淺談現(xiàn)代劇場聲學(xué)設(shè)計(jì)

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(山西水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030027)

引言

劇場建筑室內(nèi)的主要功能要求是良好的視覺及聽覺。視覺效果容易解決，而良好的聽覺涉及到心理及生理多種因素，包含了人的主觀要求和客觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，如高的清晰度、足夠的豐滿度、總的聲壓級(jí)、混響時(shí)間T60等。要想使劇場達(dá)到這些要求和標(biāo)準(zhǔn)較困難，需要多方面人員的緊密配合，進(jìn)行周密的聲學(xué)設(shè)計(jì)。劇場廳堂的形狀、體積、地面起坡、觀眾容積、座位排列以及邊界面的布置、裝飾裝修材料的選擇和表面處理等，在很大程度上影響著房間的聲學(xué)效果。本文以山西晉中武警劇院為例，談?wù)勔箘鲞_(dá)到要求的效果，對(duì)其室內(nèi)體型有哪些要求？在室內(nèi)裝修時(shí)應(yīng)如何進(jìn)行吸聲、隔聲處理？

1 滿足評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的音質(zhì)效果對(duì)房間體型的要求

利用聲學(xué)原理做好擴(kuò)散反射的設(shè)計(jì)，使觀眾席有足夠多的早期反射聲，并使其分布均勻、覆蓋面大，這是體型設(shè)計(jì)的主要任務(wù)。以下從廳堂的平面尺寸、有效容積、觀眾廳的起坡與挑臺(tái)、墻體與頂棚等方面進(jìn)行探討。

1.1 平面尺寸的限制

自然聲源的聲功率有限，且傳播過程中具有指向性的特征，高頻聲尤為明顯。為保證觀眾席都能聽到較高聲音響度和較好的音質(zhì)，在確定平面形狀和尺寸時(shí)，要求最后排觀眾席離聲源不能太遠(yuǎn)，觀眾廳不能過寬。

晉中武警劇院平面圖如圖1所示，采用鏡框式舞臺(tái)，最遠(yuǎn)處觀眾席距聲源距離設(shè)計(jì)長度L=26 m，兩邊偏座區(qū)對(duì)聲源所張角度θ=100°。按GB 50118—2010《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，音樂廳和劇院L≤30 m，θ≤140°，故該劇院滿足規(guī)范要求。

圖1 晉中武警劇院平面圖

1.2 觀眾廳有效容積的確定

對(duì)于自然聲演出的大廳，由于自然聲源聲功率有限，為確保所有觀眾都能聽清楚，達(dá)到一定的音節(jié)清晰度，其容積要控制適當(dāng)。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)針對(duì)場館的不同用途，根據(jù)表1確定其最大容積量。

表1 建聲劇場的最大允許容積

最大容積僅是對(duì)廳堂容積的限值，而實(shí)際容積則受控于觀眾人數(shù)和廳堂功能。對(duì)于不同功能的廳堂，其最佳混響時(shí)間建議值T60要求不一，預(yù)測廳堂混響時(shí)間的賽賓公式表達(dá)式為：

(1)

觀眾吸聲量在總吸聲量A中所占比例較大，通常可達(dá)到1/2～2/3，所以總?cè)莘e與觀眾座位數(shù)之比(即每座容積)對(duì)混響時(shí)間的影響非常大。表2為不同用途廳堂的每座容積建議值。在劇場設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到不可見因素的影響，一般均留有余地，取每座容積建議值的上限。

表2 廳堂每座容積參考指標(biāo)

晉中武警劇院為多功能劇院，不僅要演出歌舞劇、話劇，還有地方戲的演出，主要以歌舞劇為主，總?cè)莘e為4 810 m3，共685座，每座容積為7.02，基本滿足表1和表2的要求。

1.3 觀眾席起坡和挑臺(tái)尺寸

觀眾席的起坡應(yīng)使任一聽眾的雙耳充分暴露在直達(dá)聲范圍之內(nèi)，不受任何障礙物的遮擋。一般來講，觀眾席坡道以池座前后排高差≮8 cm，樓座前后排高差≮10 cm為宜。武警劇院的前后排高差為15 cm，滿足要求。

