某部隊院校多功能訓練大廳音質設計

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）

某部隊院校多功能訓練大廳音質設計

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）

介紹了某部隊院校綜合訓練大廳建聲設計思想、技術指標及措施，對建成后的觀眾廳音質參量進行了實測，并對混響時間的實測結果與設計目標值之間的偏差進行了定量估算及定性分析。

音質；混響時間；背景噪聲級；明晰度D50

引言

某部隊院校多功能訓練大廳是一個以會議為主，兼顧演出和電影放映的大型多功能廳堂，建筑面積7 516.5 m2，建筑高度29.96 m。地上三層，地下局部一層。觀眾廳內包括全起坡池座和一層樓座，池座和樓座共設觀眾席1 692座，其中池座1 197席，樓座495席。

觀眾廳建筑平面為長方形，長約39.6 m，寬約30 m，平均高約12.67 m。平面前端設有1.20 m高的主舞臺及雙側側臺，臺口尺寸為17 m × 11 m，臺深為16 m，舞臺柵頂高為25.2 m。天花設兩道面光，臺口兩側墻設耳光。觀眾廳池座后部中間部位設放映室，兩側為聲光控制室。在樓座與池座后部放映室、聲光控制室之間的上部空間設空調機房，觀眾廳圍護結構近似為雙層墻隔聲結構，圖1為多功能訓練大廳建筑平、剖面圖。

1 音質設計思想與技術指標

訓練大廳雖然為多功能廳，但作為僅為學校師生服務的廳堂，會議、電影及偶爾的演出是其主要使用功能，因此，確保語言清晰應該成為音質設計的重點。而語言清晰度與混響時間及信噪比密切相關，因此，音質設計將以混響時間及背景噪聲級為最主要的技術指標。

依據多功能訓練大廳的規模和容積，并參考GB/T50356-2005《劇場、電影院和多用途廳堂建筑音質設計規范》確定多功能訓練大廳滿場中頻（500 Hz～1 kHz）混響時間RT = 1.10 s± 0.10 s，在全頻帶范圍內允許低頻（125 Hz ～250 Hz）有一定提升，高頻允許下降10%～15%，全頻帶滿場混響時間設計目標值如表1所示。

訓練大廳會經常性地放映電影，而1.10 s左右的混響環境顯然很難逼真還原影片的聲音。因此，在訓練大廳內部將采用可調混響設計，設計混響時間的調節幅度為0.20 s左右，即可調混響裝置發揮作用時，大廳滿場混響時間下降約0.20 s，達到0.90 s左右。

影響多功能訓練大廳語言清晰度的另一個重要因素是信噪比，考慮到大廳使用過程中，配置有擴聲裝置，其聲源信號的聲級可以調節，因此，只要對大廳內背景噪聲級進行控制，就可以基本確保大廳內有比較高的信噪比。參考GBJ118-88《民用建筑隔聲設計規范》，設計確定空調運行時多功能訓練大廳觀眾廳內最大允許噪聲級不超過NR-35噪聲評價曲線，而空調關閉時不超過NR-25噪聲評價曲線。

考慮到多功能訓練大廳的多用途，重要節日還會作為綜藝演出場所，演出時希望觀眾廳不同位置處的聽聞環境相差不大，為此，音質設計中將采取一定的技術措施以確保觀眾廳內聲場分布盡量均勻。

2 技術措施與方法

為了使建成后的訓練大廳具有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、擴散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處具有盡可能小的聽聞差異，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低到最低程度。

2.1 吸聲與擴散設計

由于建聲參與時，土建已經完成。由土建條件確定的觀眾廳的每座容積約6.8 m3/座，高于GB/T50356-2005《劇場、電影院和多用途廳堂建筑音質設計規范》的推薦值。從混響控制的角度出發，要求音質設計中要盡可能壓縮觀眾廳體積，為此，對訓練大廳建筑體型進行了聲線分析，依據聲線分析結果并結合土建現場情況，對觀眾廳吊頂天花及平直側墻面進行了優化，見圖2。吊頂及側墻優化后，觀眾廳每座容積縮至5.8 m3/座，雖然仍略高于規范的推薦值，但顯然有利于降低混響時間。

混響時間不僅與體積有關，而且與吸聲材料及其配置也密切相關，因此，在音質設計過程中對觀眾廳內表面聲學材料的選擇及其吸聲性能提出了聲學上的要求。觀眾廳臺口側墻是比較重要的反射面，能夠為前中區提供早期反射聲，因此，音質設計要求選用硬質反射材料。耳光室外側挑出墻面，其平面形式注定已不能起到有效反射作用，故在音質設計中將其作為局部吸聲面處理。對于觀眾廳中后部側墻，由于土建設計為兩相對的平行墻面，這種平行墻面在聲學上容易引起顫動回聲。因此，音質設計中將池座3 m以下側墻面及樓座2 m以下側墻面設計成小尺寸的折線形狀，建筑上作為觀眾廳側墻的墻裙，聲學上作為觀眾廳的擴散反射面。而將觀眾廳中后部側墻的其他部分墻面（即池座3 m以上、樓座2 m以上側墻面）設計為大尺寸的折線形狀，其中一半墻面做成吸聲面，另一半面積的墻面做成反射面。考慮到側墻面上將安裝一定數量電影放映用的環繞揚聲器箱，這些揚聲器箱安裝在上部折線形墻面上。同時，在折線形墻面的底部安裝筒燈，既可供廳內側走道照明，也具有室內裝飾效果。為避免觀眾廳后墻反射聲導致回聲，在觀眾廳后墻采用強吸聲處理。同樣，為避免舞臺內的聲能對觀眾廳音質產生不利影響，舞臺內墻面也進行吸聲處理。圖3（見30頁）為多功能訓練大廳室內效果圖。

