盛京大劇院的聲學(xué)設(shè)計

楊志剛

（華東建筑設(shè)計研究院有限公司章奎生聲學(xué)設(shè)計研究所，上海 200041）

演出場館建設(shè)

盛京大劇院的聲學(xué)設(shè)計

楊志剛

（華東建筑設(shè)計研究院有限公司章奎生聲學(xué)設(shè)計研究所，上海 200041）

介紹了盛京大劇院的功能及建筑概況、主要建聲設(shè)計技術(shù)指標(biāo)、觀眾廳表面裝修用材的聲學(xué)設(shè)計要求，以及建成后各種使用狀態(tài)的建聲測試結(jié)果。

聲學(xué)設(shè)計；混響時間RT；明晰度C80；側(cè)向反射系數(shù)LF；聲場力度G

盛京大劇院原名“沈陽文化藝術(shù)中心”，于2014年9月改名。盛京大劇院位于沈陽五愛渾河隧道以西、青年大街以東；渾河北岸、沈水路以南，占地面積約65 143 m2，建筑面積85 509 m2，包括主體建筑面積67 000 m2和大平臺下建筑面積18 000 m2, 主體建筑包括地下一層和地上七層，建筑高度為60 m。2011年6月開工建設(shè)，2014年9月全部完工，總投資約10億元。

盛京大劇院的結(jié)構(gòu)設(shè)計較為新穎，地上結(jié)構(gòu)為2個不規(guī)則的鋼筋混凝土空間結(jié)構(gòu)豎向疊在一起（音樂廳疊在綜合劇場上），成為一個在水平和垂直方向都極不規(guī)則的鋼筋混凝土空間結(jié)構(gòu)體系，屋蓋鋼結(jié)構(gòu)為“大跨度非常態(tài)無序空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)”，如圖1所示。鋼結(jié)構(gòu)屋蓋外形呈現(xiàn)鉆石外觀，由36組預(yù)埋鋼件、26個鑄鋼節(jié)點、

89根鋼結(jié)構(gòu)主構(gòu)件和576根次構(gòu)件組成，鋼結(jié)構(gòu)工程總用鋼量近12 000 t，單根主構(gòu)件最長達63 m，最大重量約98 t，主構(gòu)件最大壁厚達75 mm；鑄鋼節(jié)點最大重量達103 t，最大壁厚達120 mm，屬特殊超大超重節(jié)點，其結(jié)構(gòu)體系在國內(nèi)已開工的建筑鋼結(jié)構(gòu)工程中實屬罕見。

1 功能及建筑概況

盛京大劇院主體建筑內(nèi)設(shè)1 200座音樂廳、1 800座綜合劇場、500座多功能廳共3個演出場所。整個建筑的平、剖面圖見圖2和圖3，利用“鉆石”玻璃幕墻的高低位置合理布置3個演出場所。多功能廳和綜合劇場舞臺機械比較多，結(jié)構(gòu)荷載比較大；音樂廳舞臺機械比較少（因此機械噪聲和振動影響就比較?。┣已莩鰹樽匀宦暎ㄏ鄬τ跀U聲系統(tǒng)聲壓級就比較小）。因此，將音樂廳疊在綜合劇場上、多功能廳上部設(shè)置為大堂，是最合理的布局。盛京大劇院啟用后，預(yù)計每年舉行200多場演出，其中有100場政府財政補貼的惠民演出，是沈陽市民欣賞多種藝術(shù)形式的場所。

1.1 音樂廳

音樂廳平面呈梯田形，舞臺平面呈扇形，采用“島式”舞臺設(shè)計，如圖4～圖6所示。舞臺前寬約19.7 m，后寬約11.9 m，深約14.6 m；舞臺面比觀眾區(qū)第一排地面高0.65 m；舞臺后墻至觀眾區(qū)后墻水平距離約36.8 m。演奏臺的上空設(shè)計懸掛透明反射板，使觀眾廳的前中區(qū)聽眾獲得較多的早期反射聲，同時能夠增加指揮與樂隊、樂師與樂師之間的相互聽聞。

觀眾席布置于演奏臺周圍7個大小不同、高低不等的區(qū)域，形成圍繞演奏臺的“梯田”型制。觀眾席池座為全臺階形式，共22排，前后高差（總起坡）為4.95 m，平均起坡為0.24 m，觀眾席池座末排的視點俯角為11.3°；觀眾席梯田1（演奏臺側(cè)后區(qū)）共7排，前后高差為2.23 m，平均起坡為0.32 m,觀眾席梯田1末排的視點俯角為12.5°；觀眾席梯田2（中區(qū)）共8排，前后高差為2.17 m，平均起坡為0.31 m, 觀眾席梯田2末排的視點俯角為15.4°；觀眾席梯田3（后區(qū)）共7排，前后高差為1.89 m，平均起坡為0.32 m, 觀眾席梯田3末排的視點俯角為12.4°。

