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定西市文化艺术中心大剧院的声学设计

来源:中国测试 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-02-04
作者:网站采编
关键词:
摘要:1 工程概述 定西市位于甘肃省中部,通称“陇中”,是古代丝绸之路和新欧亚大陆桥的必经之地。定西市文化艺术中心位于新城区行政内环南、北路之间,西靠行政中心综合办公楼,东

1 工程概述 定西市位于甘肃省中部,通称“陇中”,是古代丝绸之路和新欧亚大陆桥的必经之地。定西市文化艺术中心位于新城区行政内环南、北路之间,西靠行政中心综合办公楼,东临新城大道,南与定西市展览馆相呼应(见图1),功能性质是以剧院、文化馆、图书馆、美术馆为载体的群众性文化艺术活动中心。 文化艺术中心原创设计为打开的钢琴造型(见图2),建筑面积23 191 m2,包括可容纳1 142人(池座869;楼座273)的大剧院、容纳300人的多功能厅、藏书量10万册的图书馆,概算总投资1.24亿元。其主体高度19.35 m,地上四层,设有半地下室。地上一层为剧场、多功能厅和书库;二至四层设有开架阅览室和电子阅览室,可供816人同时阅读;半地下室设有车库和升降舞台安装台仓。 笔者主要介绍定西市文化艺术中心大剧院的声学设计。 图1 定西市文化艺术中心总体效果图 图2 定西市文化艺术中心外观优化效果图 2 大剧院建筑概况 定西市文化艺术中心大剧院的观众厅尺寸长28.3 m,宽31 m,平均高约15.4 m;舞台开口为17.2 m×9 m,舞台面高度为0.93 m,舞台标高为1.000 m(见图3和图4)。池座观众席为全台阶形式,共20排,第一排标高为0.190 m,最后一排标高为2.830 m,前后高差(总起坡)为2.640 m,平均起坡为0.14 m;末排视角5.5°(见图5)。楼座共6排,第一排标高为6.520 m,最后一排标高为8.145 m,前后高差(总起坡)为1.625 m,平均起坡为0.325 m;末排视角15°(见图6)。楼座末排到达视点最远视距约3 1.6 m。池座前两排为贵宾位置,座椅间距和排距为580 mm×1 100 mm;其余座椅间距和排距为580 mm×900 mm。 观众席前部设升降乐池,开口尺寸约为最长19 m,最宽4.4 m。舞台包括主舞台和侧舞台,主舞台尺寸长18 m,深20.7 m,高26 m(到栅顶);侧舞台尺寸长12 m,深20.7 m,高17.9 m(建筑层高);主舞台栅顶三层天桥标高分别为:13.300 m、18.900 m及22.800 m。 台口两侧观众厅内设置两道耳光(见图7);天花设两道面光天桥(见图8);剧场主扬声器设于台口前部天花内,为暗藏式。 3 大剧院的主要功能和建声设计指标 3.1 主要功能 大剧院主要供演出大型歌剧、舞剧(含芭蕾舞剧),兼顾大型会议、音乐会及综艺晚会的演出,具有优良的观演条件,为演出提供齐全的功能,以扩声系统为主要声源。 3.2 主要建筑声学技术指标 (1)中频满场混响时间RT:1.25 s~1.45 s (2)混响时间频率特性见表1(相对于中频500 Hz~1 000 Hz的比值) (3)背景噪声:≤NR-35 噪声评价曲线(4)每座容积:7 m3/人~9 m3/人 图3 大剧院正面照片 图4 大剧院侧面照片 图5 大剧院池座平面图 图6 大剧院楼座平面图 图7 大剧院观众厅剖面图 图8 大剧院天花平面图 表1 混响时间频率特性 4 大剧院观众厅的体型调整 4.1 舞台墙体的调整 大剧院观众厅的原建筑图纸中,台口侧墙处为简单的折线,经过声线分析,发现观众厅前部和中部(红色波浪线包围区域)缺乏由侧墙传来的第一次反射声(见图9)。声学设计中对剧场台口形状进行调整,将台口从原来的简单折线改为由两段弧线组成的渐变弧线(见图10),其中两段弧线分别标为A段弧和B段弧。A段弧线可以用于放置音频和视频设备,B段弧线主要用于控制一次反射声分布。 图10为墙体调整后的声线分析结果,可以发现调整后的反射声线更均匀地分布于观众区,无遗漏区域,并且反射声到达观众区的声程更短。