《建筑物理( architectural physics) 》第7章_各類建筑聲學(xué)設(shè)計實例

1、建筑聲學(xué)設(shè)計實例中央音樂學(xué)院附中音樂廳建筑概況 該音樂廳應(yīng)屬中小型音樂廳，共769座，以演奏交響樂為主，兼顧室內(nèi)樂、民族樂。 觀眾廳吊頂最高處為13.26米，大廳平均高度為10.5米，寬為20米，后部布置有一層眺臺，兩側(cè)設(shè)置逐次跌落的淺眺臺。 演奏臺面積170m2，平面開口17米，深12米。 觀眾廳總?cè)莘e7100立方米，每座容積為9.2m3。 音樂廳位于北京方莊小區(qū)內(nèi)，周圍為居民樓，無交通干道在附近通過。音樂廳平面音樂廳剖面 音質(zhì)設(shè)計要求音質(zhì)設(shè)計要求該廳是中央音樂學(xué)院附中專業(yè)排練音樂廳。演奏端的音質(zhì)要求演奏端的音質(zhì)要求（1）演員能盡情地發(fā)揮演技，保證彼此聽聞，使演奏具有整體感。（2）演員能感覺

2、到演奏中大廳效果，以便調(diào)整自己的音樂演奏。 觀眾廳的音質(zhì)要求觀眾廳的音質(zhì)要求（1）合適的混響時間和頻率特性曲線，適于音樂欣賞。（2）廳堂內(nèi)各個部位，包括后部座位，都應(yīng)有足夠的響度。（3）廳堂內(nèi)的聲能應(yīng)均勻地分布，聲音擴散充分。（4）短的延遲反射時間，使音樂廳具有親切感。（5）廳堂內(nèi)無回聲、長延遲反射聲、顫動回聲、聲聚焦、聲失真、聲影等缺陷；（6）允許噪聲指標為NR2530?；祉憰r間的確定混響時間的確定同一大廳適應(yīng)不同混響時間要求，一般采用3種方法：以一種功能為主，使這種功能在使用時達到良好的效果，而其他功能處于從屬地位；取一個折衷值，兼顧各種功能的使用要求，各種功能都不是理想的效果；采用可變混

3、響措施，通過改變混響時間的長短來保證各種功能達到使用要求。 第三種方法較為理想的，但設(shè)置可變吸聲結(jié)構(gòu)會增加工程的造價，施工管理及操作也比較復(fù)雜，而且許多實例表明，混響可調(diào)范圍有限，混響頻率特性很難達到理想效果。 經(jīng)商討，采用了第一種方法確定混響時間設(shè)計指標，著重保證在交響樂演出時具有良好的使用效果。 從演奏樂器方面講，交響樂中弦樂是主角，混響時間較長。因本音樂廳還考慮管風(fēng)琴演出，混響時間可更長一些。 從演奏樂曲方面講，對于古典主義音樂，混響時間建議為1.71.8秒，對于一般的交響樂團保留劇目，合適的中頻混響時間為1.82.0秒。對于激情或者傷感的現(xiàn)代音樂，中頻混響時間一般設(shè)計為1.71.8秒，

4、僅僅對于巴洛克時期的音樂，期望有一個低的混響時間約1.61.8秒，對室內(nèi)樂、民族樂一般可以取低一些。借鑒世界上成功的音樂廳的經(jīng)驗，音樂廳混響時間范圍是1.82.05秒。 綜合以上各個要素，考慮到中央音樂學(xué)院附中音樂廳屬中小型音樂廳，容積不大，選擇混響時間不宜過長，將設(shè)計最佳混響時間定為1.8秒（滿場中頻500Hz）。頻率特性曲線低頻有20%的提升，高頻曲線部分希望比較平直，或下降10%15%。 近次反射聲的利用近次反射聲的利用 建筑設(shè)計上采用窄的側(cè)墻，淺的挑臺及舞臺反射板提供早期側(cè)向反射聲，可以保證聲能較均勻地進行反射，演奏臺天花逐步升起，保證直達聲與一次反射聲的時差較短。 充分利用了這些短時

