G20峰會(huì)主會(huì)場(chǎng)建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)概述

王玨　陳建華　朱自淙　謝拯民

【摘 要】 介紹G20峰會(huì)主會(huì)場(chǎng)和午宴廳的建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)，包括噪聲與振動(dòng)控制設(shè)計(jì)、空調(diào)系統(tǒng)消聲設(shè)計(jì)和音質(zhì)設(shè)計(jì)三部 分，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和實(shí)際運(yùn)行驗(yàn)證了建聲設(shè)計(jì)的有效性。

【關(guān)鍵詞】 G20峰會(huì)；主會(huì)場(chǎng)；午宴廳；建筑聲學(xué)；本底噪聲；混響時(shí)間

文章編號(hào)： 10.3969/j.issn.1674-8239.2016.10.004

【Abstract】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.

【Key Words】G20 summit； conference center； lunch room； architectural acoustics； background noise； reverberation time

1 項(xiàng)目概況

G20“二十國(guó)集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)人第十一次峰會(huì)”于2016年9月在杭州舉辦并圓滿落幕。G20峰會(huì)主會(huì)場(chǎng)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(guó)際會(huì)議不同，本次G20峰會(huì)的主場(chǎng)館沒有配建新的場(chǎng)館，而是對(duì)原有的杭州國(guó)際博覽中心進(jìn)行改造。在改造過程中，設(shè)計(jì)師需綜合考慮投入的經(jīng)濟(jì)性及實(shí)用性，既要保證G20峰會(huì)期間的高品質(zhì)使用，又要考慮會(huì)議結(jié)束后場(chǎng)館作為博覽中心商用，在設(shè)計(jì)上有一定的難度。

杭州國(guó)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(huì)議中心，二到五區(qū)為會(huì)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(jī)房，地下二層為車庫戰(zhàn)時(shí)人防。為滿足G20峰會(huì)使用，需對(duì)博覽中心原有會(huì)議功能進(jìn)行拓展及完善，強(qiáng)化或增加迎賓、午宴和會(huì)議等功能，同時(shí)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(shí)性建筑均選擇在項(xiàng)目原有大空間展廳內(nèi)臨時(shí)搭建，峰會(huì)后拆除，不影響展廳后續(xù)使用。

整個(gè)工程主體由北京市建筑設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，中廣電廣播電影電視設(shè)計(jì)研究院承擔(dān)博覽中心內(nèi)會(huì)議功能房間的建筑聲學(xué)、音視頻系統(tǒng)和舞臺(tái)燈光系統(tǒng)工作。筆者僅就G20峰會(huì)的主會(huì)場(chǎng)和午宴廳的建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)部分做初步總結(jié)。

2 建筑概況

本改建項(xiàng)目有其特殊性，設(shè)計(jì)時(shí)杭州國(guó)際博覽中心原有建筑主體結(jié)構(gòu)已完成，聲學(xué)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(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)周期的限制，給聲學(xué)設(shè)計(jì)和其他專業(yè)設(shè)計(jì)均帶來了不小的挑戰(zhàn)。

項(xiàng)目總體的聲學(xué)設(shè)計(jì)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(xué)要求，為G20峰會(huì)創(chuàng)造一個(gè)理想的使用空間；對(duì)于一些條件所限，難以滿足聲學(xué)基本要求的場(chǎng)所，在保證會(huì)場(chǎng)視覺效果、使用功能的前提下，也應(yīng)與室內(nèi)設(shè)計(jì)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(xué)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(huì)場(chǎng)

主會(huì)場(chǎng)是舉辦G20峰會(huì)會(huì)議時(shí)，各國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人出席會(huì)議的重要場(chǎng)所。主會(huì)場(chǎng)總面積約2 000 m2，總?cè)莘e約19 000 m3，為45 m邊長(zhǎng)的方正空間。會(huì)議基本形式為大型圓桌會(huì)議，場(chǎng)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(huì)領(lǐng)導(dǎo)人坐席，其余參會(huì)隨員坐席位于外側(cè)，圍合成圓形，總計(jì)人數(shù)為100人左右。主會(huì)場(chǎng)平、立面圖見圖1、圖2。

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

主會(huì)場(chǎng)裝修設(shè)計(jì)為具有濃墨重彩的民族風(fēng)格；室內(nèi)聲學(xué)材料的布置既要融合到室內(nèi)裝修效果里，又要達(dá)到場(chǎng)內(nèi)混響時(shí)間控制的目的。同時(shí)，又要盡可能避免嚴(yán)重的聲缺陷出現(xiàn)，如長(zhǎng)延遲的反射聲、顫動(dòng)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(huì)談的場(chǎng)所。午宴廳為全玻璃構(gòu)造的巨大的球形建筑，地面面積達(dá)2 500 m2左右，中心高度近37 m，總?cè)莘e約可達(dá)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(chǎng)地中央有圓環(huán)形條桌，沿圓桌排列各參會(huì)領(lǐng)導(dǎo)人坐席。主席位后側(cè)設(shè)置大型屏風(fēng)。并利用原建筑設(shè)計(jì)的12根半圓柱，設(shè)計(jì)為送風(fēng)風(fēng)筒，建筑上精雕細(xì)刻，蔚成一景。