这有利于缩短直达声和第一次反射声之间的时间间隙,对于观众的听觉感受是有利的。 图9 原设计观众厅建筑平面声线分析图 图10 墙体调整后观众厅建筑平面声线分析图 图11 观众厅内设计方案平面声线分析图 图12 观众厅内设计方案剖面声线分析图 图13 观众厅声学设计调整后的平面图 图14 观众厅声学设计调整后的剖面图 4.2 观众厅的改进 由于建筑已经建设完成,台口的墙体不能改动。根据室内设计方案的平面声线分析,②号弧线(见图11)对反射声有一定的改善,但是还不够;③号折线方向不对,反射声都反到侧边观众席了。根据室内设计方案的剖面声线分析,声线反射基本合理,B段和F段弧线(见图12)声反射的方向不对,建议调整。 声学设计在尽量保持原室内设计风格的前提下,针对上述分析出现的问题进行适当调整,如图13和图14所示。在保证台口显示屏尺寸前提下增加了一段弧线④,使声能尽量反射到中间观众区。③号折线方向进行了调整使反射声向中间反射。最终的室内设计施工图见图3~图6,基本按照声学设计要求进行了调整。 5 大剧院观众厅表面装修用材的声学设计要求 根据音质计算结果,确定了观众厅各界面的声学装修材料、配置及构造,具体要求如下。 (1)观众厅内地坪及走道 剧院的观众厅内地坪用料为木地板,龙骨间隙填实,以避免地板共振吸收低频。 (2)侧墙面 观众厅墙面选用GRG板,装修材料的面密度为40 kg/m2,表面做微扩散处理(见图15)。 (3)后墙面 观众厅后墙面选用穿孔GRG板(穿孔率约20%,板后贴无纺布),空腔内填充40 mm厚48 kg/m3离心玻璃棉(外包玻璃丝布)(见图16)。 (4)天花 声学设计要求天花采用反射材料,室内设计采用面密度为40 kg/m2的GRG板(见图17)。 (5)舞台墙面 由于舞台包括1个主舞台、2个侧舞台,空间体积比较大。为了避免舞台空间与观众厅空间之间因耦合空间而产生的不利影响,声学设计要求舞台空间内的混响时间应基本接近观众厅的混响时间。声学设计要求在舞台(包括主舞台、侧舞台)一层天桥以下墙面做吸声处理(见图18)。 具体做法为:3 m以下墙面采用25 mm厚防撞木丝吸声板(刷黑色水性涂料)+75系列轻钢龙骨(内填50 mm厚48 kg/m3离心玻璃棉板,外包玻璃丝布)+原有粉刷墙体;3 m以上墙面采用6 mm厚穿孔KT板,穿孔率20%(刷黑色水性涂料)+75系列轻钢龙骨(内填50 mm厚48 kg/m3离心玻璃棉板,外包玻璃丝布)+原有粉刷墙体。 6 竣工后的建声测试结果和评价 6.1 主要建声参量测试结果 华东建筑设计研究院有限公司声学及剧院专项设计研究所于2016年5月9日对新建成的定西市文化艺术中心大剧院进行了空场建声测试工作。 测试的仪器和软件为丹麦B&K 7 8 4 1——DIRAC Room Acoustics Software建声测试分析软件、丹麦B&K 2250B声学频谱分析仪、德国SENNHEISER MKH800无线测试传声器(可调指向性)、德国SENNHEISER SKP500无线发射系统、德国SENNHEISER EW500无线接收系统、丹麦B&K 4292L无指向球面声源、丹麦B&K 2734测试功率放大器等。 主要建声测试结果见表2。 6.2 主要建声测试结果分析 对剧院进行声学设计时首先要确定的就是声学技术指标,确定声学技术指标国内可参照的只有JGJ57-2000《剧场建筑设计规范》,其中只对混响时间及其频率特性、背景噪声、每座容积有明确规定。 图15 观众厅侧墙面微扩散造型图 表2 大剧院声学参量的空场测试结果 图16 观众厅后墙面GRG穿孔板 图17 观众厅天花造型图 图18 舞台墙面吸声处理图 为全面了解大剧院的声学特性,参照世界著名声学家白瑞纳克写的《音乐厅和歌剧院》声学参量建议值进行比较分析,大剧院的声学参量测试结果汇总表见表3。 