上海文化廣場音樂劇院的建聲設(shè)計

楊志剛，章奎生

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

1 工程概述

上海文化廣場音樂劇院于2006年9月開始改建，2011年9月投入使用。工程占地約47000 m2，綠化面積26000 m2，是目前世界上最大、最深、座位最多的地下劇院，最深處達22 m。這是國內(nèi)第一家以演出音樂劇為主的專業(yè)劇院，其他時尚及經(jīng)典舞臺藝術(shù)為輔，努力成為上海音樂劇產(chǎn)業(yè)的孵化和培育基地是該劇院的目標。

該劇院不僅是上海近代政治文化的縮影，更是上海百年社會發(fā)展史的縮影。解放前，這里是上海法租界著名的逸園跑狗場。1952年，時任上海市長的陳毅將其命名為文化廣場。此后，為迎接亞太區(qū)域和平會議的召開，這里建成了擁有15000個座位的大看臺。1969年12月，文化廣場失火，1970年復(fù)建。后又幾經(jīng)變遷，演變成為目前的音樂劇院。

該劇院由上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計集團旗下華建建筑設(shè)計院與美國BBB建筑事務(wù)所合作承擔(dān)建筑設(shè)計，大堂和觀眾廳的室內(nèi)設(shè)計方案由美國著名設(shè)計公司STUDIOS Architecture 和Team 7 International聯(lián)手完成。

新建成的劇院宛若一只舒展巨翅的白色鳳凰棲息在綠茵上。它的奇特之處在于不是“平地而起”，而是“向下造房”，基礎(chǔ)最深達24.3 m。工程總建筑面積為65000 m2，其中7 823 m2為地上三層；57000 m2則位于地下，為地下五層。設(shè)計中采用了大量動感曲線，用流線型的造型和鳳凰羽毛裝飾圖案來烘托建筑造型。劇院門廳的中央，造型新穎的透明“藝術(shù)之樹”頂天立地，為地下各層空間灑下一抹陽光。大廳正面巨幅玻璃畫出自著名旅美畫家丁紹光之手，是目前世界上最大的彩色玻璃畫作。屋頂則設(shè)計得錯落有致。圖1、圖2為劇院門廳和觀眾廳內(nèi)景。

2 劇院的功能及建筑概況

2.1 使用功能

劇院主要用于大型百老匯音樂劇、大型戲劇及大型歌劇演出，聲場以擴聲系統(tǒng)為主，建聲為輔。

2.2 容座

觀眾廳容座為1 887座。其中池座1 247座（樂池如升起作為觀眾廳的一部分可布置55座）；一層樓座188座（含側(cè)包廂36座）；二層樓座452座（含側(cè)包廂28座）。圖3!圖5分別為池座和一、二層樓座平面圖，圖6為剖面圖。

2.3 建筑概況

觀眾廳建筑平面近似馬蹄形；舞臺開口：20 m × 11.5 m，舞臺面比池座第一排高0.95 m；廳內(nèi)建筑尺寸：舞臺臺口至池座后墻最大水平距離為32 m；最大寬度：35 m；平均高度：約15.3 m。

臺口側(cè)墻設(shè)兩道耳光；天花設(shè)兩道面光天橋，一道追光。觀眾席后部設(shè)兩層挑臺，側(cè)墻設(shè)兩層側(cè)包廂。二層挑臺開口高深比：4.1∶6.3=1∶1.54，基本符合規(guī)范要求的≥1∶1.5。三層挑臺開口高深比：2.8∶3.7=1∶1.32，符合規(guī)范要求的≥1∶1.5。

圖5 二層樓座平面圖

池座觀眾席為全臺階形式，共23排，第一排標高為-12.95 m，最后一排標高為-7.50 m，前后高差（總起坡）為5.45 m，平均起坡為0.25 m；一層樓座（貴賓包廂）共3排，第一排標高為-4.55 m，最后一排標高為-3.499 m，前后高差（總起坡）為1.05 m，平均起坡為0.5 m； 二層樓座共4排，第一排標高為-0.560 m，最后一排標高為3.992 m，前后高差（總起坡）為4.552 m，平均起坡為0.65 m。各層觀眾席末排的視點俯角：池座為12o，一層挑臺為22o，二層挑臺為32o。觀眾席前部設(shè)升降樂池，開口面積為68 m2。

