G20峰會主會場建筑聲學設(shè)計概述

王 玨，陳建華，朱自淙，謝拯民

（中廣電廣播電影電視設(shè)計研究院，北京 100045）

G20峰會主會場建筑聲學設(shè)計概述

王 玨，陳建華，朱自淙，謝拯民

（中廣電廣播電影電視設(shè)計研究院，北京 100045）

介紹G20峰會主會場和午宴廳的建筑聲學設(shè)計，包括噪聲與振動控制設(shè)計、空調(diào)系統(tǒng)消聲設(shè)計和音質(zhì)設(shè)計三部分，現(xiàn)場測量和實際運行驗證了建聲設(shè)計的有效性。

G20峰會；主會場；午宴廳；建筑聲學；本底噪聲；混響時間

1 項目概況

G20“二十國集團領(lǐng)導(dǎo)人第十一次峰會”于2016年9月在杭州舉辦并圓滿落幕。G20峰會主會場大氣磅礴，又不失江南元素的婉約儒雅，給世人留下了深刻印象。

與以往舉辦高端國際會議不同，本次G20峰會的主場館沒有配建新的場館，而是對原有的杭州國際博覽中心進行改造。在改造過程中，設(shè)計師需綜合考慮投入的經(jīng)濟性及實用性，既要保證G20峰會期間的高品質(zhì)使用，又要考慮會議結(jié)束后場館作為博覽中心商用，在設(shè)計上有一定的難度。

杭州國際博覽中心總建筑面積約840 000 m2，其地上建筑共四層，自西向東分為一到五區(qū)，功能一區(qū)為會議中心，二到五區(qū)為會展中心；地下建筑共兩層，地下一層使用功能為商業(yè)、車庫、機房，地下二層為車庫戰(zhàn)時人防。為滿足G20峰會使用，需對博覽中心原有會議功能進行拓展及完善，強化或增加迎賓、午宴和會議等功能，同時增設(shè)新聞發(fā)布、同聲傳譯等附屬功能。新聞中心、安保中心等臨時性建筑均選擇在項目原有大空間展廳內(nèi)臨時搭建，峰會后拆除，不影響展廳后續(xù)使用。

整個工程主體由北京市建筑設(shè)計研究院設(shè)計，中廣電廣播電影電視設(shè)計研究院承擔博覽中心內(nèi)會議功能房間的建筑聲學、音視頻系統(tǒng)和舞臺燈光系統(tǒng)工作。筆者僅就G20峰會的主會場和午宴廳的建筑聲學設(shè)計部分做初步總結(jié)。

2 建筑概況

本改建項目有其特殊性，設(shè)計時杭州國際博覽中心原有建筑主體結(jié)構(gòu)已完成，聲學上可調(diào)整范圍有限。超大的空間體量、午宴廳半球形透光的不利建筑體型、設(shè)備有限的安裝空間和結(jié)構(gòu)荷載不足等問題均難以更改。再加上整個項目設(shè)計周期的限制，給聲學設(shè)計和其他專業(yè)設(shè)計均帶來了不小的挑戰(zhàn)。

項目總體的聲學設(shè)計思路為：在各方面條件容許的情況下，盡可能滿足合理的聲學要求，為G20峰會創(chuàng)造一個理想的使用空間；對于一些條件所限，難以滿足聲學基本要求的場所，在保證會場視覺效果、使用功能的前提下，也應(yīng)與室內(nèi)設(shè)計協(xié)調(diào)，配合音視頻系統(tǒng)，采用各種合理有效的措施，控制聲學環(huán)境在容忍限度下，使房間整體上仍可滿足正常的使用要求。

2.1 主會場

主會場是舉辦G20峰會會議時，各國領(lǐng)導(dǎo)人出席會議的重要場所。主會場總面積約2 000 m2，總?cè)莘e約19 000 m3，為45 m邊長的方正空間。會議基本形式為大型圓桌會議，場地中央設(shè)置直徑18 m的大型圓環(huán)條桌，沿圓桌排列各參會領(lǐng)導(dǎo)人坐席，其余參會隨員坐席位于外側(cè)，圍合成圓形，總計人數(shù)為100人左右。主會場平、立面圖見圖1、圖2。

主會場的整體高度9.8 m左右，體型較為扁平，且主會場頂棚與地面之間基本上是大面積平行面，如不進行聲學處理，聲波多次反射易形成顫動回聲，從而將造成在某些區(qū)域聽到多次有明顯時間間隔的長延遲反射聲，影響場內(nèi)聽聞效果。

