定西市文化藝術中心大劇院的聲學設計

楊志剛

【摘 要】 介紹定西市文化藝術中心大劇院的建筑概況、功能定位、建聲設計技術指標、觀眾廳的體型分析與調整、觀眾 廳表面裝修用材的聲學設計要求。并對方案實施后的主要建聲參數進行測試和分析，結果基本滿足設計要求。

【關鍵詞】 劇院工程；聲學設計；技術指標；體型調整；測試

文章編號： 10.3969/j.issn.1674-8239.2016.06.009

【Abstract】This paper introduces the acoustic design of the great theatre in Dingxi Culture and Arts Center， including its architectural status， function orientation， acoustic design specifications， analysis and adjustment of the audience hall etc..The results of the measurement test after completion also have been discussed.

【Key Words】theatre project； acoustic design； technical index； shape adjustment； test

1 工程概述

定西市位于甘肅省中部，通稱“隴中”，是古代絲綢之路和新歐亞大陸橋的必經之地。定西市文化藝術中心位于新城區行政內環南、北路之間，西靠行政中心綜合辦公樓，東臨新城大道，南與定西市展覽館相呼應（見圖1），功能性質是以劇院、文化館、圖書館、美術館為載體的群眾性文化藝術活動中心。

文化藝術中心原創設計為打開的鋼琴造型（見圖2），建筑面積23 191 m2，包括可容納1 142人（池座869；樓座273）的大劇院、容納300人的多功能廳、藏書量10萬冊的圖書館，概算總投資1.24億元。其主體高度19.35 m，地上四層，設有半地下室。地上一層為劇場、多功能廳和書庫；二至四層設有開架閱覽室和電子閱覽室，可供816人同時閱讀；半地下室設有車庫和升降舞臺安裝臺倉。

筆者主要介紹定西市文化藝術中心大劇院的聲學設計。

2 大劇院建筑概況

定西市文化藝術中心大劇院的觀眾廳尺寸長28.3 m，寬31 m，平均高約15.4 m；舞臺開口為17.2 m×9 m，舞臺面高度為0.93 m，舞臺標高為1.000 m（見圖3和圖4）。池座觀眾席為全臺階形式，共20排，第一排標高為0.190 m，最后一排標高為2.830 m，前后高差（總起坡）為2.640 m，平均起坡為0.14 m；末排視角5.5°（見圖5）。樓座共6排，第一排標高為6.520 m，最后一排標高為8.145 m，前后高差（總起坡）為1.625 m，平均起坡為0.325 m；末排視角15°（見圖6）。樓座末排到達視點最遠視距約31.6 m。池座前兩排為貴賓位置，座椅間距和排距為580 mm×1 100 mm；其余座椅間距和排距為580 mm×900 mm。

觀眾席前部設升降樂池，開口尺寸約為最長19 m，最寬4.4 m。舞臺包括主舞臺和側舞臺，主舞臺尺寸長18 m，深20.7 m，高26 m（到柵頂）；側舞臺尺寸長12 m，深20.7 m，高17.9 m（建筑層高）；主舞臺柵頂三層天橋標高分別為：13.300 m、18.900 m及22.800 m。

臺口兩側觀眾廳內設置兩道耳光（見圖7）；天花設兩道面光天橋（見圖8）；劇場主揚聲器設于臺口前部天花內，為暗藏式。

3 大劇院的主要功能和建聲設計指標

3.1 主要功能

大劇院主要供演出大型歌劇、舞劇（含芭蕾舞劇），兼顧大型會議、音樂會及綜藝晚會的演出，具有優良的觀演條件，為演出提供齊全的功能，以擴聲系統為主要聲源。

3.2 主要建筑聲學技術指標

（1）中頻滿場混響時間RT：1.25 s～1.45 s

（2）混響時間頻率特性見表1（相對于中頻500 Hz～1 000 Hz的比值）

（3）背景噪聲：≤NR-35 噪聲評價曲線

（4）每座容積：7 m3/人～9 m3/人

4 大劇院觀眾廳的體型調整

4.1 舞臺墻體的調整

大劇院觀眾廳的原建筑圖紙中，臺口側墻處為簡單的折線，經過聲線分析，發現觀眾廳前部和中部（紅色波浪線包圍區域）缺乏由側墻傳來的第一次反射聲（見圖9）。聲學設計中對劇場臺口形狀進行調整，將臺口從原來的簡單折線改為由兩段弧線組成的漸變弧線（見圖10），其中兩段弧線分別標為A段弧和B段弧。A段弧線可以用于放置音頻和視頻設備，B段弧線主要用于控制一次反射聲分布。

圖10為墻體調整后的聲線分析結果，可以發現調整后的反射聲線更均勻地分布于觀眾區，無遺漏區域，并且反射聲到達觀眾區的聲程更短。這有利于縮短直達聲和第一次反射聲之間的時間間隙，對于觀眾的聽覺感受是有利的。

4.2 觀眾廳的改進

由于建筑已經建設完成，臺口的墻體不能改動。根據室內設計方案的平面聲線分析，②號弧線（見圖11）對反射聲有一定的改善，但是還不夠；③號折線方向不對，反射聲都反到側邊觀眾席了。根據室內設計方案的剖面聲線分析，聲線反射基本合理，B段和F段弧線（見圖12）聲反射的方向不對，建議調整。