舞臺包括主舞臺、2個側(cè)舞臺和后舞臺。主舞臺尺寸：長35 m，深21.6 m，高28.8 m；左右側(cè)舞臺尺寸：長19 m，深21.6 m，高13.5 m；后舞臺尺寸：長24.4 m， 深18.6 m，高13 m。主舞臺柵頂標高為16.8 m；三層燈光渡橋標高分別為：1.0 m、5.5 m及10.0 m；舞臺設(shè)升降舞臺及旋轉(zhuǎn)車臺等舞臺機械。聲控室、燈控室設(shè)于池座后墻的中部。

3 劇院主要建聲設(shè)計技術(shù)指標

（1）中頻滿場混響時間RT： 1.3 s ± 0.1 s，頻率特性如表1所示；

（2）明晰度C80：在1dB～3 dB之間；

表1 混響時間頻率特性

圖6 剖面圖

（3）側(cè)向反射系數(shù)LF：在0.15～0.35之間；

（4）聲場力度G：-1 dB～2 dB；

（5）本底噪聲：NR ≤ 20曲線。

4 觀眾廳表面裝修用材的聲學(xué)設(shè)計要求

在觀眾廳的聲學(xué)裝修設(shè)計中，中高頻吸聲材料主要配置在走道上。而低頻吸聲則主要借助于大天花吊頂、挑臺天花吊頂及側(cè)墻面等處不同材質(zhì)及厚度的板共振起到的吸聲作用。對觀眾廳各部位用料、配置及構(gòu)造的聲學(xué)設(shè)計要求如下：

（1）觀眾廳內(nèi)地坪及走道

觀眾廳內(nèi)地坪用料可由建筑師及室內(nèi)設(shè)計師根據(jù)裝修標準、清潔要求及經(jīng)濟等因素確定，聲學(xué)設(shè)計僅要求地板面料為貼實材料，如用木地板，龍骨間隙應(yīng)填實，以避免地板共振吸收低頻。最后確定地面采用石材，便于清潔；觀眾廳內(nèi)走道部位鋪設(shè)地毯，以防滑并避免腳步走動噪聲。

（2）后墻面

經(jīng)過音質(zhì)計算，觀眾廳內(nèi)后墻除門及觀察窗外，均可不做吸聲處理，但為了防止回聲，需做聲擴散處理。最后確定采用四棱錐的聲擴散體，具體做法為雙層12 mm厚膏板襯里加木飾面層，面密度約為30 kg/m2。

（3）側(cè)墻面

中后部側(cè)墻面均做硬的反射面，裝修面層的面密度≥30 kg/m2，以避免對低頻聲能的吸收。最后做法為：木飾面板、玻璃和預(yù)鑄式玻璃纖維增強石膏板（GRG），面密度均為30 kg/m2。

（4）天花

天花在建聲上會起到重要的前次反射聲作用，因此，建聲設(shè)計要求在屋架荷載允許的條件下，盡可能采用較厚重的反射型天花，以避免過多的低頻聲能被吸收。最后采用GRG（面密度為40 kg/m2）吊頂。

（5）挑臺欄板

挑臺欄板是廳內(nèi)容易在前區(qū)造成回聲的部位，建筑及室內(nèi)設(shè)計中都應(yīng)予以注意。該劇院的挑臺為下傾式弧形或欄板結(jié)合表面裝飾進行局部擴散處理，以有利于擴散聲波，不至于產(chǎn)生回聲。

圖7 計算機模型內(nèi)視圖（歌劇條件）

圖8 計算機三維聲學(xué)模型圖（歌劇條件）

圖9 計算機模擬結(jié)果彩色網(wǎng)格圖（歌劇條件）

表2 聲學(xué)參量模擬結(jié)果匯總表

（6）舞臺墻面

舞臺包括1個主舞臺、2個側(cè)舞臺和1個后舞臺，空間體積比較大，遠超過了劇院觀眾廳體積。為了避免舞臺空間與觀眾廳空間之間因耦合空間而產(chǎn)生的不利影響，聲學(xué)設(shè)計要求舞臺空間內(nèi)的混響時間應(yīng)基本接近觀眾廳的混響時間。所以在舞臺（包括主舞臺、側(cè)舞臺及后舞臺）一層天橋以下墻面做吸聲處理。具體做法為：3 m以下部分，在原有粉刷墻體基礎(chǔ)上，使用75系列輕鋼龍骨，安裝25 mm厚防撞木絲吸聲板（空腔，刷黑色水性涂料）；3 m以上部分，在原有粉刷墻體基礎(chǔ)上，使用75系列輕鋼龍骨，安裝5 mm厚的穿孔吸聲板（穿孔率20%），內(nèi)填由玻璃絲布包裹的50 mm厚48 kg/m3離心玻璃棉板。