1.2 綜合劇場

綜合劇場共1 810座，其中池座1 110座、一層樓座360座、二層樓座340座。觀眾廳建筑平面呈傳統(tǒng)的馬蹄形，觀眾席包括池座和三層樓座，池座為全臺階形式，共20排，前后高差（總起坡）為4.198 m，平均起坡為0.22 m；一層樓座為臺階式樓座，共3排，前后高差（總起坡）為0.653 m，平均起坡為0.33 m；二層樓座為臺階式樓座，共4排，前后高差（總起坡）為1.3 m，平均起坡為0.32 m；三層樓座為臺階式樓座，共4排，前后高差（總起坡）為1.8 m，平均起坡為0.45 m。如圖7～圖9所示。

圖2 總體平面圖

圖3 總體剖面圖

圖4 音樂廳平面圖

舞臺平面呈品字形，總面積為2 213 m2，舞臺包括一個主舞臺，2個側(cè)舞臺和1個后舞臺。主舞臺寬度32 m，深約25 m，面積846 m2；側(cè)舞臺寬度18.8 m，深約25 m，面積468 m2；后舞臺寬度21.9 m，深約19.7 m，面積431 m2；舞臺面比觀眾區(qū)第一排地面高1.07 m。

音控室、燈控室在池座的后墻當(dāng)中；多功能放映廳在一層樓座的后墻當(dāng)中；追光室在二層樓座后墻當(dāng)中。

1.3 多功能廳

圖6 音樂廳正面照片

圖9 綜合劇場室內(nèi)后視照片

圖5 音樂廳剖面圖

圖7 綜合劇場池座平面圖

圖8 綜合劇場剖面圖

多功能廳共500座，建筑平面呈矩形；舞臺平面總面積約181 m2；舞臺包括一個主舞臺，二個大小一致的側(cè)舞臺；主舞臺寬度18 m，深約8.6 m，面積154 m2；側(cè)舞臺寬度8.4 m，深約8.4 m，面積70.5 m2；舞臺面比觀眾區(qū)第一排地面高0.3 m。觀眾席分為升降活動座椅，池座為全臺階形式，共19排，前后高差（總起坡）為5.1 m，如圖10～圖12所示。音控室、燈控室、同聲傳譯室、放映室在后墻上部。

多功能廳的機械設(shè)計主要是為滿足不同用途需求而實現(xiàn)各種功能模式。最小升降板為1 m×6 m長條，共90個長條，升降最大高度為4.8 m；6個長條組成6 m×6 m的方形單元，共15個單元，其中觀眾區(qū)中間部分的9個單元還可以旋轉(zhuǎn)。通過長條和單元的升降和旋轉(zhuǎn)可變化成不同的功能模式，如會議模式、劇院模式、“T”臺模式、伸出式舞臺模式、中心式舞臺模式和半島式舞臺模式共6種模式，如圖13～圖18所示。

2 三個演出場所主要功能和建聲設(shè)計指標(biāo)

音樂廳可滿足各種類型的大型交響音樂會；綜合劇場主要用于大型歌舞?。ê爬傥鑴。?、綜藝節(jié)目的演出及會議，兼演話劇、戲曲等；多功能廳主要用于綜藝節(jié)目演出及會議，兼演話劇、戲曲等。三個演出場所的具體建聲設(shè)計指標(biāo)詳見表1。

圖12 多功能廳正視圖

3 觀眾廳表面裝修用材的聲學(xué)設(shè)計要求

經(jīng)過音質(zhì)設(shè)計計算和計算機模擬分析，從建聲設(shè)計角度對觀眾廳各部位裝修用料、配置及構(gòu)造設(shè)計進行說明。

3.1 觀眾廳內(nèi)地坪及走道

音樂廳和綜合劇場的觀眾廳內(nèi)地坪用料為木地板，龍骨間隙填實，以避免地板共振吸收低頻。

圖10 多功能廳平面圖

圖11 多功能廳剖面圖

圖13 多功能廳——會議模式

圖14 多功能廳——劇院模式

圖15 多功能廳——“T”臺模式

圖16 多功能廳——伸出式舞臺模式

圖17 多功能廳——中心式舞臺模式

圖18 多功能廳——半島式舞臺模

表1 三個演出場所主要建聲設(shè)計指標(biāo)

