世博中心大會堂建聲設計

宋擁民，章奎生

（上海現代建筑設計（集團）有限公司 章奎生聲學設計研究所，上海 200041）

1 引言

世博中心是上海世博會永久性建筑之一，也是上海市未來“兩會”專用場地。其基地位于緊鄰黃浦江的浦東濱江綠洲內，北接世博公園及黃浦江岸，南鄰浦明路及世博核心園區，東起世博軸，西望世博公園及盧浦大橋。基地東西長約530 m，南北寬約140 m，總用地面積6.65公頃。世博中心總建筑面積141 990 m2，地上建筑面積為99 990 m2，地下建筑面積為42 000 m2，建筑總高度為39.5 m。世博中心立足“功能完善、形態莊重、節能環保”的設計原則，成為世博園內惟一按照中國綠色建筑設計最高標準三星級和美國LEED金獎雙重控制執行的綠色建筑。世博中心內設2 600人大會堂（紅廳）、600人政務廳（藍廳）、4 000人多功能廳（銀廳）、3 000人宴會廳（金廳）、大堂（綠廳）及100多間中小會議室和貴賓接待室。圖1和圖2所示分別為世博中心功能布局及剖面布局圖。

圖1 世博中心功能布局圖

圖2 世博中心剖面布局圖

大會堂位于世博中心首層，功能以兩會等大型會議為主，兼顧大型綜藝演出。觀眾廳建筑平面為長扇形，側墻展斜角為15°。觀眾廳長42 m，后寬50 m，前寬約39 m，最高處22 m，觀眾廳地面面積近2 900 m2，主席臺臺口寬39 m，進深約20 m，地面至柵頂高度32 m。當其作大會堂使用時，主席臺頂部采用可移動吊頂，使之與觀眾廳成為一個頂高相近的大空間；當其作綜藝演出場所使用時，舞臺頂部吊頂可移動疊起形成臺框式臺口大梁并使舞臺高度直達柵頂底部。圖3為大會堂池座平面圖，圖4為大會堂剖面圖。

2 建聲設計重點及難點

大會堂作為世博中心最重要的廳堂，在音質設計上以確保會議時的語言清晰度為主，兼顧演出時的音質效果，功能上以兩會等大型會議為主，兼顧大型綜藝演出，音質設計以。因此，確保大會堂室內具有合適的混響時間以及足夠低的本底噪聲成為音質設計的重點，據此，參照相關規范可以確定大會堂主要建聲設計技術指標如表1所示。

對于單座容積約為常規值5倍左右的廳堂，要控制相對較短的混響時間需要采用大面積吸聲處理，但作為綜藝演出廳堂，又需要保證演出時聽眾對聲音的一些主觀感受，如空間環繞感，側向反射以及溫暖感、豐滿感等，這些主觀的聽感又要求廳內有來自頂部及側向的反射聲。因此，在較大容積廳堂內如何保證會議條件下的語言清晰度和演出條件下有豐富的側向及頂部反射聲則成為建聲設計的最大難度和挑戰。

3 設計特點與措施

為了使建成后的大會堂具有合適的混響、較高的語言清晰度和均勻的聲場分布，音質設計中需要對觀眾廳進行吸聲與擴散設計以及噪聲與振動控制設計。科學的吸聲設計可以確保觀眾廳有最佳的混響特性，良好的擴散設計可以保證觀眾廳不同位置具有最小的聽聞差異，而合理的噪聲與振動控制措施則可以將觀眾廳的噪音干擾降到最低程度。

3.1 吸聲與擴散設計

對于一個單座容積高達20 m3/人左右的大型會堂，要獲得優良的音質，首先就得控制整個廳堂的混響時間。研究表明，將低頻吸聲較好的共振結構或穿孔吸聲結構布置在頂部更能發揮材料的吸聲性能。為此，在大會堂的頂面及墻面均采用穿孔吸聲構造，且設計吊頂的穿孔率為20%左右，而墻面的穿孔率為30%左右，保證整個穿孔吸聲構造的平均穿孔率超過25%。經過室內設計師的合理排布，在世博中心吊頂和墻面均采用雙層構造，外層為結合照明的透空GRG板，內層布置A級防火的強吸聲材料，外層GRG板的透空率平均達到28%。在保證會堂整體性及內裝效果的同時，很好地解決了超大空間混響偏長的問題。透空GRG板吸聲構造利用其穿孔吸聲特性，基本滿足混響控制要求，而非穿孔區域GRG板的良好反射特性又能夠滿足聲場控制要求。

表1 大會堂主要建聲設計技術指標

圖3 大會堂池座平面圖

圖4 大會堂剖面圖

將主席臺部位的吊頂與側墻均做成整體可移動式結構，類似音樂廳的音樂反射罩，也是本大會堂建聲設計的又一顯著特點，該設計在豐富室內造型的同時，也創新地解決了綜藝演出時臺口過寬的難題。

將會議使用時的舞臺吊頂做成前高后低的懸吊式整體吊頂，保證了會議時主席臺和觀眾廳的一致性。而當綜藝演出時，主席臺區吊頂向前移動疊起成臺口大梁狀，將觀眾廳和舞臺分割成兩個不同功能的空間并將舞臺體積控制在合適的范圍內，較好地解決了舞臺容積過大對觀眾廳混響時間造成不利影響的問題。

將吊頂設計成前后交錯布置的曲線型吊頂，在增加吊頂采光面積的同時也增加了吊頂外層GRG板的透空率，使內層吸聲材料能吸收更多的聲能，對降低大會堂混響時間有利。圖5所示分別為大會堂會議和演出兩種狀態下的效果圖。

