宋擁民，夏 媛，章奎生，楊志剛

（上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)（集團(tuán)）有限公司 章奎生聲學(xué)設(shè)計(jì)研究所，上海 200041）

1 引言

上海世博會(huì)作為在中國(guó)舉辦的首屆世博會(huì)，以“城市，讓生活更美好”為主題，共有超過(guò)240個(gè)國(guó)家或地區(qū)和國(guó) 際組織參展。章奎生聲學(xué)設(shè)計(jì)研究所承擔(dān)了其中11個(gè)項(xiàng)目的建聲設(shè)計(jì)。本文主要介紹美國(guó)國(guó)家館及委內(nèi)瑞拉玻利瓦爾共和國(guó)國(guó)家館的建聲設(shè)計(jì)。

2 美國(guó)館建聲設(shè)計(jì)

2.1 建筑概況

美國(guó)館位于世博園區(qū)浦東片區(qū)，占地約6 000 m2，總投資6 100萬(wàn)美元，屬于上海世博會(huì)大約40座外國(guó)自建館中規(guī)模最大的一座。美國(guó)館由上?？Ｔ唇ㄖO(shè)計(jì)有限公司承擔(dān)建筑設(shè)計(jì)，上海意可迅建筑裝飾設(shè)計(jì)工程有限公司承擔(dān)室內(nèi)設(shè)計(jì)，章奎生聲學(xué)設(shè)計(jì)研究所承擔(dān)聲學(xué)設(shè)計(jì)，上海寶冶建設(shè)有限公司與上海凱恩建筑裝飾藝術(shù)工程有限公司分別承擔(dān)土建及裝飾施工。

美國(guó)館外觀如一只展開(kāi)雙翅的雄鷹，歡迎遠(yuǎn)道而來(lái)的客人，如圖1、圖2所示。展館是未來(lái)美國(guó)城市的縮影，包括了清潔能源、綠色空間和屋頂花園等元素，通過(guò)多維模式和高科技手段，引領(lǐng)參觀者在四個(gè)獨(dú)特的展示空間中體驗(yàn)一次虛擬的美國(guó)之旅，講述那里堅(jiān)持不懈、創(chuàng)新以及社區(qū)建設(shè)的故事。

美國(guó)館共分兩層，一層主要有序廳、500座的主放映廳、500座的展前放映廳、500座的展后展廳等，二層主要有多功能廳等。圖3和圖4所示為美國(guó)館建筑平、剖面圖。

圖1 美國(guó)館外景實(shí)拍

圖2 美國(guó)館室外效果圖

2.2 音質(zhì)設(shè)計(jì)思想與技術(shù)指標(biāo)

進(jìn)入美國(guó)館，游客便徜徉于4個(gè)不同的展示空間——序廳、展前放映廳、主放映廳及展后展廳，在每個(gè)展示空間，都有長(zhǎng)約8分鐘的影片展示。因此，美國(guó)館的4個(gè)展廳均以電影放映為主。對(duì)于以電影放映為主的廳堂，確保語(yǔ)言清晰應(yīng)該成為音質(zhì)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。而語(yǔ)言清晰度與混響時(shí)間及信噪比密切相關(guān)，因此，音質(zhì)設(shè)計(jì)將以混響時(shí)間及背景噪聲級(jí)為最主要的技術(shù)指標(biāo)。在美國(guó)館內(nèi)，最重要的場(chǎng)館為主放映廳和展前放映廳，美國(guó)館最精彩的影片《花園》就在主放映廳展示。所以，在此將主要介紹美國(guó)館展前放映廳與主放映廳的建聲設(shè)計(jì)。

圖3 美國(guó)館一層平面圖

圖4 美國(guó)館剖面圖

依據(jù)美國(guó)館展前放映廳與主放映廳的規(guī)模和容積，并參考相關(guān)規(guī)范確定展前放映廳滿(mǎn)場(chǎng)中頻（500 Hz ~1 000 Hz）混響時(shí)間RT=0.70 s±0.10 s，主放映廳滿(mǎn)場(chǎng)中頻混響時(shí)間RT=0.80 s±0.10 s，其他頻帶滿(mǎn)場(chǎng)混響時(shí)間相對(duì)于500 Hz ～1 000 Hz的比值如表1所示。

影響展前放映廳與主放映廳語(yǔ)言清晰度的另一個(gè)重要因素是信噪比，考慮到展前放映廳與主放映廳在使用過(guò)程中配置有擴(kuò)聲裝置，其聲源信號(hào)的聲級(jí)可以調(diào)節(jié)，因此，只要對(duì)展前放映廳與主放映廳背景噪聲級(jí)進(jìn)行控制，就可以基本確保廳內(nèi)有比較高的信噪比。參考相關(guān)規(guī)范，設(shè)計(jì)確定空調(diào)運(yùn)行時(shí)展前放映廳與主放映廳內(nèi)最大允許噪聲級(jí)不超過(guò)NR-35噪聲評(píng)價(jià)曲線。