5、差的近次反射聲對保證觀眾廳聲場的均勻和提高前中部觀眾席的音質(zhì)有重要的作用 中央音樂學(xué)院音樂廳池座中部的脈沖聲響應(yīng)圖譜 體型設(shè)計（平面） 中央音樂學(xué)院附中音樂廳容量較小，屬中小型音樂廳 ，采用矩形比較合適，一來大廳寬為20米，環(huán)繞大廳后部布置一層挑臺，兩側(cè)設(shè)置一層逐次跌落的淺挑臺，其欄板為前傾式反射板，最窄處為15.4米，以上處理，均可為觀眾提供大量側(cè)向短延時反射，增加音色的豐滿度、有利于提高聽音的親切感和環(huán)繞感，使音樂音質(zhì)優(yōu)美；二來矩形平面結(jié)構(gòu)簡單，各工種配合容易，經(jīng)濟效果好；三是內(nèi)裝修限制少，便于做內(nèi)裝修，將聲學(xué)和美學(xué)很好的結(jié)合。 體型設(shè)計體型設(shè)計(剖面）剖面） 音樂廳建筑的橫、縱剖面設(shè)計首

6、先要考慮聲學(xué)因素，讓聲音得到充分擴散，使觀眾廳聲場均勻，提高音樂之音質(zhì)效果。 設(shè)計中重點照顧樓下前中部缺少前次反射聲或接受長時差反射聲的區(qū)域，避免產(chǎn)生盲點、回聲、聚焦、顫動回聲等聲學(xué)缺陷，以提高該區(qū)域音質(zhì)。 在古典“鞋盒式”音樂廳中，如阿姆斯特丹音樂廳、波士頓交響音樂廳、維也納金色大廳、柏林Konzerthaus音樂廳、萊比錫音樂廳和蘇黎士音樂廳，橫、縱剖面均為矩形，其聲擴散是利用側(cè)墻上的雕塑、柱子、壁龕、天花上的淺隔柵、不規(guī)則包廂等不規(guī)則突出物，混響充滿整個空間，使音樂柔美，動聽。 現(xiàn)代音樂廳一般追求簡潔的風(fēng)格，座椅追求舒適，一般用軟椅，吸聲較大，為了獲得良好的視覺條件，池座和樓座都起坡，起

7、坡有利于聽眾聽音，可以減少聲音掠過聽眾席的聲吸收，獲得足夠強的直達聲，這對自然聲音樂演奏的廳堂來說非常重要，因為沒有足夠的響度，就談不上音質(zhì)，現(xiàn)代音樂廳運用新材料、新工藝，但材料的反射與吸收系數(shù)與傳統(tǒng)的材料不一樣，制作手法上，從極盡工巧到強調(diào)空間效果，使現(xiàn)代矩形音樂廳已不是傳統(tǒng)“鞋盒式”音樂廳，在橫縱剖面設(shè)計中，不能完全模仿古典傳統(tǒng)的音樂廳，而要對各表面均進行精心設(shè)計，使現(xiàn)代音樂廳依然能獲得最佳的音質(zhì)。 體型設(shè)計（天花）體型設(shè)計（天花） 一般認為，提供早期反射最有效的表面是頂棚，頂棚的形狀和不規(guī)則面層，起到反射聲與擴散雙重作用，令聲音柔美動聽。如果演奏臺突出，頂棚很高，常需要在演奏臺上懸吊一些

8、反射板，其反射面積與地面面積之比一般較小，反射板的平均高度，如果距演奏臺不超過68m，將是有效果的。根據(jù)調(diào)查表明，小尺寸的構(gòu)件比大尺寸的構(gòu)件更可取，它可以擴散更大頻率范圍的聲波。 地面升起 為保證直達聲不受掠射吸收的影響，達到整個觀眾席，觀眾廳地面應(yīng)升起，池座前區(qū)升起較低，池座前三排每排升起10公分，中間8排每排升起20公分，后部6排每排升起30公分，樓座6排每排升起45公分，達到聽聞要求。 樓座的設(shè)計樓座的設(shè)計 音樂廳內(nèi)設(shè)置了樓座及包廂，可利用樓座側(cè)面和下表面向池座觀眾席提供早期側(cè)向反射聲。為了使挑臺下面觀眾得到良好的聽覺條件，對挑臺開口與樓座深度的比例控制在D/H=1，符合=2的要求，張開