3.2 噪聲與振動控制措施

大會堂噪聲與振動控制設計的內容主要包括圍護結構的隔聲設計、機電設備用房的噪聲控制、設備機組的減振設計、暖通空調系統的消聲設計。

為保證觀眾廳內的本底噪聲不超過NR-25噪聲評價曲線, 要求觀眾廳的圍護墻體隔聲量大于60 dB。由于此觀眾廳的圍護墻體采用雙墻中空結構，合理選擇兩層墻體的構造，可以滿足隔聲要求。觀眾廳進出口做成聲閘，并在聲閘內合理選擇吸聲材料，同時，對兩扇門選用隔聲量不小于40 dB的隔聲門，可以滿足室內背景噪聲級的要求。

在大會堂內與觀眾廳相鄰的機電設備用房主要為空調機房，空調機房的噪聲治理措施主要包括機房圍護結構隔聲處理、吸聲降噪以及機房設備的隔聲隔振處理，要求空調機房圍護結構具有不低于50 dB的隔聲量，因此，在空調機房內做隔聲吸聲復合吊頂，內墻面做隔聲吸聲墻，能夠將機房噪聲對觀眾廳的影響降到最低。

對觀眾廳可能產生噪聲干擾的高噪聲設備主要包括：冷卻塔、冷水機組、冷卻水泵、冷凍水泵、空調機組以及風機盤管等。對這些高噪音設備或機組，除了在設備選型時選用低噪聲設備外，在設備或機組安裝時還進行了必須的減振處理。

為了保證觀眾廳及其他有安靜要求的房間內空調噪聲足夠小，空調系統送、回風管路均設置了足夠長度的消聲器，并通過合理控制風管及消聲器的風速，避免氣流再生噪聲的影響。同時，控制送回風口的風速，并減小百葉的振動，合理設計并安裝消聲器，從設計上避免了噪聲對舞臺和觀眾廳的直接影響。

4 音質測試結果及分析

2010年9月16日，章奎生聲學設計研究所按照相關標準的要求對大會堂演出條件進行了音質參量的空場測試，結果如表2所示。

從表2可知， 大會堂空場34點平均中頻500 Hz、1 000 Hz混響時間為1.86 s。依據2600座會堂空場實測時間及空滿場混響時間差值的基本規律，預計滿場條件下，混響時間將降低0.3 s ~ 0.4 s左右，滿足RT=1.4 s± 0.10 s的設計要求。限于現場條件，未進行會議狀態下的混響時間測試，但結合演出狀態下的測試結果，預計會議狀態下混響時間也基本滿足設計要求。

表2 大會堂演出狀態下空場音質參量測量結果（34點平均）

圖5 大會堂室內效果圖（左：會議狀態；右：演出狀態）

表3 聲場不均勻度測量結果

表4 本底噪聲測量結果（空調關閉時）

對大會堂同時進行了聲場不均勻度測量，聲源僅次于舞臺大幕線后1 m，離地高度1.5 m，選擇了池座及樓座共66個點，全場聲場不均勻度測試結果如表3所示。

表3顯示，池座和樓座共66個測點低頻建聲聲場不均勻度≤±5 dB，中頻聲場不均勻度≤±3 dB，高頻聲場不均勻度≤±3.5 dB。對于體形既長又寬還帶二層樓座且使用擴聲設備的大型會堂，這樣的聲場不均勻度完全能滿足使用要求。這也表明大會堂平剖面體型設計及聲場優化處理均獲得成功。

大會堂在空調關閉時實測本底噪聲為38 dB（A），如表4所示。高于設計要求的NR-20曲線，主要原因是測試期間門未能關嚴（進出門均未安裝門鎖），大會堂外自動扶梯運行的噪聲傳入廳內導致本底噪聲偏高。預計對門進行密封處理后，在空調關閉條件下本底噪聲能夠滿足設計要求。由于未能測量空調運行時的噪聲狀況，因此，不能預測空調運行時的噪聲是否滿足設計要求。

5 結語

世博中心作為世博園區最重要的濱江建筑，將成為世界級的會議中心。世博會期間，它承擔了慶典交流、貴賓接待、新聞發布和指揮運營等重要任務。世博會后，其又將轉型成為大型高規格國際會議的重要場所，一方面承擔政務服務功能，成為上海市“兩會”及其他政務性會議的重要舉辦場所，另一方面還要承載社會功能，對市場和社會開放，以會議展覽活動（宴會）等專業功能形成其核心競爭力，充分展示上海國際大都會形象，提升上海城市的綜合競爭力。而大會堂作為世博中心最重要的廳堂，在世博會期間進行過多場演出；作為高峰論壇的場地和國家館日、國際組織榮譽日的文藝演出場館，整個世博會期間共演出了約120場來自世界各地的高端文藝演出，其中，在中國原創歌舞劇《十方》中，使用者反映聽音清晰度高，全場各位置聽音效果并無明顯差異，業主及與會者對世博中心大會堂總體評價較高，這也表明建聲設計是成功的。

［1］ 傅海聰，亢智毅. 天光云影共徘徊——世博中心演繹自然和諧之美[J]. 現代建筑技術，2010（2）：28-33

［2］ GB/T50356-2005 劇場、電影院和多用途廳堂建筑音質設計規范[S]

［3］ GBJ118-88 民用建筑隔聲設計規范[S]

［4］ 宋擁民，章奎生. 單座容積超大型廳堂頂部材料吸聲性能的研究[J]. 聲學技術，2010, 29（4）：406-409

［5］ ISO 3382-1997(E) Acoustics-Measurement of the reverberation time of rooms with reference to other acoustical parameter[C]

6 GBJ76-84 廳堂混響時間測量規范[S]