世博中心大會堂建聲設(shè)計(jì)

宋擁民，章奎生

（上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)（集團(tuán)）有限公司 章奎生聲學(xué)設(shè)計(jì)研究所，上海 200041）

1 引言

世博中心是上海世博會永久性建筑之一，也是上海市未來“兩會”專用場地。其基地位于緊鄰黃浦江的浦東濱江綠洲內(nèi)，北接世博公園及黃浦江岸，南鄰浦明路及世博核心園區(qū)，東起世博軸，西望世博公園及盧浦大橋?；貣|西長約530 m，南北寬約140 m，總用地面積6.65公頃。世博中心總建筑面積141 990 m2，地上建筑面積為99 990 m2，地下建筑面積為42 000 m2，建筑總高度為39.5 m。世博中心立足“功能完善、形態(tài)莊重、節(jié)能環(huán)?！钡脑O(shè)計(jì)原則，成為世博園內(nèi)惟一按照中國綠色建筑設(shè)計(jì)最高標(biāo)準(zhǔn)三星級和美國LEED金獎(jiǎng)雙重控制執(zhí)行的綠色建筑。世博中心內(nèi)設(shè)2 600人大會堂（紅廳）、600人政務(wù)廳（藍(lán)廳）、4 000人多功能廳（銀廳）、3 000人宴會廳（金廳）、大堂（綠廳）及100多間中小會議室和貴賓接待室。圖1和圖2所示分別為世博中心功能布局及剖面布局圖。

圖1 世博中心功能布局圖

圖2 世博中心剖面布局圖

大會堂位于世博中心首層，功能以兩會等大型會議為主，兼顧大型綜藝演出。觀眾廳建筑平面為長扇形，側(cè)墻展斜角為15°。觀眾廳長42 m，后寬50 m，前寬約39 m，最高處22 m，觀眾廳地面面積近2 900 m2，主席臺臺口寬39 m，進(jìn)深約20 m，地面至柵頂高度32 m。當(dāng)其作大會堂使用時(shí)，主席臺頂部采用可移動吊頂，使之與觀眾廳成為一個(gè)頂高相近的大空間；當(dāng)其作綜藝演出場所使用時(shí)，舞臺頂部吊頂可移動疊起形成臺框式臺口大梁并使舞臺高度直達(dá)柵頂?shù)撞?。圖3為大會堂池座平面圖，圖4為大會堂剖面圖。

2 建聲設(shè)計(jì)重點(diǎn)及難點(diǎn)

大會堂作為世博中心最重要的廳堂，在音質(zhì)設(shè)計(jì)上以確保會議時(shí)的語言清晰度為主，兼顧演出時(shí)的音質(zhì)效果，功能上以兩會等大型會議為主，兼顧大型綜藝演出，音質(zhì)設(shè)計(jì)以。因此，確保大會堂室內(nèi)具有合適的混響時(shí)間以及足夠低的本底噪聲成為音質(zhì)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，據(jù)此，參照相關(guān)規(guī)范可以確定大會堂主要建聲設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

對于單座容積約為常規(guī)值5倍左右的廳堂，要控制相對較短的混響時(shí)間需要采用大面積吸聲處理，但作為綜藝演出廳堂，又需要保證演出時(shí)聽眾對聲音的一些主觀感受，如空間環(huán)繞感，側(cè)向反射以及溫暖感、豐滿感等，這些主觀的聽感又要求廳內(nèi)有來自頂部及側(cè)向的反射聲。因此，在較大容積廳堂內(nèi)如何保證會議條件下的語言清晰度和演出條件下有豐富的側(cè)向及頂部反射聲則成為建聲設(shè)計(jì)的最大難度和挑戰(zhàn)。

3 設(shè)計(jì)特點(diǎn)與措施

為了使建成后的大會堂具有合適的混響、較高的語言清晰度和均勻的聲場分布，音質(zhì)設(shè)計(jì)中需要對觀眾廳進(jìn)行吸聲與擴(kuò)散設(shè)計(jì)以及噪聲與振動控制設(shè)計(jì)?？茖W(xué)的吸聲設(shè)計(jì)可以確保觀眾廳有最佳的混響特性，良好的擴(kuò)散設(shè)計(jì)可以保證觀眾廳不同位置具有最小的聽聞差異，而合理的噪聲與振動控制措施則可以將觀眾廳的噪音干擾降到最低程度。

3.1 吸聲與擴(kuò)散設(shè)計(jì)