3.2 墻面

音樂廳和綜合劇場的觀眾廳墻面可選用GRC板、GRG板或木裝修，但裝修材料的面密度需為50 kg/m2。音樂廳墻面采用密度為50 kg/m2的樺木飾面板，大墻面做擴散處理，矮墻面板向前略傾，有利于聲能向觀眾區(qū)反射。綜合劇場的觀眾廳墻面采用密度為50 kg/m2的GRG板（表面有凹槽起伏微擴散處理）。多功能廳墻面主要為木裝修，并做擴散和穿孔吸聲處理。

3.3 天花

在聲學(xué)設(shè)計方面，天花起到重要的前次反射聲作用，因此，要求在屋架荷載容許的條件下，盡可能采用較為厚重的反射型天花，以避免過多的低頻聲能被吸收。如此，音樂廳和綜合劇場的吊頂采用面密度為50 kg/m2的GRG板，其中音樂廳吊頂表面做三角椎體的微擴散處理。多功能廳為鏤空的鋼格柵，結(jié)構(gòu)樓板底部做吸聲噴涂處理。

表2 大劇院空場聲學(xué)參量的測試數(shù)據(jù)

表3 大劇院滿場聲學(xué)參量的測試數(shù)據(jù)

3.4 舞臺墻面

舞臺包括1個主舞臺、2個側(cè)舞臺，空間體積比較大。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。同時，要求在舞臺（包括主舞臺、側(cè)舞臺）一層天橋以下墻面做吸聲處理。具體做法為：厚度為25 mm的防撞木絲吸聲板（刷黑色水性涂料）+75系列輕鋼龍骨（內(nèi)填厚度為50 mm、密度為48 kg/m3的離心玻璃棉板，外包玻璃絲布）+原有粉刷墻體。

4 建聲測試結(jié)果

4.1 建聲測試儀器系統(tǒng)

筆者所在的聲學(xué)所于2014年4月29日、30日和9月19日對沈陽文化藝術(shù)中心進行了現(xiàn)場建聲測試工作，測量對象包括綜合劇場的空場和滿場、音樂廳的空場、多功能廳的空場和滿場。測試的軟件、儀器和配套設(shè)備分別為丹麥B＆K 7841----DIRAC Room Acoustics Software建聲測試分析軟件、丹麥B＆K 2250B聲學(xué)頻譜分析儀、德國SENNHEISER MKH800無線測試傳聲器（可調(diào)指向性）、德國SENNHEISER SKP500 無線發(fā)射系統(tǒng)、德國SENNHEISER EW500 無線接收系統(tǒng)、丹麥B＆K 4292無指向球面聲源、丹麥B＆K 2734測試功率放大器等。

4.2 主要建聲測試結(jié)果

綜合劇場空場和滿場聲學(xué)參量的測試結(jié)果見表2和表3。

音樂廳空場聲學(xué)參量的測試結(jié)果見表4。

多功能廳（劇場模式）空場和滿場聲學(xué)參量的測試結(jié)果見表5和表6。

4.3 主要建聲測試結(jié)果分析

對劇院或音樂廳進行聲學(xué)設(shè)計時，首先要確定的就是聲學(xué)技術(shù)指標(biāo)。在國內(nèi)，確定聲學(xué)技術(shù)指標(biāo)可參照的只有JGJ57—2000《劇場建筑設(shè)計規(guī)范》，其中只對混響時間及其頻率特性、背景噪聲、每座容積有明確規(guī)定。如果要設(shè)定更多的聲學(xué)技術(shù)指標(biāo)，則可參考聲學(xué)家白瑞奈克（Leo L. Beranek）所著的《音樂廳和歌劇院》。由于盛京大劇院設(shè)計時主要參照《音樂廳和歌劇院》的第一版，而后來出版的第二版對其中聲學(xué)參量又做了一定的修改，所以，建聲測試結(jié)果主要針對第二版的聲學(xué)參量建議值進行比較分析，綜合劇場和音樂廳的聲學(xué)參量測試結(jié)果見表7和表8。

