上海世博會博物館報告廳的建聲設計

傅晨麗

【摘 要】 介紹上海世博會博物館報告廳的建聲設計，包括設計要求、音質設計、隔聲設計以及噪聲控制等。

【關鍵詞】 上海世博會博物館；建聲設計；音質；隔聲；噪聲控制

文章編號： 10.3969/j.issn.1674-8239.2018.08.016

Acoustic Design of the Lecture Hall in Shanghai World Expo Museum

FU Chen-li

（Acoustic & Theater Special Design & Research Division， East China Architectural De-sign & Research Institute Co.， Ltd， Shanghai 200070， China）

【Abstract】The author introduces the architectural acoustics design of the lecture hall of Shanghai Expo Museum， including the design requirements， sound quality design， sound insula-tion design and noise control.

【Key Words】Shanghai World Expo Museum； acoustics design； sound quality； sound insulation； noise control

1 項目概況

經過五年多的設計建設，上海世博會博物館（以下簡稱“世博博物館”，見圖1）于2017年5月1日正式對外開放。世博博物館是迄今為止中國國內第一個真正意義上的國際性博物館，也是目前國際展覽局全球唯一授權的永久性世博會官方博物館和文獻中心。項目位于上海世博會文化博覽區域內，建筑的主入口和后勤服務分區位于場地東西側，避免了兩者在空間上的相互干擾；結合場地周圍交通及景觀優勢的特征，公共服務區和行政辦公區位于場地的南側和北側。館內的報告廳作為聲學要求較高的功能性用房，由華東建筑設計研究院委托筆者所在的聲學及劇院專項設計研究所進行專項聲學設計。

2 報告廳概況及聲學設計指標

報告廳設計總容座282人，以會議為主，兼顧電影、小型文藝演出等多功能應用。報告廳建筑尺寸：長約21 m，寬約25 m，凈高約8.6 m。主舞臺尺寸：凈深8.4 m（含后臺），寬約22.5 m，主舞臺高約7.3 m；舞臺面標高為0.6 m。觀眾廳平面形狀呈鐘形，臺口兩側墻各設一道耳光，觀眾廳池座中部設同聲傳譯室，后部各設一個音控室和燈光控制室（見圖2）。

世博博物館報告廳的使用功能定位是以會議、報告為主，同時兼顧立體聲電影放映。以擴聲系統為主，音質要求主要是保證語言清晰，主要聲學設計要求如下：

（1）合適的混響時間及頻率特性。

報告廳體積約4 000 m3，依據中華人民共和國國家標準GB/T50356-2005《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學設計規范》確定混響時間及頻率特性（見表1）。

（2）足夠低的背景噪聲。

報告廳以擴聲系統為主，綜合多功能使用要求，確定廳內噪聲限值為NR-30評價曲線。

（3）廳內任何位置不得出現回聲、顫動回聲、聲聚焦等聲缺陷，且不受設備噪聲、放映機房噪聲及外界環境噪聲的干擾。

3 音質設計和改善措施

由于報告廳以電聲為主，聲學設計上并沒有對建筑體型進行過多的干涉，放棄了“八字形”前墻、擴散形吊頂等常規的聲學體型調整措施，以期與以往的報告廳形式有所不同。在室內設計階段，聲學設計人員與室內設計師進行多輪溝通，充分理解彼此的想法。室內設計師把“歡慶之云”（博物館的特展廳）懸浮鋼結構體系中形成的三角元素延續到室內，形成空間呼應，令人印象深刻（見圖3）。

在以往的項目設計中，室內設計師對報告廳的設計往往會踏入一種“誤區”，認為吸聲面積越多越好，盡可能地滿鋪，有時候在劇院、音樂廳等項目中也有這種情況發生。筆者所在的團隊收到第一版世博博物館的室內施工圖時發現，設計師并沒有參考在擴初階段提交的聲學報告，導致全部墻面（前墻、側墻、后墻）滿鋪了軟包吸聲板，地面走道滿鋪地毯，這樣會導致廳內混響過短，聽感干澀、不適。經過混響復核計算，在不影響室內方案整體效果的基礎上，最終確定側墻墻裙以上約一半面積進行吸聲處理，材料為25 mm厚軟包吸聲板（見圖4黑色部分），板后留有空腔；其余一半面積為硬包板（見圖4白色部分），板后留有空腔；飾面與軟包板接近一致，三角形的邊框均為燈帶，如此可省去外置燈源，整個墻面非常簡潔、大氣。墻裙部分為木裝修飾面。由于后墻有最后一排座位遮擋，聲控室觀察窗下部設計為木裝修墻面，與側墻墻裙一致。一層觀察窗以上部分要求一半面積吸聲，與側墻墻裙上部一致（見圖5）。

