上海世博會美國館與委內(nèi)瑞拉館的建聲設(shè)計(jì)

宋擁民，夏 媛，章奎生，楊志剛

（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

上海世博會作為在中國舉辦的首屆世博會，以“城市，讓生活更美好”為主題，共有超過240個國家或地區(qū)和國 際組織參展。章奎生聲學(xué)設(shè)計(jì)研究所承擔(dān)了其中11個項(xiàng)目的建聲設(shè)計(jì)。本文主要介紹美國國家館及委內(nèi)瑞拉玻利瓦爾共和國國家館的建聲設(shè)計(jì)。

2 美國館建聲設(shè)計(jì)

2.1 建筑概況

美國館位于世博園區(qū)浦東片區(qū)，占地約6 000 m2，總投資6 100萬美元，屬于上海世博會大約40座外國自建館中規(guī)模最大的一座。美國館由上海浚源建筑設(shè)計(jì)有限公司承擔(dān)建筑設(shè)計(jì)，上海意可迅建筑裝飾設(shè)計(jì)工程有限公司承擔(dān)室內(nèi)設(shè)計(jì)，章奎生聲學(xué)設(shè)計(jì)研究所承擔(dān)聲學(xué)設(shè)計(jì)，上海寶冶建設(shè)有限公司與上海凱恩建筑裝飾藝術(shù)工程有限公司分別承擔(dān)土建及裝飾施工。

美國館外觀如一只展開雙翅的雄鷹，歡迎遠(yuǎn)道而來的客人，如圖1、圖2所示。展館是未來美國城市的縮影，包括了清潔能源、綠色空間和屋頂花園等元素，通過多維模式和高科技手段，引領(lǐng)參觀者在四個獨(dú)特的展示空間中體驗(yàn)一次虛擬的美國之旅，講述那里堅(jiān)持不懈、創(chuàng)新以及社區(qū)建設(shè)的故事。

美國館共分兩層，一層主要有序廳、500座的主放映廳、500座的展前放映廳、500座的展后展廳等，二層主要有多功能廳等。圖3和圖4所示為美國館建筑平、剖面圖。

圖1 美國館外景實(shí)拍

圖2 美國館室外效果圖

2.2 音質(zhì)設(shè)計(jì)思想與技術(shù)指標(biāo)

進(jìn)入美國館，游客便徜徉于4個不同的展示空間——序廳、展前放映廳、主放映廳及展后展廳，在每個展示空間，都有長約8分鐘的影片展示。因此，美國館的4個展廳均以電影放映為主。對于以電影放映為主的廳堂，確保語言清晰應(yīng)該成為音質(zhì)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。而語言清晰度與混響時間及信噪比密切相關(guān)，因此，音質(zhì)設(shè)計(jì)將以混響時間及背景噪聲級為最主要的技術(shù)指標(biāo)。在美國館內(nèi)，最重要的場館為主放映廳和展前放映廳，美國館最精彩的影片《花園》就在主放映廳展示。所以，在此將主要介紹美國館展前放映廳與主放映廳的建聲設(shè)計(jì)。

圖3 美國館一層平面圖

圖4 美國館剖面圖

依據(jù)美國館展前放映廳與主放映廳的規(guī)模和容積，并參考相關(guān)規(guī)范確定展前放映廳滿場中頻（500 Hz ~1 000 Hz）混響時間RT=0.70 s±0.10 s，主放映廳滿場中頻混響時間RT=0.80 s±0.10 s，其他頻帶滿場混響時間相對于500 Hz ～1 000 Hz的比值如表1所示。

影響展前放映廳與主放映廳語言清晰度的另一個重要因素是信噪比，考慮到展前放映廳與主放映廳在使用過程中配置有擴(kuò)聲裝置，其聲源信號的聲級可以調(diào)節(jié)，因此，只要對展前放映廳與主放映廳背景噪聲級進(jìn)行控制，就可以基本確保廳內(nèi)有比較高的信噪比。參考相關(guān)規(guī)范，設(shè)計(jì)確定空調(diào)運(yùn)行時展前放映廳與主放映廳內(nèi)最大允許噪聲級不超過NR-35噪聲評價曲線。

