劇場聲學設計及施工技術淺析

錢英育

（浙江江南工程管理股份有限公司，浙江杭州 310000）

1 工程概況

某劇院大劇院觀眾廳平面呈馬蹄形，廳內建筑尺寸長約33m，寬18～31m，均高17m。舞臺平面為品字形，包含一個主舞臺、后舞臺和兩個側舞臺，臺口尺寸為17.8m×11.7m；觀眾廳天花及墻面選用具有良好的聲學和裝飾性能的反射型聲學材料GRG。GRG 作為新型裝飾材料，不僅具有綠色環保性、觀賞性等一般裝飾材料的優點，更具有非常出色的抗沖擊性及可塑性，其良好的聲學裝飾性及造型的隨意性更是得到建筑大師的追崇，因此在當代劇院類公共建筑中得到了廣泛應用，劇院類建筑造型新穎、獨特，聲、光、電、舞臺機械等設備要求極高，GRG 以材質的可塑性與聲學裝飾效果，能有效的改善觀眾廳內聲學環境、提高聲學效果。某劇場施工GRG 厚度按照不同部位分為30mm、25mm、20mm、15mm；表面涂刷木紋漆，達到木質效果，整體效果氣勢恢宏，并有黃河之水奔流不息的靈動感，見圖1～圖2。

圖1 觀眾廳正面效果

圖2 觀眾廳側面效果

2 劇場聲學設計

（1）劇場的音質效果主要取決于其接收到的直達聲與反射聲的時間和空間分布狀況以及合適的聲場強度，而良好的觀眾廳體形（體積大小、天花與墻面形狀）和表面聲學性質（擴散因子SDI）可以保證廳內有合適的聲場強度以及良好的反射聲紋理，同時可避免不利的聲缺陷，因此良好的體形對室內音質有決定性的影響作用，見表1。

（2）觀眾廳內各界面聲學材料的選擇，關系到廳內聲場的分布和擴散效果，也關系到廳內混響時間及其頻率特性的控制。①觀眾廳的天花應是一個封閉面，以避免產生耦合效應，聲學設計要求在負荷允許的條件下盡可能采用較為厚重的反射型材料，以避免過多的低頻聲能被吸收，故采用厚度30mm 的GRG 材料，并要求的面密度要求達到50kg/m2以上；②關于側墻聲學設計希望將來自舞臺的聲音經側墻反射后能夠均勻擴散至觀眾席各位置。為避免同一種構造吸收某一頻率，墻體裝修層后面的龍骨采用不同的規格，并且要求龍骨的空腔盡量小。故采用厚度30mm的GRG 材料，板材的面密度要求達到50kg/m2以上；③地面材料一般聲學只要求做貼實材料，如木地板實貼，但要注意將龍骨間隙填實，避免地板共振吸收低頻。

表1 國內著名劇場體型對比分析

3 聲學裝飾及重難點分析

3.1 工藝流程

現場復核→放線測量→鋼龍骨放線及安裝（于GRG 加工同步進行）→GRG 安裝→接縫處理及設備開孔→表面木紋漆裝飾

3.1.1 測量放線、現場復核及控制要點

因劇場內墻面空間多為曲面為了保證安裝的整體效果，定位放線是重難點。現場利用計算機輔助軟件（犀牛模型）聲學裝飾模型，設定拼裝斷點，通過X 軸Y 軸交匯處定位好控制點，軸線宜測設成風格狀，方格網控制在3m×3m 左右（弧形軸線測設成弧線狀）。測設完成的軸線用墨線彈出，并醒目標出軸線編號，不能彈出的部位可將軸線控制點引伸或借線并做標記。軸線測設的重點應該是起點線、終點線、中軸線、轉折線、洞口線、門邊線等具有特征的部位，作為日后安裝的控制線。根據測設好的軸線，用小尺精確量出每個結構部分的詳細尺寸，尺寸應精確到毫米，見圖3～圖 4。

圖3 觀眾廳GRG 模型

圖4 觀眾廳GRG 建模

3.1.2 鋼龍骨的制作、安裝及控制要點

（1）現場實際測量完成后，根據現場要求深化完成鋼龍骨布置圖。

（2）所有鋼結構轉換層應使用熱鍍鋅鋼材，鋼材型號依據鋼結構設計確定，按照圖紙先施工主龍骨，在受剪切應力較大的部位如樓座攔河的后錨固件與樓板的連接采用化學螺栓固定，其他部位可采用膨脹螺栓固定。

