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第五章室内音质设计第一节室内音质评价标准第二节大厅容积的确定第三节体型设计第四节混响时间设计第五节各类建筑声学设计要点第六节声学设计实例第五节各类建筑声学设计要点一、音乐厅音质设计：——音质要求最高的厅堂类型之一。特点：演奏席与观众厅位于同一空间，声能得到充分利用。由于交响乐队声功率较大，故大厅可有较大容积。音质方面：要求有很长混响时间及丰富侧向反射声。——音质设计时要求设计人员在保证没有回声、声聚焦等音质缺陷同时，尽量少用吸声材料。典型音乐厅平剖面示意图典型剧场平剖面示意图古典音乐厅：窄厅、矩形平面、高天花板。——鞋盒式音乐厅，两侧及后部有浅挑台，一般能使观众席获得丰富侧向反射声。——音质一直受到很高评价，其中最著名：波士顿音乐厅（2631座，中频混响时间1.8s）。现代音乐厅：为在较宽、较大的音乐厅中争取尽可能多侧向反射声，可在侧墙安装倾斜反射板，或将吊顶做成扩散面，使一部分声能被反射到侧墙，再由侧墙反射到观众席。美国加州桔县表演艺术中心多用途剧场（2903座，中频混响时间在1.4～2.2s可调），很宽平面内错落配置四层平面，利用上一层侧板为下一层提供侧向反射声。加州桔县表演艺术中心早期侧向反射声由4个分区侧墙、大厅前部二次剩余扩散体倾斜后墙顶部和反射体后帘幕——可调混响时间顶部和帘幕——拉出长度以调整混响时间二、剧院音质设计种类很多，归纳起来可分三类：西洋歌剧院、地方戏院和话剧院。剧院一般有很大舞台空间。舞台上帘幕、布景、道具等吸声不够，使舞台空间混响时间过长。——对音质不利，可在舞台后墙或顶部布置吸声材料，使舞台空间混响时间与观众厅基本相同。典型的音乐厅平剖面示意图典型的剧场平剖面示意图西方古典歌剧院大多为马蹄形平面，大厅周边设有多层包厢及柱廊。——使观众与演员间距离缩短。大量柱廊、凸弧形包厢和各种浮雕装饰使大厅具有良好的声扩散，并且避免弧形墙面的声聚焦。——使大厅获得良好音质。规模较小的歌剧院，可采用简单矩形或钟形平面，通过设置跌落包厢和扩散体来增加扩散。歌剧院乐池上方吊顶可做成带有弧度的反射面，将乐队声音反射到观众席。大厅可设楼座、包厢，以缩短直达声距离。台口附近吊顶和侧墙应作成反射面，争取尽量多早期反射声。大厅后墙可作一些吸声或扩散处理。其他墙面及中后部吊顶可由建筑装饰要求确定，并宜有适当扩散。大厅尽量少用吸声材料，宜通过降低大厅每座容积来控制混响时间，以提高大厅内声压级。上海大剧院观众厅三、多功能剧场音质设计——我国目前大量建造多功能剧场常用于音乐、歌舞和戏剧演出及作报告、放映电影等多种用途。多功能剧场一般都有较大的舞台，有的还配有乐池。混响时间确定：两种方法1）主要用途多功能剧场在确定混响时间时，可采用折衷办法，考虑满足其主要用途，同时兼顾其他。2）可调混响时间墙或顶设置可调吸声结构，使混响时间在某一范围内变化。为满足音乐演出要求，必须配置舞台声反射罩。声学作用：反射罩可增加大量早期反射声和投射至观众区的声能，并有利于乐队之间相互听闻。声反射罩顶板应重点考虑给演员提供反射声。构造做法：反射罩应有良好的反射性能，可用20mm厚铝蜂窝板、厚木板、玻璃钢实心厚板制作。形式：多种，有封闭式（也称端室式）、分离式、简易折叠式等。分离式反射罩顶板可分块固定在舞台吊杆上，不用时收藏在舞台上空，侧板、后板可用移动式结构。典型的音乐厅平剖面示意图典型的剧场平剖面示意图虚线表示音乐罩构造出类似音乐厅的乐台空间多功能剧场平面图多功能剧场剖面图多功能剧场舞台反射罩杭洲师范学院音乐厅舞台反射罩浙江音乐厅舞台反射罩——多功能剧场，观众厅加舞台合在一起为一长方形平面，宽27m，长36.5m。可变舞台形式：建筑师把舞台口两片墙面设计成活动框架，当台口墙面向舞台内移，原本镜框式舞台形式成为舞台与观众厅一体的音乐厅形式。观众厅有560座，容积3600m³。舞台反射罩：为满足音乐演出需要，舞台上设置活动声反射板。