2.3 技術(shù)措施與方法

為了使建成后的展前放映廳與主放映廳具有較高的語言清晰度，音質(zhì)設(shè)計(jì)中需要對觀眾廳進(jìn)行吸聲和噪聲與振動控制設(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，而合理的噪聲與振動控制措施則可以將觀眾廳的噪聲干擾降低到最低程度。

由于建聲參與時，土建設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，且室內(nèi)設(shè)計(jì)也到了施工圖設(shè)計(jì)階段。由土建及室內(nèi)設(shè)計(jì)確定的展前放映廳與主放映廳的每座容積分別為8.8 m3/座和24.4 m3/座，遠(yuǎn)高于相關(guān)規(guī)范的推薦值。因此，需要在展前放映廳與主放映廳的墻面及頂面進(jìn)行大面積的吸聲處理。對于展前放映廳投影幕布背后墻面及正對墻面（即觀眾廳后墻）全部選用全頻帶吸聲優(yōu)良的軟包裝飾，施工中選用了50 mm厚阻燃裝飾吸聲板后空100 mm空腔的吸聲構(gòu)造。3 m以下側(cè)墻面（除防火隔聲門外）也采用50 mm厚阻燃裝飾吸聲板后空100 mm空腔的吸聲構(gòu)造，而3 m以上側(cè)墻面則選用低頻吸聲特性優(yōu)良的木絲板后空100 mm空腔的構(gòu)造。由于主放映廳屋面網(wǎng)架下方的整個側(cè)墻面全部采用50 mm厚阻燃裝飾吸聲板后空100 mm空腔的吸聲構(gòu)造，而在屋面之下再無聲學(xué)吊頂，這導(dǎo)致主放映廳的單座容積高達(dá)推薦值的5倍。為此，從控制廳內(nèi)混響的角度出發(fā)，在主放映廳墻面及屋面均進(jìn)行吸聲處理。墻面上選擇50 mm厚阻燃裝飾吸聲板后空100 mm空腔的吸聲構(gòu)造，同時，在頂面輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的下表面噴涂25 mm厚100 kg/m3的AAT吸聲噴涂材料。

表1 展前放映廳與主放映廳各頻率混響時間相對于500 Hz～1 000 Hz的比值

為保證展前放映廳與主放映廳內(nèi)的噪聲不超過NR-35噪聲評價曲線, 在展前放映廳與主放映廳的墻面采用雙墻中空結(jié)構(gòu)，參照業(yè)主的特別要求，兩層墻體的隔聲量達(dá)到65 dB，同時展廳進(jìn)出口采用聲閘的設(shè)計(jì)，且兩扇門選用隔聲量不小于45 dB的電動移門，可以滿足室內(nèi)背景噪聲級的要求。

在美國館內(nèi)，對展前放映廳及主放映廳造成噪聲干擾的噪聲源主要為屋頂暖通設(shè)備機(jī)組及廳內(nèi)虹吸式雨水管。在選用低噪聲設(shè)備的基礎(chǔ)上對設(shè)備機(jī)組做好減振隔聲處理，而對暖通系統(tǒng)進(jìn)行合理的消聲減振及風(fēng)速控制，同時，對虹吸式雨水管進(jìn)行隔聲減振包扎后，可以將噪聲控制在允許范圍內(nèi)。采取上述綜合措施后將噪聲對觀眾廳的影響降到最低。

2.4 音質(zhì)效果評價

2010年9月18日，部分聲學(xué)專家應(yīng)邀參觀美國館。他們對美國館音質(zhì)效果的評價較高，肯定了展前放映廳及主放映廳的音質(zhì)效果，認(rèn)為聽音清晰度高，能夠真實(shí)還原影片的聲音效果，尤其是主放映廳，影片《花園》不僅僅是一場視覺盛宴，其逼真的音效更給人聽感上的震撼。專家們的評價顯示美國館的建聲設(shè)計(jì)是很成功的。

3 委內(nèi)瑞拉館音質(zhì)設(shè)計(jì)

委內(nèi)瑞拉玻利瓦爾共和國國家館為世博會臨時展覽館，高度18.05 m，設(shè)有展覽空間、劇場及貴賓接待。本項(xiàng)目基地用地面積為3 000 m2，總建筑面積為2 502 m2，該館演繹主題為“美好的生活創(chuàng)造美好的城市”。

