海南省文化藝術(shù)中心劇場建聲設(shè)計

王 崢，陳金京

（北京市建筑設(shè)計研究院 聲學(xué)工作室，北京 100045）

海南省文化藝術(shù)中心劇場建聲設(shè)計

王 崢，陳金京

（北京市建筑設(shè)計研究院 聲學(xué)工作室，北京 100045）

概要介紹海南省文化藝術(shù)中心劇場觀眾廳及舞臺的建筑聲學(xué)設(shè)計。

海南省文化藝術(shù)中心；劇場；混響時間；反射聲；聲擴(kuò)散

1 建筑概況

海南省文化藝術(shù)中心為國家投資的省級重點項目，是海南省文化公園的重要組成部分，包括劇場、演出輔助用戶、排練房等功能建筑，總建筑面積22 976.8 m2。該中心位于?？谑袊d大道南海南省文化公園南側(cè)，與位于西側(cè)的省數(shù)字化圖書館、東側(cè)的省博物館共同構(gòu)成了海南省省級文化中心。

海南省文化藝術(shù)中心劇場為一個多功能劇場，主要功能為大型文藝演出使用，同時滿足交響樂、歌劇、舞劇、會議等多功能使用的要求。

劇場觀眾廳平面大致呈鐘形，包括池座和二層樓座，樓座延伸至側(cè)墻形成跌落包廂；可容納坐席1 213座，其中池座927座，二層樓座286座。觀眾廳有效容積約9 800 m3，每座容積為8.1 m3/座。劇場的幾何特征參數(shù)見表1，劇場的平、剖面見圖1。

2 聲學(xué)設(shè)計指標(biāo)

根據(jù)海南省文化藝術(shù)中心劇場的用途、容積、規(guī)模以及相關(guān)設(shè)計規(guī)范，確定劇場的聲學(xué)設(shè)計指標(biāo)如下：

2.1 混響時間（RT，s）

中頻（500 Hz ～ 1 kHz）滿場混響時間為1.4 s，觀眾廳的混響時間頻率特性應(yīng)滿足低頻（125 Hz ～ 250 Hz）為中頻的1.1 ～ 1.2倍，高頻（2 kHz ～ 4 kHz）為中頻的0.8 ～ 0.9倍。

表1 劇場的幾何特征參數(shù)如下

圖1 大劇院平剖面圖

2.2 聲場不均勻度（ΔLp，dB）

ΔLp≤ 8 dB。

2.3 明晰度（C50（3），C80（3），dB）

在以自然聲為主的交響樂及室內(nèi)樂演出時，C80（3）為0 dB ～ -4 dB；在綜藝類演出、話劇演出、會議、歌劇演出時，C50（3）為2 dB ～ -2 dB。