2.2 可調混響設計

由于多功能訓練大廳會比較頻繁地放映電影，而還原影片聲音需要的混響時間更短，因此，在觀眾廳內采用可調混響裝置以縮短電影放映時觀眾廳內的混響時間。設計電影放映時觀眾廳滿場中頻混響時間為0.90 s，因此，可調混響時間的幅度中頻為0.20 s。設計中采用吸聲簾幕來調節廳內混響時間，當吸聲簾幕下降時，中頻滿場混響時間可降為0.9 s左右。吸聲簾幕收起時，觀眾廳中頻滿場混響時間約為1.1 s左右。圖4為吸聲簾幕布置示意圖。

2.3 噪聲與振動控制措施

多功能訓練大廳噪聲與振動控制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、設備機組的減振措施、暖通空調系統的消聲處理。

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，同時對兩扇門選用不小于35 dB的隔聲門，可以滿足室內背景噪聲級的要求。在觀眾廳內，后墻上的門做成聲閘，側墻上的門限于結構原因，無法做成聲閘，但設計要求選用隔聲量達到45 dB以上的隔聲門。

在訓練大廳內與觀眾廳相鄰的機電設備用房主要為空調機房，而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，合理設計并安裝消聲器，減小百葉的振動，設計上避免了噪聲對舞臺和觀眾廳的直接影響。

3 音質測試結果及分析

多功能訓練大廳建成后，參照GBJ76-84《廳堂混響時間測量規范》、GB/T 4959-1995《廳堂擴聲特性測量方法》的要求對大廳進行了音質參量的空場測試，結果如表2～表4所示。

由表2可知，空場混響時間比設計目標值略為偏高，分析其原因主要有二。其一，在測試期間有247把座椅未安裝，使坐席區實際面積由1 005 m2縮小為854 m2，這部分座椅面積的改變將不可避免地使混響時間變長；其二，測試過程中，由于種種原因，已安裝的座椅被塑料薄膜包覆。測試時的現場圖片如圖5所示。

表2 觀眾廳空場音質參量測量結果（24點平均）

表3 空調運行時觀眾廳背景噪聲級

表4 空調關閉時觀眾廳內背景噪聲級

表6 坐席區實際面積減小對混響時間的影響

以上兩種原因對觀眾廳內混響時間的影響可以進行粗步估算。由座椅區面積減少引起的混響時間的變化見表5、表6。

由表6的估算結果可見，由于15%的座椅未安裝，確實使觀眾廳內空場中頻混響時間由原來的1.18 s（500 Hz和1 kHz的平均值）增加為1.38 s（500 Hz和1 kHz的平均值）。

而由于座椅被塑料薄膜包覆引起的混響時間的變化，可以作半定量的估算。座椅被塑料薄膜包覆后，將使座椅全頻帶的吸聲性能變差，導致觀眾廳混響時間變長。但薄膜對座椅各頻率吸聲性能的影響并不相同，對低頻的影響不是很大，預計將使低頻（125 Hz～250 Hz）混響時間增加0.10 s～0.15 s左右；對中頻的影響較大，預計將使中頻（500 Hz～1 kHz）混響時間增加0.20 s～0.30 s左右；由于高頻空氣吸收本來就比較大，因此薄膜包覆后對高頻的影響又比中頻小，預計將使高頻（2 kHz～4 kHz）混響時間增加0.10 s～0.20 s左右。

綜合考慮座椅對混響時間的估算及半定量分析結果，可以判定當座椅全部安裝完畢，同時去掉座椅表面的塑料薄膜后，觀眾廳空場和滿場混響時間將基本符合設計目標值。

表2中D50的測量結果顯示全頻帶范圍內訓練大廳空場明晰度達到0.60，這表明廳內具有比較高的語言清晰度，預計滿場條件下，語言清晰度會更高。

而由表3和表4可以看出，觀眾廳圍護結構的隔聲設計還是成功的，但空調系統的噪音偏高，尤其是回風噪聲偏高。分析其原因，主要是因為測試時空調系統尚處于運行調試階段，回風口面積也比暖通設計施工圖小，導致回風口風速偏高，同時，回風百葉振動也輻射噪音。在測試報告中已明確提出空調系統的整改措施，經回訪了解，空調系統經過整改后噪音明顯降低，基本滿足使用要求。

結語

該部隊院校多功能訓練大廳建成使用已兩年有余，訓練大廳作為會堂使用時，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，業主及與會者總體評價較高。大廳作為影院使用時，音質效果一般，與專業影院存在較大差異，主要原因在于建設方限于資金原因，未設置混響可調裝置，導致觀眾廳混響偏長，影片還音清晰度不夠理想。

Acoustic Design of Multi-purpose Training Hall in the Second Artillery Command College

SONG Yong-min, ZHANG Kui-sheng
（Zhang kui-sheng Acoustic Design and Research Studio, Shanghai Xian Dai Architectural Design (Group) Co.Ltd.,Shanghai 200041，China）

Main ideas and acoustical targets of acoustic design of multi-purpose training hall in the second artillery command college are introduced, so the approaches to improve acoustic are.Subjective acoustic parameters are measured after the hall is completed.And deviation of reverberation time between measurement and design target value is estimated with quantitative analysis and qualitative analysis separately.

acoustic; reverberation time; background noise level; def i nition D50

（編輯 潘 浪）