表3 大剧院声学参量的空场测试结果与优选范围对比分析表注:RTmid为中频500 Hz、1 kHz两个倍频带的T30平均值;EDTmid为中频500 Hz、1 kHz两个倍频带的EDT平均值;C80,3为500 Hz、1 kHz、2 kHz三个倍频带的C80平均值;Gmid为中频500 Hz、1 kHz两个倍频带的G平均值;G125为125 Hz的G值;LFE4为125 Hz、250 Hz、500 Hz、1 kHz四个倍频带的0 ms~80 msLF平均值;(1-IACCE3)为500 Hz、1 kHz、2 kHz三个倍频带的0 ms~80 ms(1-IACCE)平均值。? 图19 空洞内无纺布喷满油漆 图20 舞台上设置会议桌和LED屏 测试结果分析: 由于考虑到会议功能,业主要求满足开会时语言清晰度要求,因此混响时间调整为1.25 s~1.45 s,且以扩声系统为主,自然声为辅。因此实测声学参量与歌剧院的优选范围有一定差别是正常的。 实测空场中频混响时间为1.65 s,根据实践经验,满场混响时间约为1.5 s,略长于要求的1.25 s~1.45 s。原因主要是装修施工单位在为GRG表面喷涂油漆或涂料时把空洞内透声无纺布也进行了全部的喷涂,见图19,结果无纺布透声效果变差,直接影响了空腔内吸声棉的吸声效果。因此声学设计已要求把孔后被油漆封堵的布捅开,再往孔洞里塞颜色相近和孔径尺寸一样的海绵,这样既不影响装饰效果,又能满足声学要求。预计改进后中频满场混响时间将为1.4 s左右,符合声学设计要求。 亲切感ITDG为26 ms,但是从建筑图纸分析应该为35 ms左右,可能是舞台上来自会议桌的反射声所致。 舞台上天幕的后面设有LED屏,这样来自LED屏(见图20)的反射声会提高观众席的声场力度,这也就是响度和低音力度偏大的缘故。 2013年,国家主席习近平在哈萨克斯坦纳扎尔巴耶夫大学作重要演讲,提出共同建设“丝绸之路经济带”的战略构想。“丝绸之路经济带”是在“古丝绸之路”概念基础上形成的一个新的经济发展区域,包括西北五省区(陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆)和西南四省区市(重庆、四川、云南、广西)。定西市是古代丝绸之路和新欧亚大陆桥的必经之地,定西市文化艺术中心的建成必将提高“丝绸之路经济带”沿线城市人民的文化素质,丰富“丝绸之路经济带”沿途的文化氛围,真正打造出向西开放的战略平台。 1 工程概述 定西市位于甘肃省中部,通称“陇中”,是古代丝绸之路和新欧亚大陆桥的必经之地。定西市文化艺术中心位于新城区行政内环南、北路之间,西靠行政中心综合办公楼,东临新城大道,南与定西市展览馆相呼应(见图1),功能性质是以剧院、文化馆、图书馆、美术馆为载体的群众性文化艺术活动中心。 文化艺术中心原创设计为打开的钢琴造型(见图2),建筑面积23 191 m2,包括可容纳1 142人(池座869;楼座273)的大剧院、容纳300人的多功能厅、藏书量10万册的图书馆,概算总投资1.24亿元。其主体高度19.35 m,地上四层,设有半地下室。地上一层为剧场、多功能厅和书库;二至四层设有开架阅览室和电子阅览室,可供816人同时阅读;半地下室设有车库和升降舞台安装台仓。 笔者主要介绍定西市文化艺术中心大剧院的声学设计。 图1 定西市文化艺术中心总体效果图 图2 定西市文化艺术中心外观优化效果图 2 大剧院建筑概况 定西市文化艺术中心大剧院的观众厅尺寸长28.3 m,宽31 m,平均高约15.4 m;舞台开口为17.2 m×9 m,舞台面高度为0.93 m,舞台标高为1.000 m(见图3和图4)。池座观众席为全台阶形式,共20排,第一排标高为0.190 m,最后一排标高为2.830 m,前后高差(总起坡)为2.640 m,平均起坡为0.14 m;末排视角5.5°(见图5)。楼座共6排,第一排标高为6.520 m,最后一排标高为8.145 m,前后高差(总起坡)为1.625 m,平均起坡为0.325 m;末排视角15°(见图6)。楼座末排到达视点最远视距约3 1.6 m。池座前两排为贵宾位置,座椅间距和排距为580 mm×1 100 mm;其余座椅间距和排距为580 mm×900 mm。 观众席前部设升降乐池,开口尺寸约为最长19 m,最宽4.4 m。