3.1 劇場建筑概況

館內(nèi)劇場的功能設(shè)計(jì)主要用于音樂演出，兼顧播放宣傳片等。劇場容座為234人，平面呈扇形，舞臺前寬約12.8 m，后寬約6.2 m，深約11.4 m；舞臺面比觀眾區(qū)第一排地面高0.6 m；舞臺后墻至觀眾區(qū)后墻水平距離約23.4 m；觀眾廳最大寬約25.8 m；觀眾席池座為全臺階形式，共12排，前后高差（總起坡）為3.3 m，平均起坡為0.3 m；觀眾席池座末排的視點(diǎn)俯角為16°；觀眾席樓座形式較為特殊，為局部的臺階式樓座，共6排，平均起坡為0.6 m。劇場一層和二層平面圖、剖面圖見圖5和圖6。

3.2 聲學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)

依據(jù)劇場多功能使用的要求，結(jié)合劇場規(guī)模并參照相關(guān)規(guī)范，確定劇場在不同使用功能下的中頻滿場混響時間如表2所示。

作為劇場，演出時希望觀眾廳不同位置的聽聞環(huán)境相差不大，為此，音質(zhì)設(shè)計(jì)中將采取一定的技術(shù)措施以確保觀眾廳內(nèi)聲場分布盡量均勻，考慮到劇場規(guī)模不大，僅236座，因此，確定劇場全場聲場不均勻度不超過±3 dB。

考慮該館為臨時性建筑，因此，劇場的本底噪聲確定為不超過NR-35噪聲評價曲線，這相當(dāng)于丙等劇院的噪聲要求。

3.3 吸聲與擴(kuò)散設(shè)計(jì)

劇場的單座容積達(dá)到19.3 m3/座，明顯較常規(guī)值偏大。因此，需要在劇場表面布置足夠的吸聲量。同時，為確保劇場觀眾廳內(nèi)的聲場均勻，要求在側(cè)墻及頂面布置一定面積的硬反射材料，使劇場有豐富的來自側(cè)向及頂部的反射聲。為此，在劇場后墻面設(shè)計(jì)強(qiáng)吸聲材料，施工中選用實(shí)貼25 mm厚織物軟包吸聲板的處理，一方面可以滿足混響控制的要求，另一方面也可以避免觀眾廳后墻反射聲導(dǎo)致的回聲缺陷。同時，在劇場側(cè)墻面采用實(shí)貼方式進(jìn)行木裝修處理，而墻面木裝修的表面進(jìn)行聲擴(kuò)散處理。在墻面造型結(jié)合室內(nèi)設(shè)計(jì)表面肌理，建造尺度較小的凹凸起伏（起伏尺寸為10 mm～50 mm），這些小尺寸的造型對于聲音的“微擴(kuò)散”是非常有效的。圖7為劇場室內(nèi)效果圖。

表2 劇場不同使用功能下的混響時間

圖5 委內(nèi)瑞拉國家館劇場平面圖

圖6 委內(nèi)瑞拉國家館劇場剖面圖

圖7 為劇場室內(nèi)效果圖

圖8 百葉簾構(gòu)造示意圖

3.4 可調(diào)混響設(shè)計(jì)

由于劇場的多功能廳使用需求，劇場內(nèi)混響時間要求從1.0 s變化至1.7 s，混響變化范圍約0.7 s，因此，需要對劇場進(jìn)行特殊的可調(diào)混響設(shè)計(jì)。由于劇場鄰室外的墻面近一半是玻璃幕墻，為此，墻面前均增設(shè)吸聲可調(diào)的百葉簾，該百葉簾一面是吸聲面，一面是反射面。圖8所示為吸聲可調(diào)百葉簾構(gòu)造圖。

4 結(jié)語

在上海世博會184天的展示期間，美國館和委內(nèi)瑞拉館分別接待約700萬和200萬游客，而這些游客中不乏眾多專業(yè)人員。這些專業(yè)人員大多給予了美國館與委內(nèi)瑞拉館較高的評價，尤其是給予美國館的評價更高。這些專業(yè)的評價也佐證了經(jīng)過專業(yè)建聲設(shè)計(jì)的美國館和委內(nèi)瑞拉館是成功的。

［1］ 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]

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

［3］ JGJ 57—2000 劇場建筑設(shè)計(jì)規(guī)范[S]