2.3 技術(shù)措施與方法

為了使建成后的展前放映廳與主放映廳具有較高的語(yǔ)言清晰度，音質(zhì)設(shè)計(jì)中需要對(duì)觀眾廳進(jìn)行吸聲和噪聲與振動(dòng)控制設(shè)計(jì)?？茖W(xué)的吸聲設(shè)計(jì)可以確保觀眾廳有最佳的混響特性，而合理的噪聲與振動(dòng)控制措施則可以將觀眾廳的噪聲干擾降低到最低程度。

由于建聲參與時(shí)，土建設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，且室內(nèi)設(shè)計(jì)也到了施工圖設(shè)計(jì)階段。由土建及室內(nèi)設(shè)計(jì)確定的展前放映廳與主放映廳的每座容積分別為8.8 m3/座和24.4 m3/座，遠(yuǎn)高于相關(guān)規(guī)范的推薦值。因此，需要在展前放映廳與主放映廳的墻面及頂面進(jìn)行大面積的吸聲處理。對(duì)于展前放映廳投影幕布背后墻面及正對(duì)墻面（即觀眾廳后墻）全部選用全頻帶吸聲優(yōu)良的軟包裝飾，施工中選用了50 mm厚阻燃裝飾吸聲板后空100 mm空腔的吸聲構(gòu)造。3 m以下側(cè)墻面（除防火隔聲門(mén)外）也采用50 mm厚阻燃裝飾吸聲板后空100 mm空腔的吸聲構(gòu)造，而3 m以上側(cè)墻面則選用低頻吸聲特性?xún)?yōu)良的木絲板后空100 mm空腔的構(gòu)造。由于主放映廳屋面網(wǎng)架下方的整個(gè)側(cè)墻面全部采用50 mm厚阻燃裝飾吸聲板后空100 mm空腔的吸聲構(gòu)造，而在屋面之下再無(wú)聲學(xué)吊頂，這導(dǎo)致主放映廳的單座容積高達(dá)推薦值的5倍。為此，從控制廳內(nèi)混響的角度出發(fā)，在主放映廳墻面及屋面均進(jìn)行吸聲處理。墻面上選擇50 mm厚阻燃裝飾吸聲板后空100 mm空腔的吸聲構(gòu)造，同時(shí)，在頂面輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的下表面噴涂25 mm厚100 kg/m3的AAT吸聲噴涂材料。

表1 展前放映廳與主放映廳各頻率混響時(shí)間相對(duì)于500 Hz～1 000 Hz的比值

為保證展前放映廳與主放映廳內(nèi)的噪聲不超過(guò)NR-35噪聲評(píng)價(jià)曲線, 在展前放映廳與主放映廳的墻面采用雙墻中空結(jié)構(gòu)，參照業(yè)主的特別要求，兩層墻體的隔聲量達(dá)到65 dB，同時(shí)展廳進(jìn)出口采用聲閘的設(shè)計(jì)，且兩扇門(mén)選用隔聲量不小于45 dB的電動(dòng)移門(mén)，可以滿(mǎn)足室內(nèi)背景噪聲級(jí)的要求。

在美國(guó)館內(nèi)，對(duì)展前放映廳及主放映廳造成噪聲干擾的噪聲源主要為屋頂暖通設(shè)備機(jī)組及廳內(nèi)虹吸式雨水管。在選用低噪聲設(shè)備的基礎(chǔ)上對(duì)設(shè)備機(jī)組做好減振隔聲處理，而對(duì)暖通系統(tǒng)進(jìn)行合理的消聲減振及風(fēng)速控制，同時(shí)，對(duì)虹吸式雨水管進(jìn)行隔聲減振包扎后，可以將噪聲控制在允許范圍內(nèi)。采取上述綜合措施后將噪聲對(duì)觀眾廳的影響降到最低。

2.4 音質(zhì)效果評(píng)價(jià)

2010年9月18日，部分聲學(xué)專(zhuān)家應(yīng)邀參觀美國(guó)館。他們對(duì)美國(guó)館音質(zhì)效果的評(píng)價(jià)較高，肯定了展前放映廳及主放映廳的音質(zhì)效果，認(rèn)為聽(tīng)音清晰度高，能夠真實(shí)還原影片的聲音效果，尤其是主放映廳，影片《花園》不僅僅是一場(chǎng)視覺(jué)盛宴，其逼真的音效更給人聽(tīng)感上的震撼。專(zhuān)家們的評(píng)價(jià)顯示美國(guó)館的建聲設(shè)計(jì)是很成功的。

3 委內(nèi)瑞拉館音質(zhì)設(shè)計(jì)

委內(nèi)瑞拉玻利瓦爾共和國(guó)國(guó)家館為世博會(huì)臨時(shí)展覽館，高度18.05 m，設(shè)有展覽空間、劇場(chǎng)及貴賓接待。本項(xiàng)目基地用地面積為3 000 m2，總建筑面積為2 502 m2，該館演繹主題為“美好的生活創(chuàng)造美好的城市”。