舞台包括主舞台和侧舞台,主舞台尺寸长18 m,深20.7 m,高26 m(到栅顶);侧舞台尺寸长12 m,深20.7 m,高17.9 m(建筑层高);主舞台栅顶三层天桥标高分别为:13.300 m、18.900 m及22.800 m。 台口两侧观众厅内设置两道耳光(见图7);天花设两道面光天桥(见图8);剧场主扬声器设于台口前部天花内,为暗藏式。 3 大剧院的主要功能和建声设计指标 3.1 主要功能 大剧院主要供演出大型歌剧、舞剧(含芭蕾舞剧),兼顾大型会议、音乐会及综艺晚会的演出,具有优良的观演条件,为演出提供齐全的功能,以扩声系统为主要声源。 3.2 主要建筑声学技术指标 (1)中频满场混响时间RT:1.25 s~1.45 s (2)混响时间频率特性见表1(相对于中频500 Hz~1 000 Hz的比值) (3)背景噪声:≤NR-35 噪声评价曲线(4)每座容积:7 m3/人~9 m3/人 图3 大剧院正面照片 图4 大剧院侧面照片 图5 大剧院池座平面图 图6 大剧院楼座平面图 图7 大剧院观众厅剖面图 图8 大剧院天花平面图 表1 混响时间频率特性 4 大剧院观众厅的体型调整 4.1 舞台墙体的调整 大剧院观众厅的原建筑图纸中,台口侧墙处为简单的折线,经过声线分析,发现观众厅前部和中部(红色波浪线包围区域)缺乏由侧墙传来的第一次反射声(见图9)。声学设计中对剧场台口形状进行调整,将台口从原来的简单折线改为由两段弧线组成的渐变弧线(见图10),其中两段弧线分别标为A段弧和B段弧。A段弧线可以用于放置音频和视频设备,B段弧线主要用于控制一次反射声分布。 图10为墙体调整后的声线分析结果,可以发现调整后的反射声线更均匀地分布于观众区,无遗漏区域,并且反射声到达观众区的声程更短。这有利于缩短直达声和第一次反射声之间的时间间隙,对于观众的听觉感受是有利的。 图9 原设计观众厅建筑平面声线分析图 图10 墙体调整后观众厅建筑平面声线分析图 图11 观众厅内设计方案平面声线分析图 图12 观众厅内设计方案剖面声线分析图 图13 观众厅声学设计调整后的平面图 图14 观众厅声学设计调整后的剖面图 4.2 观众厅的改进 由于建筑已经建设完成,台口的墙体不能改动。根据室内设计方案的平面声线分析,②号弧线(见图11)对反射声有一定的改善,但是还不够;③号折线方向不对,反射声都反到侧边观众席了。根据室内设计方案的剖面声线分析,声线反射基本合理,B段和F段弧线(见图12)声反射的方向不对,建议调整。 声学设计在尽量保持原室内设计风格的前提下,针对上述分析出现的问题进行适当调整,如图13和图14所示。在保证台口显示屏尺寸前提下增加了一段弧线④,使声能尽量反射到中间观众区。③号折线方向进行了调整使反射声向中间反射。最终的室内设计施工图见图3~图6,基本按照声学设计要求进行了调整。 5 大剧院观众厅表面装修用材的声学设计要求 根据音质计算结果,确定了观众厅各界面的声学装修材料、配置及构造,具体要求如下。 (1)观众厅内地坪及走道 剧院的观众厅内地坪用料为木地板,龙骨间隙填实,以避免地板共振吸收低频。 (2)侧墙面 观众厅墙面选用GRG板,装修材料的面密度为40 kg/m2,表面做微扩散处理(见图15)。 (3)后墙面 观众厅后墙面选用穿孔GRG板(穿孔率约20%,板后贴无纺布),空腔内填充40 mm厚48 kg/m3离心玻璃棉(外包玻璃丝布)(见图16)。 (4)天花 声学设计要求天花采用反射材料,室内设计采用面密度为40 kg/m2的GRG板(见图17)。 (5)舞台墙面 由于舞台包括1个主舞台、2个侧舞台,空间体积比较大。为了避免舞台空间与观众厅空间之间因耦合空间而产生的不利影响,声学设计要求舞台空间内的混响时间应基本接近观众厅的混响时间。声学设计要求在舞台(包括主舞台、侧舞台)一层天桥以下墙面做吸声处理(见图18)。 具体做法为:3 m以下墙面采用25 mm厚防撞木丝吸声板(刷黑色水性涂料)+75系列轻钢龙骨(内填50 mm厚48 kg/m3离心玻璃棉板,外包玻璃丝布)+原有粉刷墙体;3 m以上墙面采用6 mm厚穿孔KT板,穿孔率20%(刷黑色水性涂料)+75系列轻钢龙骨(内填50 mm厚48 kg/m3离心玻璃棉板,外包玻璃丝布)+原有粉刷墙体。 