（3）為便于后續的安裝，鋼結構的主龍骨與GRG 板的模數一一對應，所以主豎向龍骨間距嚴格按照圖紙的設計間距確定（間距約1000mm），施工時做到下料準確，焊接工藝符合標準，完成后的主龍骨誤差要求應控制在±5mm。

（4）橫向龍骨為鍍鋅角鐵，GRG 因為是干掛式連接，必須在橫向龍骨上預先鉆孔，鉆孔間距與GRG 板的連接件間距相同，誤差不超過5mm，每道豎向龍骨間距與GRG 板的連接件安裝間距一一對應，這樣將最大限度保證安裝的基本精度。

3.1.3 GRG 加工的要點

GRG 板外加工流程：現場復核尺寸→技術交底→模具制作→GRG 預制→質量檢驗→板材編號→材料打包運輸；加工廠收到經現場傳來的經確認的深化圖后將組織工廠進行加工生產。首先通過電腦數碼控制自動銑床機刨銑制模，模具制作完成后將進行GRG 板的生產。加工完成后在工廠進行預拼裝，并與設計文件尺寸進行比對以消除加工誤差，確保在控制范圍運至現場準備安裝，見表2～表3。

表2 GRG 板構件尺寸及形位公差

表3 GRG 板材主要物理性能參數

3.1.4 GRG 板材安裝及控制要點

（1）對GRG 進行仔細核對編號和使用部位，利用現場測設的軸線控制線，結合水平儀控制標高，進行板塊的粗定位、細定位、精確定位三步步驟，經復測無誤后進行下一塊的安裝，安裝的順序宜以中軸線往兩邊進行，以將出現的誤差控制在兩邊的收口部位。

（2）要保證GRG 嵌板的安裝的整體平整度，防止以后變形，應先要確定鋼架轉換層的控制標準在規定范圍內，通過連接件進行微調。

（3）在安裝大面積GRG 嵌板前，在鋼架層上進行放線控制，標示出對應的GRG 嵌板塊的位置，檢驗連接件是否在可調范圍內，間距是否符合要求，等整體協調后，再開始按預定順序安裝。

3.1.5 GRG 板拼縫處理及控制要點

由于GRG 板塊接縫處處于薄弱環節，后期極易產生裂縫，拼縫應根據剛性連接的原則設置，內置螺釘連接并分層批蕩處理，連接件應該在板材的背面設置加工時預埋，安裝過程中用扳手擰緊。嵌縫材料將采取GRG 專用接縫材料，并在接縫處填充膠條，縫隙批蕩采用繃帶搭接在縫隙處加以輔助，以防止因熱脹冷縮造成的板縫開裂現象，見圖5。

圖5 GRG 現場安裝

3.2 GRG 面漆施工工藝及重難點

3.2.1 GRG 表面進行的油漆亮化處理

首先進行批嵌即底漆處理，然后再噴面漆。要求成品GRG 表面光滑，無氣泡及凹陷處，色澤一致，無色差。該劇場項目GRG面漆采用木紋漆效果即表面噴涂油漆后現場用專用毛刷進行木紋拉絲處理。木紋拉絲工藝是重難點，施工前進行木紋漆拉絲樣板施工。要使劇場墻頂效果達到和諧統一，對油漆班組的技術交底尤為重要，包括每個專業油漆工種在拉絲時采用相同手臂力量及拉絲速度等。才能使不同區域的拉絲效果最大限度的達到統一。

3.2.2 連續墻面面漆拉絲處理

墻面油漆施工時需借助滿堂架，但滿堂架的高度限制了拉絲施工中無法向頂面開闊空間一樣達到拉絲能延續的效果。墻面拉絲時不可避免的出現搭接，搭接處的油漆拉絲無法延續，出現局部油漆接槎明顯，觀感極差。現場施工時采用預留工藝縫的方法，使接縫被工藝縫代替，提高整體觀感質量。

4 結語

劇院聲學裝飾工程的重點在于建造過程中如何確保聲學設計方案能夠完全滿足。另外，聲學裝飾工程是一項綜合性的工程，它不僅涉及建筑裝飾工程，同時又包含了各項專業的聲學指標，施工上不僅要滿足裝飾工程的各項規范，兼顧美觀性，同時還要滿足聲學專業的技術指標，這就給劇院建設提出了更高的要求。因此：①應做好劇場建設的源頭建筑聲學設計；②提高施工技術人員及管理人員的專業水平；③要加強施工階段的監督管理，同時協調好各專業之間的施工配合；④嚴把質量關，加強驗收流程的規范性，并做好后期運營跟蹤服務并與運營單位保持溝通確保劇院建設更具實用性。