2.4 早期反射聲時延間隙（ΔtI，ms）

池座中央位置：ΔtI≤ 30 ms。

2.5 噪聲限值（N，dB（A））

背景噪聲：N ≤ 25 dB（A），噪聲評價曲線NR20；空調(diào)運行時：N ≤ 30 dB（A），噪聲評價曲線NR25。

2.6 沒有音質(zhì)缺陷

沒有回聲、顫動回聲和聲聚焦等音質(zhì)缺陷。

3 觀眾廳的音質(zhì)設(shè)計

觀眾廳音質(zhì)設(shè)計的主要任務(wù)是解決聲場分布、聲擴(kuò)散、早期反射聲分布、混響時間控制、響度和消除音質(zhì)缺陷等問題。

3.1 反射聲設(shè)計

對于多功能劇場來說，自然聲音樂演出是必須考慮的主要功能，而對于自然聲演出，除了要求較長的混響時間外，豐富的早期反射聲也是保證音質(zhì)良好的重要因素。對于一般的劇場，觀眾席池座邊區(qū)、后區(qū)以及樓座等區(qū)域由于距側(cè)墻、后墻以及吊頂?shù)嚷暦瓷涿孑^近，容易獲取較豐富的反射聲，但池座中前區(qū)由于距各界面都較遠(yuǎn)，比較難以獲得早期反射聲，所以，在進(jìn)行反射聲設(shè)計時應(yīng)主要考慮為池座中前區(qū)的觀眾席提供早期反射聲。在自然聲演出時，聲源主要是演出人員，其位置在舞臺上；而電聲演出時，聲源主要是揚聲器，其位置在舞臺上方的音橋。且在自然聲演出時，更需要豐富的早期反射聲，所以，在進(jìn)行反射聲設(shè)計時，聲源設(shè)定在舞臺中央距大幕線1 m的位置，而反射聲覆蓋區(qū)域主要考慮池座的中前區(qū)。為此，采取了以下措施：

（1）在臺口兩側(cè)設(shè)置了八字形墻面，該墻面能夠為池座前部側(cè)區(qū)及中部中區(qū)坐席提供早期側(cè)向反射聲。

（2）將觀眾廳前門后的斜墻設(shè)計成凸弧形，一方面有利于擴(kuò)散，一方可以為池座中部提供早期側(cè)向反射聲。

（3）在觀眾廳后部兩側(cè)設(shè)置了兩個單獨的區(qū)域，其標(biāo)高高于中間區(qū)域（簡稱高臺區(qū)域），并在這兩個區(qū)域外圍設(shè)置了反射的弧形欄板。這種布置可以有效地使相對較寬的觀眾廳池座分隔成相對較窄的區(qū)域，縮短觀眾席中區(qū)距反射界面的距離，從而使得池座觀眾席中部可以獲得較豐富的早期反射聲，同時，也豐富了觀眾廳的空間形式。

（4）利用舞臺上方音橋下部的弧形面作為反射面，為觀眾廳池座提供反射聲。

（5）將觀眾廳吊頂設(shè)計成階梯形弧形吊頂，可以為樓座提供反射聲。

通過上述措施，在觀眾廳池座可以獲得較豐富的早期反射聲。圖2為觀眾廳前區(qū)一次反射聲分布圖。

圖2 觀眾廳池座反射聲分布圖

3.2 擴(kuò)散設(shè)計

良好的擴(kuò)散對于提高觀眾廳的音質(zhì)效果及消除可能產(chǎn)生的音質(zhì)缺陷，具有十分重要的作用，為此，在觀眾廳中采取了如下擴(kuò)散措施。

（1）將觀眾廳樓座和包廂的欄板以及池座后區(qū)兩側(cè)高臺區(qū)域的欄板設(shè)計成大尺寸的凸弧形，在觀眾廳內(nèi)形成大體量聲擴(kuò)散結(jié)構(gòu)，有利于觀眾廳內(nèi)擴(kuò)散聲場的形成，圖3為包廂欄板和池座高臺區(qū)域欄板的擴(kuò)散形式。

（2）將觀眾廳兩側(cè)由二層挑出的耳光室設(shè)計成深入觀眾廳的凸弧形擴(kuò)散體，有利于觀眾廳內(nèi)擴(kuò)散聲場的形成。圖4為耳光室擴(kuò)散形式。

（3）觀眾廳的吊頂采用階梯形弧形反射板，不僅向整個觀眾席提供近次反射聲，還起到聲擴(kuò)散的作用，增加了聲場的擴(kuò)散度。圖5為觀眾廳吊頂?shù)臄U(kuò)散形式。

（4）觀眾廳的兩個側(cè)墻為平行墻，容易出現(xiàn)顫動回聲，但由于混響時間控制的要求，不能完全設(shè)計成吸聲墻面，所以，結(jié)合裝修設(shè)計，將觀眾廳的側(cè)墻設(shè)計成橫向棱齒形的擴(kuò)散墻面，在消除可能產(chǎn)生的聲學(xué)缺陷的同時，也有利于擴(kuò)散聲場的形成。圖6為觀眾廳側(cè)墻的橫向棱齒形擴(kuò)散構(gòu)造形式，圖7為側(cè)墻橫向棱齒形擴(kuò)散構(gòu)造圖。