主會場裝修設(shè)計為具有濃墨重彩的民族風格；室內(nèi)聲學材料的布置既要融合到室內(nèi)裝修效果里，又要達到場內(nèi)混響時間控制的目的。同時，又要盡可能避免嚴重的聲缺陷出現(xiàn)，如長延遲的反射聲、顫動回聲等。

2.2 午宴廳

午宴廳又稱“空中花園”，是領(lǐng)導(dǎo)人午宴和會談的場所。午宴廳為全玻璃構(gòu)造的巨大的球形建筑，地面面積達2 500 m2左右，中心高度近37 m，總?cè)莘e約可達75 000 m3。穹頂正中設(shè)置了具有星空景象的“天眼”，并采用自然天光照亮室內(nèi)空間。

午宴廳場地中央有圓環(huán)形條桌，沿圓桌排列各參會領(lǐng)導(dǎo)人坐席。主席位后側(cè)設(shè)置大型屏風。并利用原建筑設(shè)計的12根半圓柱，設(shè)計為送風風筒，建筑上精雕細刻，蔚成一景。

午宴廳平、立面圖見圖3、圖4。

圖1 主會場平面示意圖

圖2 主會場立面示意圖

由圖3、圖4可見，午宴廳體型為半球型，除地面外，墻和頂都是由硬反射的玻璃幕構(gòu)成，在聲學上屬于典型的“不可”體型。由于建筑體型已經(jīng)固有，只能充分預(yù)估聲聚焦的范圍及其對于語言清晰度的影響，盡可能運用聲學手段進行處理。

圖3 午宴廳平面示意圖

圖4 午宴廳立面示意圖

根據(jù)既有建筑多個案例的現(xiàn)場調(diào)查顯示，一般圓形廳堂，其中心區(qū)域存在的明顯顫動回聲，在相當大的范圍內(nèi)嚴重影響聽聞。這些顫動回聲分布在一定的范圍內(nèi)，即圓心周邊區(qū)域。在G20峰會的午宴廳，雖然午宴圓桌外周的聽聞區(qū)域基本避開了大廳的圓心區(qū)，但是由于顫動回聲是一個區(qū)域而不是點，盡可能采用吸聲、擴散等措施，并配合擴聲系統(tǒng)設(shè)計，達到滿意的聲學環(huán)境。

3 建筑聲學設(shè)計指標

3.1 基本設(shè)計指標

主會場和午宴廳均在擴聲系統(tǒng)運行環(huán)境下運用，其混響時間、本底噪聲的清晰度指標，參考《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學設(shè)計規(guī)范》GB/T 50356-2005及《聲環(huán)境質(zhì)量標準》GB 3096-2008等標準制定，詳見表1。

3.2 聲缺陷的控制

系統(tǒng)運行應(yīng)有良好的聲學環(huán)境，使用區(qū)域內(nèi)應(yīng)無明顯的聲缺陷，如顫動回聲、低頻染色和聲聚焦等。

3.3 樓板有感振動的控制

主會場和午宴廳的噪聲和振動主要來自空調(diào)系統(tǒng)。

空調(diào)系統(tǒng)噪聲不僅包括空氣聲和結(jié)構(gòu)傳聲等可聞聲，午宴廳的空調(diào)機房位于其下方，設(shè)備機組極易在午宴廳的樓板上產(chǎn)生有感振動，這是聽不見的“噪聲”。因此，聲學設(shè)計除考慮傳統(tǒng)的空調(diào)機組隔聲隔振、風路消聲設(shè)計外，應(yīng)進一步考慮有感振動的問題，采取相應(yīng)措施以避免設(shè)備的有感振動通過樓板傳至午宴廳內(nèi)的地板結(jié)構(gòu)。

參考《聲環(huán)境質(zhì)量標準》GB 3096-2008及ISO等的相關(guān)標準，樓板振動要求需低于表2所列值。

4 音質(zhì)設(shè)計

4.1 主會場音質(zhì)處理措施

主會場頂棚構(gòu)造從內(nèi)至外由五部分組成，為避免產(chǎn)生顫動回聲，同時避免與室內(nèi)裝修的矛盾，頂棚采用局部吸聲處理和擴散相結(jié)合方式，盡可能避免大面積反射面存在。

