冷却塔放置于专用的混凝土基梁上，冷却塔与梁间设置隔振器；最后，建议根据现场情况，结合建筑结构设置隔声屏障，以防止冷却塔产生的噪声对周围环境形成干扰。隔声屏障具体做法参见隔振节点图1718。4.4 其他除了对设备机房采用隔振基础，还需对噪声影响显著的机房内部墙面及顶面做吸声处理，以达到吸声降噪的作用。虽然设备机房所处的位置是变化的，但吸声结构的做法大体是相同的。墙面均为穿孔FC板吸声结构，吊顶可为穿孔石膏板或穿孔FC板吸声结构，做法见隔振节点图1516。静压箱位于多用途剧院池座下，不仅要满足保温要求，同时还需照顾到声学要求，以避免其内部噪声从箱内传到观众厅内。为此建议在喷涂聚氨酯保温材料的前提下，于静压箱顶部及墙面便于安装三聚氰胺的部位采用三聚氰胺，以满足声学要求。针对其余设备机房的噪声控制，可根据其对周围空间的影响程度，参考以上对空调机房的处理措施进行处理，在此不做详述。14