午宴廳平、立面圖見圖3、圖4。

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(xué)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(duì)于語言清晰度的影響，盡可能運(yùn)用聲學(xué)手段進(jìn)行處理。

根據(jù)既有建筑多個(gè)案例的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查顯示，一般圓形廳堂，其中心區(qū)域存在的明顯顫動(dòng)回聲，在相當(dāng)大的范圍內(nèi)嚴(yán)重影響聽聞。這些顫動(dòng)回聲分布在一定的范圍內(nèi)，即圓心周邊區(qū)域。在G20峰會(huì)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(dòng)回聲是一個(gè)區(qū)域而不是點(diǎn)，盡可能采用吸聲、擴(kuò)散等措施，并配合擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)，達(dá)到滿意的聲學(xué)環(huán)境。

3 建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)指標(biāo)

3.1 基本設(shè)計(jì)指標(biāo)

主會(huì)場(chǎng)和午宴廳均在擴(kuò)聲系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境下運(yùn)用，其混響時(shí)間、本底噪聲的清晰度指標(biāo)，參考《劇場(chǎng)、電影院和多用途廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T 50356-2005及《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB 3096-2008等標(biāo)準(zhǔn)制定，詳見表1。

3.2 聲缺陷的控制

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

3.3 樓板有感振動(dòng)的控制

主會(huì)場(chǎng)和午宴廳的噪聲和振動(dòng)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(jī)房位于其下方，設(shè)備機(jī)組極易在午宴廳的樓板上產(chǎn)生有感振動(dòng)，這是聽不見的“噪聲”。因此，聲學(xué)設(shè)計(jì)除考慮傳統(tǒng)的空調(diào)機(jī)組隔聲隔振、風(fēng)路消聲設(shè)計(jì)外，應(yīng)進(jìn)一步考慮有感振動(dòng)的問題，采取相應(yīng)措施以避免設(shè)備的有感振動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)》GB 3096-2008及ISO等的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，樓板振動(dòng)要求需低于表2所列值。

4 音質(zhì)設(shè)計(jì)

4.1 主會(huì)場(chǎng)音質(zhì)處理措施

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

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(fēng)光，又要達(dá)到高頻一定程度的吸聲和擴(kuò)散目的；為了滿足擴(kuò)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(kuò)聲系統(tǒng)透射要求；鏤空的紫銅斗拱構(gòu)造，3個(gè)斗拱為一組，共40組，是鏤空結(jié)構(gòu)，具有聲擴(kuò)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(jì)，可達(dá)到整體上混響時(shí)間有效控制的目的；頂面飛檐凹凸有致的造型具有擴(kuò)散的作用。

主會(huì)場(chǎng)墻面布置實(shí)木木雕、實(shí)木花窗、銅雕、金屬雕刻等造型，場(chǎng)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(kuò)散功能。為保證主會(huì)場(chǎng)內(nèi)足夠的吸聲量，在實(shí)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(shí)，滿足聲學(xué)性能的要求。

主會(huì)場(chǎng)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(huì)場(chǎng)裝修效果圖。

4.2 午宴廳音質(zhì)處理措施

午宴廳吸聲材料主要布置在賓客周圍區(qū)域，在賓客活動(dòng)的范圍內(nèi)，達(dá)到滿意的聲學(xué)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(jì)的“天眼”，直徑為20 m，室內(nèi)設(shè)計(jì)上為星空?qǐng)D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(kuò)散作用。對(duì)于球形玻璃幕墻近地面的護(hù)墻部位，配合室內(nèi)設(shè)計(jì)，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(fēng)柱，表面設(shè)置雕花造型，主席位后設(shè)置大型屏風(fēng)。風(fēng)柱與屏風(fēng)均有一定的聲擴(kuò)散作用。

午宴廳地面鋪有地毯，圓桌上臺(tái)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(huì)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(dòng)回聲。揚(yáng)聲器布置在賓客前方，經(jīng)過擴(kuò)聲系統(tǒng)調(diào)試確定其合理布局，減小室內(nèi)聲缺陷對(duì)擴(kuò)聲效果的影響。

4.3 午宴廳計(jì)算機(jī)模擬

由于午宴廳體型較為特殊，為保證建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的有效性，對(duì)午宴廳內(nèi)聲場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬。計(jì)算機(jī)聲場(chǎng)模擬將整個(gè)廳堂復(fù)雜的幾何形體簡(jiǎn)化為只與聲學(xué)有關(guān)的簡(jiǎn)單面，忽略柱子圓弧等造型，且不考慮燈光系統(tǒng)等相關(guān)設(shè)備條件。