3.1 劇場(chǎng)建筑概況

館內(nèi)劇場(chǎng)的功能設(shè)計(jì)主要用于音樂(lè)演出，兼顧播放宣傳片等。劇場(chǎng)容座為234人，平面呈扇形，舞臺(tái)前寬約12.8 m，后寬約6.2 m，深約11.4 m；舞臺(tái)面比觀眾區(qū)第一排地面高0.6 m；舞臺(tái)后墻至觀眾區(qū)后墻水平距離約23.4 m；觀眾廳最大寬約25.8 m；觀眾席池座為全臺(tái)階形式，共12排，前后高差（總起坡）為3.3 m，平均起坡為0.3 m；觀眾席池座末排的視點(diǎn)俯角為16°；觀眾席樓座形式較為特殊，為局部的臺(tái)階式樓座，共6排，平均起坡為0.6 m。劇場(chǎng)一層和二層平面圖、剖面圖見(jiàn)圖5和圖6。

3.2 聲學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)

依據(jù)劇場(chǎng)多功能使用的要求，結(jié)合劇場(chǎng)規(guī)模并參照相關(guān)規(guī)范，確定劇場(chǎng)在不同使用功能下的中頻滿(mǎn)場(chǎng)混響時(shí)間如表2所示。

作為劇場(chǎng)，演出時(shí)希望觀眾廳不同位置的聽(tīng)聞環(huán)境相差不大，為此，音質(zhì)設(shè)計(jì)中將采取一定的技術(shù)措施以確保觀眾廳內(nèi)聲場(chǎng)分布盡量均勻，考慮到劇場(chǎng)規(guī)模不大，僅236座，因此，確定劇場(chǎng)全場(chǎng)聲場(chǎng)不均勻度不超過(guò)±3 dB。

考慮該館為臨時(shí)性建筑，因此，劇場(chǎng)的本底噪聲確定為不超過(guò)NR-35噪聲評(píng)價(jià)曲線，這相當(dāng)于丙等劇院的噪聲要求。

3.3 吸聲與擴(kuò)散設(shè)計(jì)

劇場(chǎng)的單座容積達(dá)到19.3 m3/座，明顯較常規(guī)值偏大。因此，需要在劇場(chǎng)表面布置足夠的吸聲量。同時(shí)，為確保劇場(chǎng)觀眾廳內(nèi)的聲場(chǎng)均勻，要求在側(cè)墻及頂面布置一定面積的硬反射材料，使劇場(chǎng)有豐富的來(lái)自側(cè)向及頂部的反射聲。為此，在劇場(chǎng)后墻面設(shè)計(jì)強(qiáng)吸聲材料，施工中選用實(shí)貼25 mm厚織物軟包吸聲板的處理，一方面可以滿(mǎn)足混響控制的要求，另一方面也可以避免觀眾廳后墻反射聲導(dǎo)致的回聲缺陷。同時(shí)，在劇場(chǎng)側(cè)墻面采用實(shí)貼方式進(jìn)行木裝修處理，而墻面木裝修的表面進(jìn)行聲擴(kuò)散處理。在墻面造型結(jié)合室內(nèi)設(shè)計(jì)表面肌理，建造尺度較小的凹凸起伏（起伏尺寸為10 mm～50 mm），這些小尺寸的造型對(duì)于聲音的“微擴(kuò)散”是非常有效的。圖7為劇場(chǎng)室內(nèi)效果圖。

表2 劇場(chǎng)不同使用功能下的混響時(shí)間

圖5 委內(nèi)瑞拉國(guó)家館劇場(chǎng)平面圖

圖6 委內(nèi)瑞拉國(guó)家館劇場(chǎng)剖面圖

圖7 為劇場(chǎng)室內(nèi)效果圖

圖8 百葉簾構(gòu)造示意圖

3.4 可調(diào)混響設(shè)計(jì)

由于劇場(chǎng)的多功能廳使用需求，劇場(chǎng)內(nèi)混響時(shí)間要求從1.0 s變化至1.7 s，混響變化范圍約0.7 s，因此，需要對(duì)劇場(chǎng)進(jìn)行特殊的可調(diào)混響設(shè)計(jì)。由于劇場(chǎng)鄰室外的墻面近一半是玻璃幕墻，為此，墻面前均增設(shè)吸聲可調(diào)的百葉簾，該百葉簾一面是吸聲面，一面是反射面。圖8所示為吸聲可調(diào)百葉簾構(gòu)造圖。

4 結(jié)語(yǔ)

在上海世博會(huì)184天的展示期間，美國(guó)館和委內(nèi)瑞拉館分別接待約700萬(wàn)和200萬(wàn)游客，而這些游客中不乏眾多專(zhuān)業(yè)人員。這些專(zhuān)業(yè)人員大多給予了美國(guó)館與委內(nèi)瑞拉館較高的評(píng)價(jià)，尤其是給予美國(guó)館的評(píng)價(jià)更高。這些專(zhuān)業(yè)的評(píng)價(jià)也佐證了經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)建聲設(shè)計(jì)的美國(guó)館和委內(nèi)瑞拉館是成功的。

［1］ GB/T50356-2005 劇場(chǎng)、電影院和多用途廳堂建筑音質(zhì)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]

［2］ GBJ118-88 民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范[S]

［3］ JGJ 57—2000 劇場(chǎng)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范[S]