5 計算機模擬分析

計算機聲學(xué)模擬分析采用的軟件為丹麥技術(shù)大學(xué)編制的ODEON 9.2建聲模擬軟件，是世界上公認模擬結(jié)果最可靠的建聲模擬軟件之一。

1950—1970年，中南佛州工程共實施了20年。該項工程主要包括五項內(nèi)容：一是河道整治，二是胡佛壩的加固與加高，三是修建了多個地表存水區(qū)，四是大范圍修建防護堤，五是建設(shè)排水渠網(wǎng)及入海處防止海水入侵結(jié)構(gòu)物。共修建了1 700 km運河、約1 200 km堤壩、200座控水建筑物、15座主要泵站等。

（1）觀眾廳的三維模型

圖7為計算機模型內(nèi)視圖。根據(jù)劇院的平剖面圖建立觀眾廳的三維聲學(xué)模型，共有1 005個包絡(luò)面圍成，見圖8、圖9。

（2）觀眾席主要聲學(xué)參量的示意圖

圖9中的A、B、C、D分別為T30、C80、G及LF四個聲學(xué)參量的模擬分析結(jié)果圖。

（3）聲學(xué)參量模擬結(jié)果匯總見表2（滿場狀態(tài)）

6 建聲測試結(jié)果

6.1 主要建聲測試結(jié)果

建聲測試儀器系統(tǒng)圖見圖10?？請鲋饕暅y試結(jié)果見表3和表4。

表3 觀眾廳空場主要建聲測試結(jié)果

表4 本底噪聲測試結(jié)果

圖10 建聲測試儀器系統(tǒng)圖

圖11 本底噪聲頻率曲線圖

6.2 主要建聲測試結(jié)果分析

圖11為本底噪聲頻率曲線圖，據(jù)此分析可得：

（1）混響時間是劇院建聲設(shè)計中最重要的音質(zhì)評價指標，從混響時間（空場）測量數(shù)據(jù)可以得出，劇院空場18點平均中頻（500 Hz～1000 Hz）混響時間為1.54 s?；祉懱匦詾榈皖l有一定提升（低音比BR值為1.06），除4 kHz有明顯下降外，中高頻特性基本平直。預(yù)計滿場中頻（500 Hz～1000 Hz）混響時間將為1.3 s左右，混響特性曲線的低頻也會有一定的提升。符合劇場聲學(xué)設(shè)計規(guī)范和該音樂劇院的聲學(xué)設(shè)計預(yù)期要求。

（2）清晰度D50參數(shù)主要用于評價觀眾廳內(nèi)的語言清晰度，測得本劇院觀眾廳內(nèi)中高頻（500 Hz～4 kHz）平均D50值達到0.56，表明本觀眾廳內(nèi)清晰度有一定的保障。

（3）從明晰度C80值實測結(jié)果分析可見，觀眾廳的C80(3)平均值為2.83 dB，符合歌劇推薦的1.0～3.0的要求。

（4）中頻聲場力度的平均值Gmid為-0.82，符合歌劇推薦的-1.0～2.0的要求。

（5）本次現(xiàn)場測量利用先進的可調(diào)指向性測試話筒對音樂廳進行了側(cè)向反射聲系數(shù)LF值的測量，結(jié)果表明全頻LF值達0.15～0.27，中頻平均達0.20。表明劇院觀眾廳的建筑聲學(xué)平剖面體形設(shè)計和室內(nèi)裝修設(shè)計對觀眾廳的聲反射和聲擴散都取得了應(yīng)有的效果。

（6）劇院觀眾廳內(nèi)空調(diào)開時實測本底噪聲為41 dB（A）～48 dB（A），未能達到噪聲評價NR-25曲線要求。從現(xiàn)場聽覺表明，本底噪聲偏離的原因可能是因臺上燈光設(shè)備的電磁噪聲或其他舞臺設(shè)備散熱風(fēng)扇噪聲所致，經(jīng)劇院舞臺技術(shù)部門檢查后，已予以消除。

通過對劇院的建聲測量和分析，總體表明該劇院觀眾廳內(nèi)混響時間適當(dāng)，混響特性良好，聲場分布均勻，觀眾廳有足夠的聽音清晰度和一定的豐滿度，表明建聲設(shè)計達到了預(yù)期的音質(zhì)要求。總體音質(zhì)效果可達到國內(nèi)外同類劇院的先進水平。