歌舞演出时活动声反射板升至舞台塔内。反射板采用刚度很大的8mm厚防火板材。构造处理：观众厅墙面结合造型采用扩散反射面。为防止回声及控制混响时间，观众厅后墙部分采用阻燃炽物面吸声结构。浙江音乐厅音质设计可调混响时间：为更好地满足多种用途，该厅采用可调混响，在观众厅顶部设置天窗式可变吸声结构。——在顶部设置可向吊顶内开启的窗扇，窗扇关闭时不吸声，开启时观众厅声能通过开口传入吊顶内部而被吸收——调节吸声量。镜框舞台形式：顶部可变吸声结构开启处于吸声状态，观众厅中频空场混响时间为1.2s。音乐厅舞台形式：顶部可变吸声结构关闭。观众厅中频空场混响时间为1.55s。浙江音乐厅音质设计四、电影院音质设计——还音室——普通、立体声、环幕电影院。目前新建电影院大多需具备放映四声道光学立体声电影的条件——立体声电影院。电影院与演出大厅最大的区别就在于是一个还原声音的场所。电影胶片上记录的声音已经经过加工处理，还原重放时不需要室内空间对它进行“润色”。立体声电影院的特点是除银幕后有左中右三组主扬声器外，观众厅中后部两侧墙及后墙还装有多个环境声扬声器。电影院音质设计为使主扬声器有良好的声像定位能力及避免舞台反射声干扰，舞台顶、后墙应做成全频域强吸声结构。为防止环境扬声器在两侧墙间形成颤动回声，侧墙应做扩散或吸声处理。——观众厅平面可为长方形或斜角极小的扇形。电影院由扬声器发出直达声已足够大，无需争取反射声来提高响度。吸声材料的用量以满足混响时间为宜，吸声过量，会使音质偏“干”。普通电影院：中频混响时间应≤1.0s；立体声电影院：中频混响时间应≤0.9s（四声道）；0.5～0.7s（六声道）。电影院音质设计五、体育馆音质设计——多功能体育馆——多功能体育馆除举办各种体育比赛外，常被用于举办文艺演出及召开大会，有时还被用来放映电影，成为多功能大厅。声学要求：体育馆都装有电声系统，对音质要求相对较低。要求具有良好的清晰度和一定的丰满度，且没有回声、声聚焦等声缺陷及噪声干扰。地面和天花间易产生颤动（多重）回声。体育馆特点是容积大，座椅一般为吸声较少的夹板椅或塑料椅，可布置吸声材料的墙面又很少。从声学角度考虑，体育馆上部宜满做吊顶——可压缩容积，还可在吊顶上布置吸声材料。同时由于吊顶上部的空腔作用，往往可在全频域获得较大吸声效果，以便达到理想的混响时间。——目前采用网架结构，出于造型和经济等方面考虑，常采用暴露结构形式。——仅靠墙面来吸声远不能满足要求。——解决办法是在网架空间内悬吊空间吸声体以增加大厅吸声量。体育馆音质设计主席台及裁判席附近的墙面宜做吸声处理，以便减少进入话筒的反射声，有利于提高扩声系统的传声增益。体育馆屋面板普遍采用钢质复合板，即双层钢板之间加一层保温层。复合板中间的保温层如用超细玻璃棉、岩棉等既保温又能吸声的材料，则在复合板内侧钢板上钻孔即可用来吸声。——可大大降低工程造价体育馆音质设计体育馆体育馆空间吸声体体育馆空间吸声体六、会议厅、报告厅（语言清晰度）——强吸声、短混响的声学处理会议厅、报告厅、审判厅和天象厅的声学设计，在声学要求、设计指标和声学处理上有共同之处，也有各自的特点。共同之处：确保语言清晰度，采用强吸声短混响，并用扩声系统使听众获得足够的声级和均匀的声场分布。（一）会议厅声学设计特点：1、会议厅声学设计特点：会议厅规模（容量和容积）的差异比所有会堂都大。小至十几人（容积100m3），大的可容纳万名观众（容积100000m3），必须根据容积确定混响时间，通常在0.4s～1.8s范围内。由于会议厅均采用强吸声、短混响的声学处理方式，因此，体形在声学上作用不大，选择比较自由。2、会议厅最佳混响时间的选择会议厅最佳混响时间可根据容积，参考会议厅混响时间的推荐值确定。当容积小于30m3时，不必低于0.4s，当容积大于40000m3时、不应大于1.8s。据调查，大容积会议厅，当混响时间大于1.8s时，语言清晰度都较差。必须通过分散式扩声系统，即每个座位的椅背上配置小功率扬声器，满足其听闻效果，还须设置声延迟系统。