表1 主會場和午宴廳的基本設(shè)計指標

表2 室內(nèi)樓板振動限值

中央圓桌上方的吊掛紗燈是直徑為9 m的圓形，垂掛高度2.5 m，紗燈面飾圖案體現(xiàn)杭州風光，又要達到高頻一定程度的吸聲和擴散目的；為了滿足擴聲和燈光的要求，頂部有藝術(shù)透光片的圓環(huán)，透光片肌理類似“青花瓷”陶瓷，可滿足其后部大功率投光燈和擴聲系統(tǒng)透射要求；鏤空的紫銅斗拱構(gòu)造，3個斗拱為一組，共40組，是鏤空結(jié)構(gòu)，具有聲擴散的作用；頂部的環(huán)形銅格柵為吸聲結(jié)構(gòu)，配合外觀室內(nèi)設(shè)計，可達到整體上混響時間有效控制的目的；頂面飛檐凹凸有致的造型具有擴散的作用。

主會場墻面布置實木木雕、實木花窗、銅雕、金屬雕刻等造型，場內(nèi)8根圓柱表面亦設(shè)置紫銅雕花，這些空間構(gòu)件均有一定的聲擴散功能。為保證主會場內(nèi)足夠的吸聲量，在實木花窗、金屬雕刻等造型后側(cè)及開口內(nèi)側(cè)等各部位處，與造型匹配，均布置了吸聲材料，在兼顧室內(nèi)美觀的同時，滿足聲學性能的要求。

主會場地面滿鋪有厚地毯。圓桌上鋪有桌布，座椅面層鋪設(shè)軟墊，增加部分吸聲作用。圖5所示為主會場裝修效果圖。

4.2 午宴廳音質(zhì)處理措施

圖5 主會場裝修效果圖

圖6 午宴廳裝修效果圖

午宴廳吸聲材料主要布置在賓客周圍區(qū)域，在賓客活動的范圍內(nèi)，達到滿意的聲學環(huán)境。圖6所示為午宴廳裝修效果圖。

午宴廳頂部中央部位設(shè)計的“天眼”，直徑為20 m，室內(nèi)設(shè)計上為星空圖案，采用有一定透光、吸聲作用的軟膜天花。軟膜天花的吸聲作用有限，但是能緩解部分聲聚焦現(xiàn)象。

玻璃幕墻頂?shù)捻敳克闹苡?道環(huán)形遮光窗簾，窗簾下垂高度2.2 m，有一定的高頻吸聲與擴散作用。對于球形玻璃幕墻近地面的護墻部位，配合室內(nèi)設(shè)計，設(shè)置有落地窗簾等吸聲材料。

中心圓桌和圓形墻面之間有12根大型風柱，表面設(shè)置雕花造型，主席位后設(shè)置大型屏風。風柱與屏風均有一定的聲擴散作用。

午宴廳地面鋪有地毯，圓桌上臺布兩側(cè)下垂，采用軟墊座椅面層，可增加部分吸聲作用。

在會議圓桌的中央部位擺放大型花壇、雕塑造型等，通過打散平行面控制來自頂棚的聲聚焦和顫動回聲。揚聲器布置在賓客前方，經(jīng)過擴聲系統(tǒng)調(diào)試確定其合理布局，減小室內(nèi)聲缺陷對擴聲效果的影響。

表3 午宴廳混響時間T30（s）模擬值

4.3 午宴廳計算機模擬

午宴廳計算機模型如圖7所示。

模擬計算中，無指向性聲源位于圓桌中央，高1.5 m，聲源聲功率級70 dB；廳內(nèi)均勻共布置8個接收點，各接收點距地面高度為1.2 m，如圖8所示。

廳內(nèi)混響時間的模擬結(jié)果為各接收點的平均值，見表3。

由模擬結(jié)果所見，午宴廳中頻混響時間約3 s，與聲學設(shè)計目標值符合較好。

圖7 午宴廳計算機模型

圖8 聲源點和接收點分布圖

5 噪聲與振動控制設(shè)計

（1）主會場墻體構(gòu)造隔聲量要求不低于50 dBA，由于結(jié)構(gòu)荷載的限制，不能選擇容重較大的重質(zhì)墻體?？紤]到主會場位于建筑四層，平層周邊均為貴賓室、服務(wù)間等無噪聲干擾的功能性房間，且空調(diào)、水泵等設(shè)備機房均位于遠離主會場的區(qū)域，主會場墻體選擇輕質(zhì)墻體附加石膏板構(gòu)造亦可滿足隔聲要求。

主會場的空調(diào)機房設(shè)備安裝空間有限，主消聲器安裝在機房外部，并對其進行了隔聲處理；在控制主管內(nèi)風速的前提下，在管路上均設(shè)置有消聲器；風速較高時，風閥和散流器均是引起氣流噪聲主要因素之一，對于主會場的個別風管支路上，設(shè)置了附加消聲器；并在空調(diào)專業(yè)的配合下，根據(jù)噪聲指標的要求選用合理的散流器。