9、角度大于450。 音樂廳樓座懸挑D與開口高度H 音樂廳橫剖面聲線分析(半場) 室內(nèi)裝修材料的選擇室內(nèi)裝修材料的選擇 該音樂廳以自然聲為主，需要混響聲彌補直達聲能的不足，并提高聲音的豐滿度?；祉憰r間定為滿場1.8秒(500Hz) 需要通過適當?shù)谋砻嫜b修處理并進行精心的計算。 音質(zhì)良好的音樂廳選擇材料應(yīng)選擇質(zhì)地密實厚重、剛度大的材料，以使聲音得到充分的反射。設(shè)計選材要平衡多方面因素，如材料頻率特性、耐火性、裝飾性、材料的供應(yīng)情況，建筑造價以及施工條件等等。為達到混響時間設(shè)計指標，根據(jù)各種材料混響頻率特性，調(diào)配了所需要的反射及擴散結(jié)構(gòu)的種類、材料及面積，根據(jù)初步混響計算，觀眾廳的裝修材料擬選為：w

10、天花鋁合金板條板吊頂，后粘貼20厚木板。在一般觀眾廳內(nèi)，天花對聲音的吸收是較多，尤其對低頻的共振吸收更為強烈，致使觀眾廳的低頻混響時間變短。為避免這種情況，選擇此天花，其吸聲系數(shù)低，反射性好，且裝飾效果也較好。 觀眾廳側(cè)墻觀眾廳側(cè)墻15mm厚石膏板外貼櫸木板，2m以下為花崗巖護墻上設(shè)淺浮雕，以減少低頻吸收，并有利于聲擴散。w 演奏臺側(cè)墻演奏臺側(cè)墻5cm厚木板。w 觀眾廳地面觀眾廳地面實貼木地面。w演奏臺地面演奏臺地面雙層木地面下設(shè)空腔，演奏臺地面常常使用厚木板下設(shè)空腔，這樣可以擴大固定于地板上的低音提琴和大提琴的聲音輻射，并可適當減弱打擊樂過響的聲音。w座椅座椅半硬質(zhì)木邊椅，椅背為成型木板，實

11、木扶手，半硬椅墊及靠背。減少聲吸收，尤其是低頻音。為了保證達到聲學(xué)要求，所選座椅必須經(jīng)過嚴格檢測。w演奏臺后墻演奏臺后墻3.5m以下是QRD木制擴散體，3.5m以上是5cm厚木板。w觀眾廳后墻觀眾廳后墻池座為QRD木制擴散體，樓座為1.5cm厚石膏板外貼櫸木。觀眾廳噪聲的防止 噪聲對語言和音樂的聽聞有很大的掩蔽作用，特別是低頻噪聲。對于聽音要求較高的大廳，必須做好噪聲控制，一般對音樂廳形成干擾的噪聲源主要有內(nèi)部（觀眾及空調(diào)機械噪聲）和外部環(huán)境噪聲（交通噪聲、社會噪聲）此外還有雨噪聲，因此設(shè)計中需采取有效的降噪措施。觀眾廳內(nèi)的本底噪聲也是音質(zhì)指標的一個重要部分。本設(shè)計噪聲指標為：在開空調(diào)時大廳的

12、背景噪聲小于NC-25或35dBA。 由于總體布局的限制，冷凍機房、水泵房、空調(diào)機房等設(shè)備機房大多設(shè)置在地下層，為了減小空調(diào)噪聲對大廳的影響，除了對空調(diào)管道系統(tǒng)進行消聲處理，如空調(diào)風(fēng)管系統(tǒng)設(shè)置足夠長度的消聲器；應(yīng)特別注意控制固體聲的傳遞，設(shè)計中除了選用低噪聲設(shè)備外，對空調(diào)冷凍、給排水機組應(yīng)采取隔振設(shè)計，設(shè)置減振器、減振墊；進出風(fēng)管、水管配接帆布及橡膠軟接管，此外機房內(nèi)平頂、墻面均做吸聲降噪處理。 觀眾廳正下方是車庫和形體訓(xùn)練房，為了避免噪聲對觀眾廳的影響，采用增加樓板厚度下面加輕質(zhì)復(fù)合隔聲吸聲吊頂；為了減弱城市環(huán)境噪聲對觀眾廳的影響，設(shè)置周圍廊，觀眾廳無直接暴露的外墻，并采用雙層圍護墻，厚度為190mm+90mm的空心砼砌塊墻，為加強屋面隔聲，也均適當