——增加投资和日常管理方面都存在不少问题。会议厅混响时间的推荐值摘自《实用建筑声学》3、吸声材料的选择和音质缺陷的控制——布置吸声材料和结构具有控制混响时间和音质缺陷的双重功能。由于会议厅采用短混响时间，因此，必须采用强吸声结构。又由于强吸声处理，因此，建筑师经常可采用容易引起声缺陷的体形，如圆形、椭圆形、卵形平面、穹形屋顶等。而控制音质缺陷的措施，除配置扩散结构外，通常选用强吸声方法——起到控制混响时间的作用。会议厅吸声结构的配置和选择要根据它的容积和标准（即装修要求）而定：1）在100m3左右的特小型会议室内（一般的园桌会议），如果室内陈设有地毯、窗帘和沙发座，通常不需另作吸声处理，即可达到预计的混响时间。2）200m3以上的会议厅，一般都应配置吸声材料或吸声结构。——控制混响时间的难点是低频混响时间。由于厅内的观众、座椅、地毯、门窗帘幕和多数建筑材料，均在中、高频范围内有较好吸声性能，必定会造成低频混响时间过长而影响语言清晰度。目前，适合于会议厅用的低频吸声结构有：（1）薄板共振吸声结构：用胶合板（5～7㎜厚）作木护墙，离刚性墙面100～200㎜结构，是控制低频混响的有效措施，同时，也有很好的装修效果，最适合于会议厅使用，但需做防火处理。（2）共振吸声器：赫姆共振器，能将其共振频率设计在欲控制范围内。其表面形式有：穿孔板，共振吸声砌体。（3）大空腔吸声结构：在厚度较大的多孔吸声材料后面设置符合控制低频所需的空腔。会议厅讲台后墙，应作适当吸声处理，以免后部反射声，引起讲台上传声器声反馈；放电影时，则由于后墙反射声与扬声系统直射声的相位差，引起不利声干扰。会议厅顶部，当厅内的声吸收是以控制混响时间达到设计值时，通常不作吸声处理，而做成反射面。4、会议厅声学设计实例（1）大会议厅的声学设计会议、即兴演出（音乐、歌舞、电影），厅内容纳2500人，有效容积16000m3，每座容积6.4m3。大厅设有楼座，首层不设坡度，配置活动座椅，以备会议期间宴会、舞会所用，楼座设固定座椅。大厅为八角形平面，横向宽45m，纵向长36m，平均高度10m，两侧分别设同声翻译室和记者席。声学指标以语言清晰度为主，兼顾文艺演出，确定如下声学指标：最佳混响时间（1.4s）频率（Hz）125250500100020004000混响时间1.61.51.41.41.31.2声场不均匀度±3.0±3.0±3.0厅内噪声级（dB）：NR-30（35dBA）483934302625基本平直大会议厅平面大会议厅剖面内装修：波浪形石膏板吊顶作为反射面，台口两侧为塑料贴面板；所有墙面包括侧墙和后墙作为吸声面，控制不利声反射；后墙局部设三角形扩散体；挑台栏板穿孔板外面蒙织物作为宽频带吸声结构；地面满铺地毯。可调容积噪声控制：为隔离外界噪声对会议室的干扰，屋架上弦杆下加设水泥压力板（FC板）夹层，以提高屋面板的隔声性能；通向会议大厅的门均为隔声门；大厅空调、制冷系统均配置消声和减振措施。开向厅内的同声传译室：采用双层6mm厚玻璃隔声窗，具有35分贝的隔声量；而同声传译室之间采用双面各两层石膏板（24mm），中间填50mm厚岩棉的墙体结构，达到40分贝的隔声量。混响时间0.4s。（2）中会议厅的声学设计以会议为主，兼小型演出和放映电影，厅内容纳652人，有效容积3230m3，每座容积5.0m3。厅平面呈钟形，横向宽21m，台口至后墙纵向长度为26.5m，平均高度6.5m，后侧分别设同声翻译室和控制室。为满足会议和电影的要求，故大厅的混响时间较短，声学指标以语言清晰度为主，兼顾电影，确定如下声学指标：最佳混响时间（0.6s）频率（Hz）125250500100020004000混响时间0.70.70.60.60.60.6声场不均匀度±2.5±3.0±3.0室内噪声级（dBA）：32中会议厅平面中会议厅剖面（3）阶梯会议室的声学设计专供学术报告使用的大厅，厅可容纳170人，有效容积470m3，每座容积2.8m3。会议室为矩形平面，横向宽11.4m，纵向长15m，平均高度2.9m