上海世博会博物馆报告厅的建声设计

http://www.audio.hc360.com2018年11月12日10:04 来源:演艺科技作者:傅晨丽T|T

  1 项目概况

  经过五年多的设计建设,上海世博会博物馆(以下简称“世博博物馆”,见图1)于2017年5月1日正式对外开放。世博博物馆是迄今为止中国国内第一个真正意义上的国际性博物馆,也是目前国际展览局全球唯一授权的永久性世博会官方博物馆和文献中心。项目位于上海世博会文化博览区域内,建筑的主入口和后勤服务分区位于场地东西侧,避免了两者在空间上的相互干扰;结合场地周围交通及景观优势的特征,公共服务区和行政办公区位于场地的南侧和北侧。馆内的报告厅作为声学要求较高的功能性用房,由华东建筑设计研究院委托笔者所在的声学及剧院专项设计研究所进行专项声学设计。

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  2 报告厅概况及声学设计指标

  报告厅设计总容座282人,以会议为主,兼顾电影、小型文艺演出等多功能应用。报告厅建筑尺寸:长约21 m,宽约25 m,净高约8.6 m。主舞台尺寸:净深8.4 m(含后台),宽约22.5 m,主舞台高约7.3 m;舞台面标高为0.6 m。观众厅平面形状呈钟形,台口两侧墙各设一道耳光,观众厅池座中部设同声传译室,后部各设一个音控室和灯光控制室(见图2)。

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  世博博物馆报告厅的使用功能定位是以会议、报告为主,同时兼顾立体声电影放映。以扩声系统为主,音质要求主要是保证语言清晰,主要声学设计要求如下:

  合适的混响时间及频率特性。报告厅体积约4 000 m³,依据中华人民共和国国家标准GB/T50356-2005《剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范》确定混响时间及频率特性(见表1)。

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  足够低的背景噪声。报告厅以扩声系统为主,综合多功能使用要求,确定厅内噪声限值为NR-30评价曲线。

  厅内任何位置不得出现回声、颤动回声、声聚焦等声缺陷,且不受设备噪声、放映机房噪声及外界环境噪声的干扰。

  3 音质设计和改善措施

  由于报告厅以电声为主,声学设计上并没有对建筑体型进行过多的干涉,放弃了“八字形”前墙、扩散形吊顶等常规的声学体型调整措施,以期与以往的报告厅形式有所不同。在室内设计阶段,声学设计人员与室内设计师进行多轮沟通,充分理解彼此的想法。室内设计师把“欢庆之云”(博物馆的特展厅)悬浮钢结构体系中形成的三角元素延续到室内,形成空间呼应,令人印象深刻(见图3)。

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  在以往的项目设计中,室内设计师对报告厅的设计往往会踏入一种“误区”,认为吸声面积越多越好,尽可能地满铺,有时候在剧院、音乐厅等项目中也有这种情况发生。笔者所在的团队收到第一版世博博物馆的室内施工图时发现,设计师并没有参考在扩初阶段提交的声学报告,导致全部墙面(前墙、侧墙、后墙)满铺了软包吸声板,地面走道满铺地毯,这样会导致厅内混响过短,听感干涩、不适。经过混响复核计算,在不影响室内方案整体效果的基础上,最终确定侧墙墙裙以上约一半面积进行吸声处理,材料为25 mm厚软包吸声板(见图4黑色部分),板后留有空腔;其余一半面积为硬包板(见图4白色部分),板后留有空腔;饰面与软包板接近一致,三角形的边框均为灯带,如此可省去外置灯源,整个墙面非常简洁、大气。墙裙部分为木装修饰面。由于后墙有最后一排座位遮挡,声控室观察窗下部设计为木装修墙面,与侧墙墙裙一致。一层观察窗以上部分要求一半面积吸声,与侧墙墙裙上部一致(见图5)。

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  观众厅前墙不要求吸声,以木装修饰面为主。吊顶延续墙面上部的三角元素,材料以石膏板为主。取消地面走道的地毯,以木地板为主。需严格把控观众厅座椅的吸声系数,因为这部分的吸声量对厅内的混响起到关键作用。舞台区域标高5 m以下采取黑色软包吸声板实贴于原墙,5 m以上为黑色乳胶漆饰面(见图6、图7)。