觀眾廳前墻不要求吸聲，以木裝修飾面為主。吊頂延續墻面上部的三角元素，材料以石膏板為主。取消地面走道的地毯，以木地板為主。需嚴格把控觀眾廳座椅的吸聲系數，因為這部分的吸聲量對廳內的混響起到關鍵作用。舞臺區域標高5 m以下采取黑色軟包吸聲板實貼于原墻，5 m以上為黑色乳膠漆飾面（見圖6、圖7）。

4 隔聲與噪控措施

為了確保報告廳墻體、門窗、樓板以及設備機房隔墻有足夠的隔聲性能，即廳內不能受到外部環境噪聲及設備機房噪聲的影響，觀眾廳與其相鄰房間相互之間也不能有串聲干擾和影響，隔聲措施應以相鄰房間的最大允許噪聲級為依據（見表2），如果鄰近區域產生的噪聲級超過了設計要求中允許的最大背景噪聲級，就會產生干擾。為使各技術用房墻體及樓板的隔聲量達到設計要求，并不是墻體、樓板越厚越好，越重越好，需要考慮到結構的荷載。聲學設計應考慮盡可能不增加結構荷載量的基礎上，根據隔聲性能通過比選后確定合適的隔聲體系。在保證技術質量要求的條件下，控制投資造價方面也要予以相應考慮。

本項目中觀眾廳隔墻采用200 mm厚加氣混凝土砌塊砌筑到頂，兩側用20厚水泥砂漿粉刷，隔聲量要求RW≥50 dB。觀眾入口設置聲閘，均采用高隔聲性能的定型雙開輕質防火裝飾隔聲門，每道隔聲門隔聲量RW≥35 dB，以減少場外噪聲的影響。由于報告廳處于整個建筑的鋼框架支撐結構體系中，砌筑墻體時需特別注意與鋼柱連接處的節點，用80 kg/m?礦棉和防火密封膠嚴格處理好縫隙。為防止空調噪聲以及樓板上部其他振動及噪聲對觀眾廳的影響，吊頂構件與樓板間應避免剛性連接，采用彈性吊鉤等連接方式，減弱噪聲傳遞，增強隔聲效果。

設備噪聲與振動控制設計也是聲學設計的重要環節，聲學設計提出各個技術用房的本底噪聲設計指標，并協同土建及設備工種采取多種必要的技術措施，以達到噪聲與振動控制的目標。如圍護結構的隔聲設計、機房的隔聲和吸聲設計、設備機組的隔振設計與固體傳聲隔絕處理、空調管路系統的消聲設計及氣流噪聲的控制設計等。

聲學設計在項目方案階段就對暖通提出要求，觀眾廳內與候場休息廳不宜共用一個空調系統管路，空調機組和其他房間的空調系統都要有獨立的送回風管路，這為日后的噪聲控制提供了有利條件。在消聲復核階段，聲學設計根據技術用房的最大允許噪聲值及具體情況，在送風管路、回風管路及排風管路采取消聲措施，使風機噪聲在進入觀眾廳前的管路上就得到有效的控制，防止剩余噪聲透過管壁進入觀眾廳。為控制風管內的氣流噪聲，應嚴格控制暖通各部件風速，風速控制范圍在：風口風速≤3 m/s，支管風速≤4 m/s，主管風速≤6 m/s。此外，空調管路設計還應避免急劇轉彎和速度回升引起的渦流產生再生噪聲。

值得一提的是，觀眾廳回風口在一邊的側墻上，離觀眾席較近，為盡可能降低回風口風速，在廳外設置了一個3 m×4 m的巨大風井，并加大側墻風口面積。原本擔心破壞裝飾的整體性，但最終效果是，有風口的一面側墻裙墻部分全部用木條紋板做飾面，風口部分為透空木柵欄，觀眾并不會覺得突兀。

聲學設計還要求本項目內的所有空調機房、水泵房、冷凍機房等均應采取相應的隔聲、隔振及吸聲處理，使機房內噪聲達到相應國標規定的標準。凡向室外開口、產生噪聲的特定部位，如新風進口、排風口等均應采取相應的消聲措施。

5 聲學現場驗收測試

筆者所在的研究所于2017年9月進行了現場驗收實測，在舞臺上布置聲源點，聲源距地面1.5 m；觀眾區內均勻布置10個接收點，舞臺區域均勻布置3個接收點，距地面1.2 m，測試結果如表3所示。

測試結果表明，觀眾廳空場條件下混響時間T30為0.83 s，預測滿場時混響時間T30約0.7 s，完全符合設計預期。

6 結語

作為聲學設計團隊的一員，能參與如此“煥然一新”的報告廳的聲學建設，筆者感到很榮幸。室內設計風格簡潔又不失內涵，聲學設計“隱匿”其中，但又發揮了應有的功能。世博博物館報告廳使用近一年來，聲學效果普遍反映較好。在電聲系統的配合下，完全可以勝任會議、報告及多通道立體聲電影放映的多功能使用，呈現出一個具有良好語言清晰度與音樂明晰度的聲場環境。