頂棚是給觀眾席提供反射聲的主要部位，但挑臺(tái)的存在容易對(duì)反射聲構(gòu)成遮擋。雖然在聲波衍射作用下，挑臺(tái)下部空間在開口附近可得到低頻反射聲，但仍缺乏高頻反射聲，挑臺(tái)下空間深處反射聲更少，致使聲音豐滿度欠佳，這種音質(zhì)缺陷稱聲影區(qū)。聲影區(qū)一方面可通過控制挑臺(tái)下部空間開口高度h與深度b的比值來解決，另外還可通過對(duì)挑臺(tái)下頂棚及后墻進(jìn)行技術(shù)處理來獲取前次反射聲。武警劇院挑臺(tái)下h∶b=1∶1.15，滿足GB 50118—2010《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》中h∶b≥1∶1.2的規(guī)定。

1.4 墻體與頂棚的設(shè)計(jì)要求

1.4.1 墻體設(shè)計(jì)

在進(jìn)行劇院平面體型設(shè)計(jì)時(shí)，側(cè)墻一般不宜設(shè)計(jì)成相互平行的，這樣容易產(chǎn)生駐波、共振的聲學(xué)缺陷，一般設(shè)計(jì)成八字形。如圖1所示，武警劇院前部側(cè)墻為八字形，后部墻體兩邊平行。在設(shè)計(jì)時(shí)，我們對(duì)前部八字形墻體做反射處理，把聲音反射到缺乏前次反射聲的聽眾席中部，對(duì)側(cè)墻后部及后墻做擴(kuò)散或吸收處理，防止回聲的產(chǎn)生。

1.4.2 頂棚

頂棚不宜過高，否則會(huì)增加反射的距離，易產(chǎn)生回聲。不宜設(shè)計(jì)成凹形面(例如圓拱或球面)，以防產(chǎn)生聲聚焦。頂棚做成折線形或波浪形比較好，這樣能把聲音反射到需要的位置。在進(jìn)行武警劇院頂棚室內(nèi)設(shè)計(jì)時(shí)，綜合運(yùn)用了折線與波浪形兩種處理方式，彌補(bǔ)了觀眾席中部反射聲缺乏的音質(zhì)缺陷。

對(duì)于要求有良好聽聞條件的劇院，設(shè)計(jì)人員可通過空間體型、尺寸、材料和構(gòu)造的設(shè)計(jì)與布置，來利用、限制或消除一些聲學(xué)現(xiàn)象，為獲得良好的室內(nèi)音質(zhì)創(chuàng)造條件。

上述方法只是體型設(shè)計(jì)的一般要求，對(duì)于具體問題還需進(jìn)行具體分析。

2 室內(nèi)裝修時(shí)的隔聲吸聲措施

劇場建筑室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容主要包括室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計(jì)和噪聲控制兩大部分，這主要通過吸聲和隔聲來實(shí)現(xiàn)。

2.1 提高圍護(hù)墻體的隔聲性能

在室內(nèi)裝修階段，可從墻體、門窗部位的構(gòu)造設(shè)計(jì)來增強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔聲性能。

2.1.1 墻體隔聲措施

采用密實(shí)勻致墻時(shí)，根據(jù)其質(zhì)量定律，單層勻致密實(shí)墻的隔聲量與墻體的面密度有關(guān)，隔聲量越大，面密度越大，所以墻體材料及墻厚可以根據(jù)室內(nèi)允許噪聲級(jí)選擇。武警劇院圍護(hù)墻為300 mm厚鋼筋混凝土墻，墻體一側(cè)為體育場，一側(cè)臨交通干線，在使用時(shí)為防止受到噪聲干擾，圍護(hù)墻內(nèi)側(cè)采用木龍骨骨架、吸音板面層內(nèi)填吸音棉做構(gòu)造處理，以提高墻體的隔聲量。