6 竣工后的建声测试结果和评价 6.1 主要建声参量测试结果 华东建筑设计研究院有限公司声学及剧院专项设计研究所于2016年5月9日对新建成的定西市文化艺术中心大剧院进行了空场建声测试工作。 测试的仪器和软件为丹麦B&K 7 8 4 1——DIRAC Room Acoustics Software建声测试分析软件、丹麦B&K 2250B声学频谱分析仪、德国SENNHEISER MKH800无线测试传声器(可调指向性)、德国SENNHEISER SKP500无线发射系统、德国SENNHEISER EW500无线接收系统、丹麦B&K 4292L无指向球面声源、丹麦B&K 2734测试功率放大器等。 主要建声测试结果见表2。 6.2 主要建声测试结果分析 对剧院进行声学设计时首先要确定的就是声学技术指标,确定声学技术指标国内可参照的只有JGJ57-2000《剧场建筑设计规范》,其中只对混响时间及其频率特性、背景噪声、每座容积有明确规定。 图15 观众厅侧墙面微扩散造型图 表2 大剧院声学参量的空场测试结果 图16 观众厅后墙面GRG穿孔板 图17 观众厅天花造型图 图18 舞台墙面吸声处理图 为全面了解大剧院的声学特性,参照世界著名声学家白瑞纳克写的《音乐厅和歌剧院》声学参量建议值进行比较分析,大剧院的声学参量测试结果汇总表见表3。 表3 大剧院声学参量的空场测试结果与优选范围对比分析表注:RTmid为中频500 Hz、1 kHz两个倍频带的T30平均值;EDTmid为中频500 Hz、1 kHz两个倍频带的EDT平均值;C80,3为500 Hz、1 kHz、2 kHz三个倍频带的C80平均值;Gmid为中频500 Hz、1 kHz两个倍频带的G平均值;G125为125 Hz的G值;LFE4为125 Hz、250 Hz、500 Hz、1 kHz四个倍频带的0 ms~80 msLF平均值;(1-IACCE3)为500 Hz、1 kHz、2 kHz三个倍频带的0 ms~80 ms(1-IACCE)平均值。? 图19 空洞内无纺布喷满油漆 图20 舞台上设置会议桌和LED屏 测试结果分析: 由于考虑到会议功能,业主要求满足开会时语言清晰度要求,因此混响时间调整为1.25 s~1.45 s,且以扩声系统为主,自然声为辅。因此实测声学参量与歌剧院的优选范围有一定差别是正常的。 实测空场中频混响时间为1.65 s,根据实践经验,满场混响时间约为1.5 s,略长于要求的1.25 s~1.45 s。原因主要是装修施工单位在为GRG表面喷涂油漆或涂料时把空洞内透声无纺布也进行了全部的喷涂,见图19,结果无纺布透声效果变差,直接影响了空腔内吸声棉的吸声效果。因此声学设计已要求把孔后被油漆封堵的布捅开,再往孔洞里塞颜色相近和孔径尺寸一样的海绵,这样既不影响装饰效果,又能满足声学要求。预计改进后中频满场混响时间将为1.4 s左右,符合声学设计要求。 亲切感ITDG为26 ms,但是从建筑图纸分析应该为35 ms左右,可能是舞台上来自会议桌的反射声所致。 舞台上天幕的后面设有LED屏,这样来自LED屏(见图20)的反射声会提高观众席的声场力度,这也就是响度和低音力度偏大的缘故。 2013年,国家主席习近平在哈萨克斯坦纳扎尔巴耶夫大学作重要演讲,提出共同建设“丝绸之路经济带”的战略构想。“丝绸之路经济带”是在“古丝绸之路”概念基础上形成的一个新的经济发展区域,包括西北五省区(陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆)和西南四省区市(重庆、四川、云南、广西)。定西市是古代丝绸之路和新欧亚大陆桥的必经之地,定西市文化艺术中心的建成必将提高“丝绸之路经济带”沿线城市人民的文化素质,丰富“丝绸之路经济带”沿途的文化氛围,真正打造出向西开放的战略平台。

文章来源:《中国测试》 网址: http://www.zgcszzs.cn/qikandaodu/2021/0204/510.html



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