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  4 隔声与噪控措施

  为了确保报告厅墙体、门窗、楼板以及设备机房隔墙有足够的隔声性能,即厅内不能受到外部环境噪声及设备机房噪声的影响,观众厅与其相邻房间相互之间也不能有串声干扰和影响,隔声措施应以相邻房间的最大允许噪声级为依据(见表2),如果邻近区域产生的噪声级超过了设计要求中允许的最大背景噪声级,就会产生干扰。为使各技术用房墙体及楼板的隔声量达到设计要求,并不是墙体、楼板越厚越好,越重越好,需要考虑到结构的荷载。声学设计应考虑尽可能不增加结构荷载量的基础上,根据隔声性能通过比选后确定合适的隔声体系。在保证技术质量要求的条件下,控制投资造价方面也要予以相应考虑。

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  本项目中观众厅隔墙采用200 mm厚加气混凝土砌块砌筑到顶,两侧用20厚水泥砂浆粉刷,隔声量要求RW≥50 dB。观众入口设置声闸,均采用高隔声性能的定型双开轻质防火装饰隔声门,每道隔声门隔声量RW≥35 dB,以减少场外噪声的影响。由于报告厅处于整个建筑的钢框架支撑结构体系中,砌筑墙体时需特别注意与钢柱连接处的节点,用80 kg/m³矿棉和防火密封胶严格处理好缝隙。为防止空调噪声以及楼板上部其他振动及噪声对观众厅的影响,吊顶构件与楼板间应避免刚性连接,采用弹性吊钩等连接方式,减弱噪声传递,增强隔声效果。

  设备噪声与振动控制设计也是声学设计的重要环节,声学设计提出各个技术用房的本底噪声设计指标,并协同土建及设备工种采取多种必要的技术措施,以达到噪声与振动控制的目标。如围护结构的隔声设计、机房的隔声和吸声设计、设备机组的隔振设计与固体传声隔绝处理、空调管路系统的消声设计及气流噪声的控制设计等。

  声学设计在项目方案阶段就对暖通提出要求,观众厅内与候场休息厅不宜共用一个空调系统管路,空调机组和其他房间的空调系统都要有独立的送回风管路,这为日后的噪声控制提供了有利条件。在消声复核阶段,声学设计根据技术用房的最大允许噪声值及具体情况,在送风管路、回风管路及排风管路采取消声措施,使风机噪声在进入观众厅前的管路上就得到有效的控制,防止剩余噪声透过管壁进入观众厅。为控制风管内的气流噪声,应严格控制暖通各部件风速,风速控制范围在:风口风速≤3 m/s,支管风速≤4 m/s,主管风速≤6 m/s。此外,空调管路设计还应避免急剧转弯和速度回升引起的涡流产生再生噪声。

  值得一提的是,观众厅回风口在一边的侧墙上,离观众席较近,为尽可能降低回风口风速,在厅外设置了一个3 m×4 m的巨大风井,并加大侧墙风口面积。原本担心破坏装饰的整体性,但最终效果是,有风口的一面侧墙裙墙部分全部用木条纹板做饰面,风口部分为透空木栅栏,观众并不会觉得突兀。

  声学设计还要求本项目内的所有空调机房、水泵房、冷冻机房等均应采取相应的隔声、隔振及吸声处理,使机房内噪声达到相应国标规定的标准。凡向室外开口、产生噪声的特定部位,如新风进口、排风口等均应采取相应的消声措施。

  5 声学现场验收测试

  笔者所在的研究所于2017年9月进行了现场验收实测,在舞台上布置声源点,声源距地面1.5 m;观众区内均匀布置10个接收点,舞台区域均匀布置3个接收点,距地面1.2 m,测试结果如表3所示。测试结果表明,观众厅空场条件下混响时间T30为0.83 s,预测满场时混响时间T30约0.7 s,完全符合设计预期。

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  6 结语

  作为声学设计团队的一员,能参与如此“焕然一新”的报告厅的声学建设,笔者感到很荣幸。室内设计风格简洁又不失内涵,声学设计“隐匿”其中,但又发挥了应有的功能。世博博物馆报告厅使用近一年来,声学效果普遍反映较好。在电声系统的配合下,完全可以胜任会议、报告及多通道立体声电影放映的多功能使用,呈现出一个具有良好语言清晰度与音乐明晰度的声场环境。

责任编辑:刘朝宗

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