午宴廳計(jì)算機(jī)模型如圖7所示。

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

廳內(nèi)混響時(shí)間的模擬結(jié)果為各接收點(diǎn)的平均值，見表3。

由模擬結(jié)果所見，午宴廳中頻混響時(shí)間約3 s，與聲學(xué)設(shè)計(jì)目標(biāo)值符合較好。

5 噪聲與振動(dòng)控制設(shè)計(jì)

（1）主會(huì)場(chǎng)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(huì)場(chǎng)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(jī)房均位于遠(yuǎn)離主會(huì)場(chǎng)的區(qū)域，主會(huì)場(chǎng)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(huì)場(chǎng)的空調(diào)機(jī)房設(shè)備安裝空間有限，主消聲器安裝在機(jī)房外部，并對(duì)其進(jìn)行了隔聲處理；在控制主管內(nèi)風(fēng)速的前提下，在管路上均設(shè)置有消聲器；風(fēng)速較高時(shí)，風(fēng)閥和散流器均是引起氣流噪聲主要因素之一，對(duì)于主會(huì)場(chǎng)的個(gè)別風(fēng)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(biāo)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(jì)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。

午宴廳的空調(diào)機(jī)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(jì)采用低噪聲空調(diào)箱和風(fēng)機(jī)等；將風(fēng)機(jī)運(yùn)行的工況點(diǎn)設(shè)置為接近最高效率點(diǎn)，此時(shí)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行噪聲最低；且按《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50019-2003的要求，控制管道內(nèi)的風(fēng)速。

午宴廳屬于超大空間體量，其下方空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)安裝空間極其有限，設(shè)計(jì)與施工均有較大難度。原設(shè)計(jì)中，午宴廳送風(fēng)形式為62個(gè)噴口分3層單側(cè)送風(fēng)，送風(fēng)距離達(dá)50 m，計(jì)算噪聲聲壓級(jí)室內(nèi)將達(dá)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(fēng)通路改為送風(fēng)通路（即12根風(fēng)柱），大大縮短了送風(fēng)的距離，既達(dá)到送風(fēng)均勻的目的，又在聲學(xué)上降低了出風(fēng)口的風(fēng)速，為空調(diào)系統(tǒng)的消聲設(shè)計(jì)提供了有利條件。

（3）消聲器的選擇，同時(shí)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。

主會(huì)場(chǎng)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(dòng)引起的低頻有感振動(dòng)，聲學(xué)設(shè)計(jì)根據(jù)樓板的結(jié)構(gòu)動(dòng)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(jìn)行隔振處理，滿足樓板的振動(dòng)指標(biāo)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(xué)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(biāo)要求達(dá)到滿意的效果。

6 現(xiàn)場(chǎng)聲學(xué)測(cè)量

G20峰會(huì)召開前夕，中廣電廣播電影電視設(shè)計(jì)研究院聲學(xué)設(shè)計(jì)研究所對(duì)杭州國(guó)際博覽中心內(nèi)主要功能房間進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和調(diào)試。測(cè)量包括本底噪聲、混響時(shí)間等聲學(xué)參數(shù)。

（1）會(huì)場(chǎng)內(nèi)本底噪聲實(shí)際測(cè)量值為36.5 dBA，達(dá)到了預(yù)期的聲學(xué)設(shè)計(jì)目標(biāo)，詳見表5。

（2）主會(huì)場(chǎng)和午宴廳的混響時(shí)間現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量值均與建筑聲學(xué)音質(zhì)設(shè)計(jì)指標(biāo)符合較好，詳見表6。

場(chǎng)館運(yùn)行前的測(cè)量結(jié)果，表明主會(huì)場(chǎng)內(nèi)各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到聲學(xué)設(shè)計(jì)的目標(biāo)值要求，為G20峰會(huì)的順利進(jìn)行打下了良好的基礎(chǔ)。

7 結(jié)語

經(jīng)G20峰會(huì)會(huì)議期間的實(shí)際運(yùn)行驗(yàn)證，各使用房間運(yùn)行良好。成功接待了30個(gè)國(guó)家及經(jīng)濟(jì)組織的領(lǐng)導(dǎo)人，完成了舉辦大型國(guó)際會(huì)議、高端商務(wù)會(huì)展活動(dòng)的任務(wù)，得到一致好評(píng)。

聲學(xué)設(shè)計(jì)能從圖紙上的概念落實(shí)為現(xiàn)實(shí)的工程成果，與建設(shè)單位的支持，各相關(guān)設(shè)計(jì)專業(yè)的密切配合密不可分，謹(jǐn)在此表達(dá)對(duì)各相關(guān)方的謝意。

（編輯 王 芳）