某市文化中心大剧院位于某市开发区,比邻某市博物馆、图书馆和大庆石油学院。是某市开发区建设的一部分,建筑面积约23,426 m2,包括一个1,498座的剧场、一个3,500 m2的美展厅及贵宾室、化妆室、排练厅及设备机房等相关配套设施。
剧院池座平面近似于马蹄形,设有两层楼座。音乐演出时使用音乐反射罩和升降乐池。剧院于2007年6月竣工验收,经过声学验收测试,各项指标达到设计要求。曾用于重大会议召开和歌舞剧演出,各方反应良好。大剧院观众厅室内总坐席为1480座,室内总容积14000m3,每座容积较大,达到9.8m3/座。观众席吊顶距地面最高19.1m,池座部分距舞台最远视距34m。
大庆大剧院声学指标的确定
剧院观众厅的声学指标是参考国内外的经验、结合国情,并经业主组织各方专家研究讨论认定,各项指标为:
(1) 混响时间。综合大庆大剧院各项用途,最终确定剧院混响时间在中频(500Hz)为(1.4±0.1)s,使用音乐反声罩,厅内混响时间增加0.2s左右。混响时间频率特性中高频曲线平直,低频相对于中频提升1.2倍。
(2) 声场不均匀度。观众厅内声场不均匀度(ΔLp)在125~4000Hz频率范围满足ΔLp≤8dB要求。
(3) 噪声级。观众厅背景噪声满足NR20指标要求。
声学设计概要
体型设计
对于自然声演出的歌剧院来说,体形设计至关重要,它要解决响度(音量)、声场分布、声扩散、早期反射声的分布和消除音质缺陷等问题。
大剧院的室内设计阶段,中国建筑设计院室内所承担装修设计工作,在设计中采用古典注意设计手法,大剧院吊顶一反常规圆弧形折板方式,改为平板吊顶,中间设置圆弧形装饰灯带。此种设计手法在装修设计方面能够取得新颖的装修设计效果,但是给声学专业设计提出了挑战,吊顶距离地面最高高度达到19.1m,不能够向观众厅提供近次反射声,影响观众厅的音质,为弥补以上缺点,声学设计专业和装修设计专业协调,在台口升降乐池上方增加三层跌落式反射板,为观众席前区提供近次反射声。
对大剧院平面设计中采用的传统形马蹄形平面,进行调整。在观众厅两侧设置升起式包厢,减小观众席中部距两侧墙面的距离,增加观众席中部近次反射声。在观众席后部圆弧形墙面容易在观众席中部形成声聚焦现象,通过在后墙面增加凸弧形吸声扩散结构消除声聚焦现象。为对以上设计进行验证,同时确定反射板的尺寸和角度,对大剧院观众厅进行了计算机模型和1/10缩尺模型实验两种实验手段进行室内音质预测。
计算机模拟通过建立三维模型,通过计算机模拟软件对大剧院观众厅的室内音质进行模拟分析。
观众厅1/10缩尺模拟声学实验需要加工一个相当于实际观众厅1/10大小而形状完全相同的音质模型。模型墙面、天花及吸声材料的声学性能与实际用料的声学性能相当。声源使用微型球面声源,接收采用微型电容传声器。在试验中特别采用了由日本引进的双耳模型人工头,进行模拟听音评价实验,在人工头的双耳内安装话筒,从两个方向同时测量,对两组数据进行分析,修正了单话筒测量时方位感不强的缺陷。
可以看出调整反声板角度对室内音质的影响。反声板角度偏小,反射声较多的集中与前几排,造成局部声压级略高,通过加大反射板角度后,声场分布如图所示,声场均匀度较原方案有较大改进。
观众厅声学设计和室内各界面材料控制
根据大剧院观众厅的混响时间要求,在声学设计初期,根据清华大学建筑物理实验室的大量试验数据对室内装修中使用材料和构造的声学特性进行分析,选择合适的试验数据进行混响时间计算。
观众厅两侧墙面采用15mm厚木饰面高密度板,为减小材料的低频吸声特性,要求安装过程中,增加龙骨密度,以增强板材的刚度。在台口两侧的八字墙部分采用18mm厚高密度板,表面安装50mmX100mm木饰面条。该做法有两个用途,一是起到装饰美观的效果,二是增加板材的刚度,减小低频吸收。
观众厅后墙使用弧形扩散吸声构造,一是控制厅内混响时间,二是防止舞台发出的声音从观众厅后墙反射回前排观众席和舞台,形成回声或扩声系统的反馈啸叫。
观众厅内座椅吸声占有最大的比例,因此座椅的选择尤其重要。在混响时间计算中,根据以往座椅吸声量测试数据,进行预估设计。当剧院观众厅装修基本完成后,对观众厅进行混响时间测试,根据测试结果对调整座椅吸声量,达到控制观众厅混响时间目的。
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