3.3 混響時間的控制

根據(jù)混響時間設(shè)計指標(biāo)，觀眾廳的各主要界面采用如下材料和構(gòu)造：

（1）臺口前側(cè)墻是向觀眾席提供早期反射聲的最佳部位，所以，采用了木質(zhì)板材反射構(gòu)造。

圖3 包廂欄板和池座高臺區(qū)域欄板的擴(kuò)散形式

圖4 耳光室擴(kuò)散形式

圖6 觀眾廳側(cè)墻的橫向棱齒形擴(kuò)散構(gòu)造形式

圖5 觀眾廳吊頂?shù)臄U(kuò)散形式

圖7 觀眾廳側(cè)墻的橫向棱齒形擴(kuò)散構(gòu)造

圖8 觀眾廳側(cè)墻和后墻平墻面木質(zhì)吸聲板吸聲構(gòu)造

圖9 觀眾廳后墻棱齒形木質(zhì)吸聲板墻面吸聲構(gòu)造

圖10 舞臺穿孔FC板吸聲構(gòu)造

（2）觀眾廳挑出的耳光室墻面、池座高臺區(qū)域欄板、挑臺和包廂欄板主要作為擴(kuò)散體，所以采用了木質(zhì)板材反射構(gòu)造。

（3）觀眾廳一、二層側(cè)墻中部的棱齒形擴(kuò)散墻面主要起擴(kuò)散作用，所以，采用了木質(zhì)板材反射構(gòu)造。

（4）觀眾廳吊頂為連續(xù)的弧形反射板，主要起擴(kuò)散和反射作用，所以，采用了GRG成型石膏板反射構(gòu)造。

（5）觀眾廳側(cè)墻下部和上部的平墻面采用木質(zhì)吸聲板吸聲構(gòu)造，其吸聲構(gòu)造見圖8。

（6）觀眾廳后墻面（包括弧形墻面）容易產(chǎn)生聲學(xué)缺陷，所以，無論是中部的棱齒形擴(kuò)散構(gòu)造還是上下部的平墻面均采用木質(zhì)吸聲板吸聲構(gòu)造，其棱齒形擴(kuò)散吸聲構(gòu)造見圖9。

（7）觀眾廳座椅采用軟椅。

根據(jù)計算，觀眾廳各界面采用上述裝修材料和構(gòu)造后，混響時間可以達(dá)到設(shè)計指標(biāo)。

4 舞臺聲學(xué)設(shè)計

由于舞臺空間巨大，與觀眾廳形成耦合空間，如果混響時間過長，過多的混響聲就會回灌到觀眾廳內(nèi)，因此，舞臺墻面應(yīng)做吸聲處理，處理范圍：主臺和側(cè)臺的周墻，從舞臺臺面到舞臺一層天橋下布置吸聲構(gòu)造，可采用穿孔FC板吸聲構(gòu)造。圖10為舞臺墻面吸聲構(gòu)造。

大劇院在完工后由中國建筑科學(xué)院物理所進(jìn)行了聲學(xué)測試，各項指標(biāo)基本滿足設(shè)計要求，使用效果良好。

（編輯 潘 浪）

Summary of Acoustical Design for Theater of Hainan Cultural and Artistic Center

WANG Zheng, CHEN Jin-jing
(Acoustical Atelier, Beijing Institute of Architectural Design, Beijing 100045, China)

Theater of Hainan Cultural and Artisitic Center is a multi-function hall. This article will give brief introduction of the acoustical design for the Theater and our experiences during the design.

Hainan Cultural and Artistic Center; theater; reverberation time; ref l ect sound; sound diffusion

10.3969/j.issn.1674-8239.2011.04.010