2.1.2 與墻體相連的門窗的隔聲

門的隔聲性能除門扇自身的隔聲能力外，還包括門縫的嚴(yán)密程度。即使隔聲效果再好的門扇，如在安裝后與墻體留有一定的縫隙，也會(huì)大大降低整面墻體的隔聲量。武警劇院的門采用雙層木工板實(shí)木門內(nèi)填隔音棉，門扇與門套之間加止口線(見圖2)，這種構(gòu)造的門扇及門縫處理能滿足劇院的隔聲需求。

圖2 門的構(gòu)造詳圖

武警劇院的窗戶正對(duì)室外噪聲源，單純?cè)黾硬ＡШ穸葋硖岣叽皯舻母袈曅缘霓k法不可取，我們選擇65系列雙層塑鋼窗(如圖3所示)，雙層窗的玻璃厚度為8 mm，不僅提高了窗戶的隔聲性能，也提高了窗戶的保溫隔熱性能。

圖3 65系列的塑鋼窗節(jié)點(diǎn)圖

2.2 增強(qiáng)劇場內(nèi)的吸聲性能

除了增強(qiáng)圍護(hù)墻體的隔聲性能外，在劇場的實(shí)際應(yīng)用中，因窗戶為可開啟窗，建筑物又臨近交通干道，總會(huì)有一些室外噪聲進(jìn)入室內(nèi)，并且室內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生一定的噪聲，所以室內(nèi)空間必須有一定的吸聲能力。

2.2.1 墻面的吸聲

武警劇院內(nèi)的墻面為實(shí)木飾面與木質(zhì)穿孔吸音板相結(jié)合的造型墻面，實(shí)木墻面因內(nèi)部留有空腔，可作為薄板吸聲結(jié)構(gòu)，有效吸收室內(nèi)低頻噪聲。木質(zhì)穿孔吸音板內(nèi)填隔音棉，構(gòu)造做法如圖4所示，此構(gòu)造對(duì)室內(nèi)的中高頻聲有很好的吸收作用。

圖4 墻面造型處節(jié)點(diǎn)

2.2.2 吊頂?shù)奈?/p>

在進(jìn)行武警劇院觀眾廳頂棚室內(nèi)設(shè)計(jì)時(shí)，一方面對(duì)聲音做擴(kuò)散反射處理，另一方面做吸聲處理。如圖4所示，折線正面的波浪形處理不僅使室內(nèi)聲場均勻，而且可使一次反射聲反射到觀眾廳中部，彌補(bǔ)此處一次反射聲缺乏的聲場缺陷；折線側(cè)面開口部分做吸聲處理，以有效吸收室內(nèi)的中頻聲。

此外，觀眾廳座椅、地面地毯、織物簾幕等對(duì)室內(nèi)聲音也有很好的吸收作用。因此，在對(duì)有吸聲要求的空間進(jìn)行裝修設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用墻面造型、地面地毯、窗簾及吊頂上的開口部分對(duì)室內(nèi)外噪聲進(jìn)行有效的吸收，改善室內(nèi)的聲環(huán)境。

3 劇場效果

在進(jìn)行劇場建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)力求技術(shù)與藝術(shù)的完美結(jié)合，在綜合考慮各種有利于室內(nèi)音質(zhì)的因素的基礎(chǔ)上，達(dá)到建筑造型與藝術(shù)處理效果的統(tǒng)一。圖5所示為武警劇院的完工效果，通過對(duì)室內(nèi)墻面和頂面的處理，將景觀元素滲透到了建筑空間，大量的裝飾造型構(gòu)成的墻面、天花和地面，時(shí)而平緩，時(shí)而高潮迭起，與劇場的表演功能相呼應(yīng)。

圖5 劇場室內(nèi)效果圖

4 結(jié)語

隨著聲學(xué)設(shè)計(jì)的不斷深入，聲學(xué)理論已經(jīng)日益成熟，常用的構(gòu)造做法和聲學(xué)材料在聲學(xué)設(shè)計(jì)中被廣泛采用。但是，這些構(gòu)造形式并不是一成不變的，隨著聲學(xué)技術(shù)的不斷革新，新的材料、新的構(gòu)造形式將會(huì)不斷涌現(xiàn)出來，必定會(huì)為聲學(xué)設(shè)計(jì)注入新的活力。

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