對于一個(gè)單座容積高達(dá)20 m3/人左右的大型會堂，要獲得優(yōu)良的音質(zhì)，首先就得控制整個(gè)廳堂的混響時(shí)間。研究表明，將低頻吸聲較好的共振結(jié)構(gòu)或穿孔吸聲結(jié)構(gòu)布置在頂部更能發(fā)揮材料的吸聲性能。為此，在大會堂的頂面及墻面均采用穿孔吸聲構(gòu)造，且設(shè)計(jì)吊頂?shù)拇┛茁蕿?0%左右，而墻面的穿孔率為30%左右，保證整個(gè)穿孔吸聲構(gòu)造的平均穿孔率超過25%。經(jīng)過室內(nèi)設(shè)計(jì)師的合理排布，在世博中心吊頂和墻面均采用雙層構(gòu)造，外層為結(jié)合照明的透空GRG板，內(nèi)層布置A級防火的強(qiáng)吸聲材料，外層GRG板的透空率平均達(dá)到28%。在保證會堂整體性及內(nèi)裝效果的同時(shí)，很好地解決了超大空間混響偏長的問題。透空GRG板吸聲構(gòu)造利用其穿孔吸聲特性，基本滿足混響控制要求，而非穿孔區(qū)域GRG板的良好反射特性又能夠滿足聲場控制要求。

表1 大會堂主要建聲設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)

圖3 大會堂池座平面圖

圖4 大會堂剖面圖

將主席臺部位的吊頂與側(cè)墻均做成整體可移動式結(jié)構(gòu)，類似音樂廳的音樂反射罩，也是本大會堂建聲設(shè)計(jì)的又一顯著特點(diǎn)，該設(shè)計(jì)在豐富室內(nèi)造型的同時(shí)，也創(chuàng)新地解決了綜藝演出時(shí)臺口過寬的難題。

將會議使用時(shí)的舞臺吊頂做成前高后低的懸吊式整體吊頂，保證了會議時(shí)主席臺和觀眾廳的一致性。而當(dāng)綜藝演出時(shí)，主席臺區(qū)吊頂向前移動疊起成臺口大梁狀，將觀眾廳和舞臺分割成兩個(gè)不同功能的空間并將舞臺體積控制在合適的范圍內(nèi)，較好地解決了舞臺容積過大對觀眾廳混響時(shí)間造成不利影響的問題。

將吊頂設(shè)計(jì)成前后交錯(cuò)布置的曲線型吊頂，在增加吊頂采光面積的同時(shí)也增加了吊頂外層GRG板的透空率，使內(nèi)層吸聲材料能吸收更多的聲能，對降低大會堂混響時(shí)間有利。圖5所示分別為大會堂會議和演出兩種狀態(tài)下的效果圖。

3.2 噪聲與振動控制措施

大會堂噪聲與振動控制設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔聲設(shè)計(jì)、機(jī)電設(shè)備用房的噪聲控制、設(shè)備機(jī)組的減振設(shè)計(jì)、暖通空調(diào)系統(tǒng)的消聲設(shè)計(jì)。

為保證觀眾廳內(nèi)的本底噪聲不超過NR-25噪聲評價(jià)曲線, 要求觀眾廳的圍護(hù)墻體隔聲量大于60 dB。由于此觀眾廳的圍護(hù)墻體采用雙墻中空結(jié)構(gòu)，合理選擇兩層墻體的構(gòu)造，可以滿足隔聲要求。觀眾廳進(jìn)出口做成聲閘，并在聲閘內(nèi)合理選擇吸聲材料，同時(shí)，對兩扇門選用隔聲量不小于40 dB的隔聲門，可以滿足室內(nèi)背景噪聲級的要求。

在大會堂內(nèi)與觀眾廳相鄰的機(jī)電設(shè)備用房主要為空調(diào)機(jī)房，空調(diào)機(jī)房的噪聲治理措施主要包括機(jī)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔聲處理、吸聲降噪以及機(jī)房設(shè)備的隔聲隔振處理，要求空調(diào)機(jī)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有不低于50 dB的隔聲量，因此，在空調(diào)機(jī)房內(nèi)做隔聲吸聲復(fù)合吊頂，內(nèi)墻面做隔聲吸聲墻，能夠?qū)C(jī)房噪聲對觀眾廳的影響降到最低。

對觀眾廳可能產(chǎn)生噪聲干擾的高噪聲設(shè)備主要包括：冷卻塔、冷水機(jī)組、冷卻水泵、冷凍水泵、空調(diào)機(jī)組以及風(fēng)機(jī)盤管等。對這些高噪音設(shè)備或機(jī)組，除了在設(shè)備選型時(shí)選用低噪聲設(shè)備外，在設(shè)備或機(jī)組安裝時(shí)還進(jìn)行了必須的減振處理。

為了保證觀眾廳及其他有安靜要求的房間內(nèi)空調(diào)噪聲足夠小，空調(diào)系統(tǒng)送、回風(fēng)管路均設(shè)置了足夠長度的消聲器，并通過合理控制風(fēng)管及消聲器的風(fēng)速，避免氣流再生噪聲的影響。同時(shí)，控制送回風(fēng)口的風(fēng)速，并減小百葉的振動，合理設(shè)計(jì)并安裝消聲器，從設(shè)計(jì)上避免了噪聲對舞臺和觀眾廳的直接影響。