（2）午宴廳位于建筑頂層，建筑裝修設(shè)計理念是球形、透光。為防止環(huán)境噪聲的影響，采用雙層玻璃隔聲幕墻。

通過三級編碼將文本資料進行分析，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)游主動行為可以分為對客服務(wù)、開拓資源、自我提升等3個范疇，8個二級編碼和34個一級編碼，如圖1所示。

午宴廳的空調(diào)機房在其下方。因此采用低噪聲的設(shè)備是關(guān)鍵的一步，設(shè)計采用低噪聲空調(diào)箱和風機等；將風機運行的工況點設(shè)置為接近最高效率點，此時風機的運行噪聲最低；且按《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB 50019-2003的要求，控制管道內(nèi)的風速。

午宴廳屬于超大空間體量，其下方空調(diào)機房內(nèi)安裝空間極其有限，設(shè)計與施工均有較大難度。原設(shè)計中，午宴廳送風形式為62個噴口分3層單側(cè)送風，送風距離達50 m，計算噪聲聲壓級室內(nèi)將達到50 dBA以上。與暖通專業(yè)協(xié)商后，空調(diào)專業(yè)決定將原有回風通路改為送風通路（即12根風柱），大大縮短了送風的距離，既達到送風均勻的目的，又在聲學上降低了出風口的風速，為空調(diào)系統(tǒng)的消聲設(shè)計提供了有利條件。

（3）消聲器的選擇，同時考慮了以下因素：

a.管路系統(tǒng)容許的消聲器的壓力損失；

b.消聲器本身的氣流噪聲；

c.消聲器的插入損失。

表4 空調(diào)系統(tǒng)中總消聲量要求（估算）

表5 會場本底噪聲測量值（dB）

表6 主會場混響時間測量值（s）

主會場和午宴廳的每一通路的總消聲量見表4。

（4）為了防止空調(diào)設(shè)備振動引起的低頻有感振動，聲學設(shè)計根據(jù)樓板的結(jié)構(gòu)動力特性確定設(shè)備的系統(tǒng)固有頻率，采用復(fù)合隔振系統(tǒng)進行隔振處理，滿足樓板的振動指標要求。

在空間有限的條件下，空調(diào)專業(yè)和施工單位克服困難，按照聲學要求安裝了消聲器，并反復(fù)調(diào)試，確?？照{(diào)使用要求和噪聲的指標要求達到滿意的效果。

6 現(xiàn)場聲學測量

G20峰會召開前夕，中廣電廣播電影電視設(shè)計研究院聲學設(shè)計研究所對杭州國際博覽中心內(nèi)主要功能房間進行了現(xiàn)場測量和調(diào)試。測量包括本底噪聲、混響時間等聲學參數(shù)。

（1）會場內(nèi)本底噪聲實際測量值為36.5 dBA，達到了預(yù)期的聲學設(shè)計目標，詳見表5。

（2）主會場和午宴廳的混響時間現(xiàn)場測量值均與建筑聲學音質(zhì)設(shè)計指標符合較好，詳見表6。

場館運行前的測量結(jié)果，表明主會場內(nèi)各項指標均達到聲學設(shè)計的目標值要求，為G20峰會的順利進行打下了良好的基礎(chǔ)。

7 結(jié)語

經(jīng)G20峰會會議期間的實際運行驗證，各使用房間運行良好。成功接待了30個國家及經(jīng)濟組織的領(lǐng)導(dǎo)人，完成了舉辦大型國際會議、高端商務(wù)會展活動的任務(wù)，得到一致好評。

聲學設(shè)計能從圖紙上的概念落實為現(xiàn)實的工程成果，與建設(shè)單位的支持，各相關(guān)設(shè)計專業(yè)的密切配合密不可分，謹在此表達對各相關(guān)方的謝意。

（編輯 王 芳）

The Overview of the Architectural Acoustic Design of the Main Venue of G20 Summit

WANG Jue, CHEN Jian-hua, ZHU Zi-cong, XIE Zheng-min
(Radio Film & Television Design & Research Institute, Beijing 100045, China)

This paper introduced the architectural acoustics design of the main venue of G20 summit, including the noise and vibration control design, the muffler of the air conditioning system design and the sound design these three parts, then the on-site measurements and the actual operation verify the validity of the acoustical design.

G20 summit; conference center; lunch room; architectural acoustics; background noise; reverberation time

10.3969/j.issn.1674-8239.2016.10.004