聲學設計在盡量保持原室內設計風格的前提下，針對上述分析出現的問題進行適當調整，如圖13和圖14所示。在保證臺口顯示屏尺寸前提下增加了一段弧線④，使聲能盡量反射到中間觀眾區。③號折線方向進行了調整使反射聲向中間反射。最終的室內設計施工圖見圖3～圖6，基本按照聲學設計要求進行了調整。

5 大劇院觀眾廳表面裝修用材的聲學設計要求

根據音質計算結果，確定了觀眾廳各界面的聲學裝修材料、配置及構造，具體要求如下。

（1）觀眾廳內地坪及走道

劇院的觀眾廳內地坪用料為木地板，龍骨間隙填實，以避免地板共振吸收低頻。

（2）側墻面

觀眾廳墻面選用GRG板，裝修材料的面密度為40 kg/m2，表面做微擴散處理（見圖15）。

（3）后墻面

觀眾廳后墻面選用穿孔GRG板（穿孔率約20%，板后貼無紡布），空腔內填充40 mm厚48 kg/m3離心玻璃棉（外包玻璃絲布）（見圖16）。

（4）天花

聲學設計要求天花采用反射材料，室內設計采用面密度為40 kg/m2的GRG板（見圖17）。

（5）舞臺墻面

由于舞臺包括1個主舞臺、2個側舞臺，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生的不利影響，聲學設計要求舞臺空間內的混響時間應基本接近觀眾廳的混響時間。聲學設計要求在舞臺（包括主舞臺、側舞臺）一層天橋以下墻面做吸聲處理（見圖18）。

具體做法為：3 m以下墻面采用25 mm厚防撞木絲吸聲板（刷黑色水性涂料）+75系列輕鋼龍骨（內填50 mm厚48 kg/m3離心玻璃棉板，外包玻璃絲布）+原有粉刷墻體；3 m以上墻面采用6 mm厚穿孔KT板，穿孔率20%（刷黑色水性涂料）+75系列輕鋼龍骨（內填50 mm厚48 kg/m3離心玻璃棉板，外包玻璃絲布）+原有粉刷墻體。

6 竣工后的建聲測試結果和評價

6.1 主要建聲參量測試結果

華東建筑設計研究院有限公司聲學及劇院專項設計研究所于2016年5月9日對新建成的定西市文化藝術中心大劇院進行了空場建聲測試工作。

測試的儀器和軟件為丹麥B&K 7841——DIRAC Room Acoustics Software建聲測試分析軟件、丹麥B&K 2250B聲學頻譜分析儀、德國SENNHEISER MKH800無線測試傳聲器（可調指向性）、德國SENNHEISER SKP500無線發射系統、德國SENNHEISER EW500無線接收系統、丹麥B&K 4292L無指向球面聲源、丹麥B&K 2734測試功率放大器等。

主要建聲測試結果見表2。

6.2 主要建聲測試結果分析

對劇院進行聲學設計時首先要確定的就是聲學技術指標，確定聲學技術指標國內可參照的只有JGJ57-2000《劇場建筑設計規范》，其中只對混響時間及其頻率特性、背景噪聲、每座容積有明確規定。

為全面了解大劇院的聲學特性，參照世界著名聲學家白瑞納克寫的《音樂廳和歌劇院》聲學參量建議值進行比較分析，大劇院的聲學參量測試結果匯總表見表3。

測試結果分析：

由于考慮到會議功能，業主要求滿足開會時語言清晰度要求，因此混響時間調整為1.25 s～1.45 s，且以擴聲系統為主，自然聲為輔。因此實測聲學參量與歌劇院的優選范圍有一定差別是正常的。

實測空場中頻混響時間為1.65 s，根據實踐經驗，滿場混響時間約為1.5 s，略長于要求的1.25 s～1.45 s。原因主要是裝修施工單位在為GRG表面噴涂油漆或涂料時把空洞內透聲無紡布也進行了全部的噴涂，見圖19，結果無紡布透聲效果變差，直接影響了空腔內吸聲棉的吸聲效果。因此聲學設計已要求把孔后被油漆封堵的布捅開，再往孔洞里塞顏色相近和孔徑尺寸一樣的海綿，這樣既不影響裝飾效果，又能滿足聲學要求。預計改進后中頻滿場混響時間將為1.4 s左右，符合聲學設計要求。

親切感ITDG為26 ms，但是從建筑圖紙分析應該為35 ms左右，可能是舞臺上來自會議桌的反射聲所致。

舞臺上天幕的后面設有LED屏，這樣來自LED屏（見圖20）的反射聲會提高觀眾席的聲場力度，這也就是響度和低音力度偏大的緣故。

2013年，國家主席習近平在哈薩克斯坦納扎爾巴耶夫大學作重要演講，提出共同建設“絲綢之路經濟帶”的戰略構想。“絲綢之路經濟帶”是在“古絲綢之路”概念基礎上形成的一個新的經濟發展區域，包括西北五省區（陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆）和西南四省區市（重慶、四川、云南、廣西）。定西市是古代絲綢之路和新歐亞大陸橋的必經之地，定西市文化藝術中心的建成必將提高“絲綢之路經濟帶”沿線城市人民的文化素質，豐富“絲綢之路經濟帶”沿途的文化氛圍，真正打造出向西開放的戰略平臺。

參考文獻：

[1] LEO BERANEK. CONCERT HALLS AND OPERA HOUSES [M]（First Edition）.

[2] LEO BERANEK. CONCERT HALLS AND OPERA HOUSES [M]（Second Edition）.