4 音質(zhì)測試結(jié)果及分析

2010年9月16日，章奎生聲學(xué)設(shè)計(jì)研究所按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求對大會堂演出條件進(jìn)行了音質(zhì)參量的空場測試，結(jié)果如表2所示。

從表2可知， 大會堂空場34點(diǎn)平均中頻500 Hz、1 000 Hz混響時(shí)間為1.86 s。依據(jù)2600座會堂空場實(shí)測時(shí)間及空滿場混響時(shí)間差值的基本規(guī)律，預(yù)計(jì)滿場條件下，混響時(shí)間將降低0.3 s ~ 0.4 s左右，滿足RT=1.4 s± 0.10 s的設(shè)計(jì)要求。限于現(xiàn)場條件，未進(jìn)行會議狀態(tài)下的混響時(shí)間測試，但結(jié)合演出狀態(tài)下的測試結(jié)果，預(yù)計(jì)會議狀態(tài)下混響時(shí)間也基本滿足設(shè)計(jì)要求。

表2 大會堂演出狀態(tài)下空場音質(zhì)參量測量結(jié)果（34點(diǎn)平均）

圖5 大會堂室內(nèi)效果圖（左：會議狀態(tài)；右：演出狀態(tài)）

表3 聲場不均勻度測量結(jié)果

表4 本底噪聲測量結(jié)果（空調(diào)關(guān)閉時(shí)）

對大會堂同時(shí)進(jìn)行了聲場不均勻度測量，聲源僅次于舞臺大幕線后1 m，離地高度1.5 m，選擇了池座及樓座共66個(gè)點(diǎn)，全場聲場不均勻度測試結(jié)果如表3所示。

表3顯示，池座和樓座共66個(gè)測點(diǎn)低頻建聲聲場不均勻度≤±5 dB，中頻聲場不均勻度≤±3 dB，高頻聲場不均勻度≤±3.5 dB。對于體形既長又寬還帶二層樓座且使用擴(kuò)聲設(shè)備的大型會堂，這樣的聲場不均勻度完全能滿足使用要求。這也表明大會堂平剖面體型設(shè)計(jì)及聲場優(yōu)化處理均獲得成功。

大會堂在空調(diào)關(guān)閉時(shí)實(shí)測本底噪聲為38 dB（A），如表4所示。高于設(shè)計(jì)要求的NR-20曲線，主要原因是測試期間門未能關(guān)嚴(yán)（進(jìn)出門均未安裝門鎖），大會堂外自動扶梯運(yùn)行的噪聲傳入廳內(nèi)導(dǎo)致本底噪聲偏高。預(yù)計(jì)對門進(jìn)行密封處理后，在空調(diào)關(guān)閉條件下本底噪聲能夠滿足設(shè)計(jì)要求。由于未能測量空調(diào)運(yùn)行時(shí)的噪聲狀況，因此，不能預(yù)測空調(diào)運(yùn)行時(shí)的噪聲是否滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語

世博中心作為世博園區(qū)最重要的濱江建筑，將成為世界級的會議中心。世博會期間，它承擔(dān)了慶典交流、貴賓接待、新聞發(fā)布和指揮運(yùn)營等重要任務(wù)。世博會后，其又將轉(zhuǎn)型成為大型高規(guī)格國際會議的重要場所，一方面承擔(dān)政務(wù)服務(wù)功能，成為上海市“兩會”及其他政務(wù)性會議的重要舉辦場所，另一方面還要承載社會功能，對市場和社會開放，以會議展覽活動（宴會）等專業(yè)功能形成其核心競爭力，充分展示上海國際大都會形象，提升上海城市的綜合競爭力。而大會堂作為世博中心最重要的廳堂，在世博會期間進(jìn)行過多場演出；作為高峰論壇的場地和國家館日、國際組織榮譽(yù)日的文藝演出場館，整個(gè)世博會期間共演出了約120場來自世界各地的高端文藝演出，其中，在中國原創(chuàng)歌舞劇《十方》中，使用者反映聽音清晰度高，全場各位置聽音效果并無明顯差異，業(yè)主及與會者對世博中心大會堂總體評價(jià)較高，這也表明建聲設(shè)計(jì)是成功的。

［1］ 傅海聰，亢智毅. 天光云影共徘徊——世博中心演繹自然和諧之美[J]. 現(xiàn)代建筑技術(shù)，2010（2）：28-33

［2］ GB/T50356-2005 劇場、電影院和多用途廳堂建筑音質(zhì)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]

［3］ GBJ118-88 民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范[S]

［4］ 宋擁民，章奎生. 單座容積超大型廳堂頂部材料吸聲性能的研究[J]. 聲學(xué)技術(shù)，2010, 29（4）：406-409

［5］ ISO 3382-1997(E) Acoustics-Measurement of the reverberation time of rooms with reference to other acoustical parameter[C]

6 GBJ76-84 廳堂混響時(shí)間測量規(guī)范[S]