4.3.1 關(guān)于ITDG（初始時延間隙）優(yōu)選范圍的探討

白瑞奈克把初始時延間隙ITDG用作親切感的量度，定義為正廳池座中心（即舞臺與第一層眺臺欄板之間半程位置處）的初始時延間隙。之所以選正廳池座中心，是因為盲人只有站在中心附近才能精確判定房間的大小。座位數(shù)超過1 200的歌劇院要求≤23 ms，座位數(shù)超過1 400的交響樂廳要求ITDG≤25 ms。下面來分析該優(yōu)選范圍是否合理。歌劇院以意大利斯卡拉歌劇院為例，聲源測點布置在舞臺大幕線中間位置，如圖19所示；交響樂廳以荷蘭阿姆斯特丹音樂廳為例，聲源測點布置在舞臺邊沿向內(nèi)3 m處的中間位置。

表4 音樂廳空場聲學(xué)參量的測試數(shù)據(jù)

表5 多功能廳（劇場模式）空場聲學(xué)參量的測試數(shù)據(jù)

表6 多功能廳（劇場模式）滿場聲學(xué)參量的測試數(shù)據(jù)

根據(jù)斯卡拉歌劇院的圖紙，初步計算ITDG=(12.275+9.305-13.93)/340=22.5 ms，符合歌劇院≤23 ms的要求，但是斯卡拉歌劇院的臺口寬度僅約15 m，觀眾廳平均寬度為20.1 m。從圖示中分析，如果觀眾廳平均寬度大于20 m、臺口寬度大于15 m，要滿足ITDG≤23 ms的要求是不大可能的。除了歐洲一些比較老的歌劇院，如維也納國家歌劇院（18.3 m）和法國伽涅爾歌劇院（18.9 m）等觀眾廳平均寬度小于20 m外，科隆劇院（24.4 m）、東京新國立歌劇院（26 m）、英國皇家歌劇院（24.4 m）和美國大都會歌劇院（33.5 m）等觀眾廳平均寬度大于20 m，估計都很難滿足歌劇院≤23 ms的要求。

表7 綜合劇場空場、滿場的聲學(xué)參量測試結(jié)果

表8 音樂廳空場的聲學(xué)參量測試結(jié)果

圖19 意大利斯卡拉歌劇院的ITDG分析圖

圖20 盛京大劇院綜合劇場的ITDG分析圖

圖21 鞋盒式音樂廳的三維聲線分析圖

圖22 鞋盒式音樂廳的縱向聲線分析圖

表9 國內(nèi)著名歌劇院的臺口尺寸和ITDG的實測值

而國內(nèi)省會級的歌劇院臺口寬度一般為18 m，平均寬度約為24 m～30 m，根據(jù)盛京大劇院綜合劇場的圖紙，如圖20所示。初步計算ITDG=(9.105+16.45-14.835)/340=31.5 ms（實測值為29 ms）。國內(nèi)著名歌劇院的臺口尺寸和ITDG的實測值見表9，因此，ITDG≤35 ms的要求才應(yīng)該是比較合理的。

4.3.2 梯田式音樂廳和鞋盒式音樂廳主要區(qū)別

相對于鞋盒式音樂廳，梯田式音樂廳缺少側(cè)向向下的二次反射聲，而高區(qū)的座位甚至缺少側(cè)向的反射聲。因此，梯田式音樂廳的側(cè)向反射系數(shù)和空間感相對差一些，鞋盒式音樂廳的三維聲線分析和縱剖面的聲線分析如圖21～圖22所示。而白瑞奈克顯然是按照聲場更有利的鞋盒式音樂廳來定義BQI的優(yōu)選范圍的。

5 結(jié)語

沈陽盛京大劇院建成之后，中國國家交響樂團受邀于2014年10月1日在盛京大劇院舉行大型交響音樂會，這也是該劇院首次投入使用。紅色經(jīng)典芭蕾舞劇《紅色娘子軍》、鋼琴協(xié)奏曲《黃河》、電影《時光倒流七十年》主題曲等演奏贏得了觀眾經(jīng)久不息的掌聲，演出人員和觀眾們普遍反映音質(zhì)效果良好。

（編輯 薛云霞）

Acoustic Design of Shengjing Grand Theatre

YANG Zhi-gang
(East China architectural design and research institute co., LTD., Zhang kuisheng acoustic design institute, Shanghai 200041, China)

Some related key points about Shengjing grand theatre are introduced, including the functional and architectural overview, major acoustical design technical indicators, acoustic design requirements of decoration materials in surface of the audience hall, and acoustic test results of each state of use after completion of the theatre.

acoustics design; reverberation time; clarity; lateral reflection coefficient; sound field intensity

10.3969/j.issn.1674-8239.2015.04.007