世博中心大会堂建声设计

宋拥民，章奎生

（上海现代建筑设计（集团）有限公司 章奎生声学设计研究所，上海 200041）

1 引言

世博中心是上海世博会永久性建筑之一，也是上海市未来“两会”专用场地。其基地位于紧邻黄浦江的浦东滨江绿洲内，北接世博公园及黄浦江岸，南邻浦明路及世博核心园区，东起世博轴，西望世博公园及卢浦大桥。基地东西长约530 m，南北宽约140 m，总用地面积6.65公顷。世博中心总建筑面积141 990 m2，地上建筑面积为99 990 m2，地下建筑面积为42 000 m2，建筑总高度为39.5 m。世博中心立足“功能完善、形态庄重、节能环保”的设计原则，成为世博园内惟一按照中国绿色建筑设计最高标准三星级和美国LEED金奖双重控制执行的绿色建筑。世博中心内设2 600人大会堂（红厅）、600人政务厅（蓝厅）、4 000人多功能厅（银厅）、3 000人宴会厅（金厅）、大堂（绿厅）及100多间中小会议室和贵宾接待室。图1和图2所示分别为世博中心功能布局及剖面布局图。

图1 世博中心功能布局图

图2 世博中心剖面布局图

大会堂位于世博中心首层，功能以两会等大型会议为主，兼顾大型综艺演出。观众厅建筑平面为长扇形，侧墙展斜角为15°。观众厅长42 m，后宽50 m，前宽约39 m，最高处22 m，观众厅地面面积近2 900 m2，主席台台口宽39 m，进深约20 m，地面至栅顶高度32 m。当其作大会堂使用时，主席台顶部采用可移动吊顶，使之与观众厅成为一个顶高相近的大空间；当其作综艺演出场所使用时，舞台顶部吊顶可移动叠起形成台框式台口大梁并使舞台高度直达栅顶底部。图3为大会堂池座平面图，图4为大会堂剖面图。

2 建声设计重点及难点

大会堂作为世博中心最重要的厅堂，在音质设计上以确保会议时的语言清晰度为主，兼顾演出时的音质效果，功能上以两会等大型会议为主，兼顾大型综艺演出，音质设计以。因此，确保大会堂室内具有合适的混响时间以及足够低的本底噪声成为音质设计的重点，据此，参照相关规范可以确定大会堂主要建声设计技术指标如表1所示。

对于单座容积约为常规值5倍左右的厅堂，要控制相对较短的混响时间需要采用大面积吸声处理，但作为综艺演出厅堂，又需要保证演出时听众对声音的一些主观感受，如空间环绕感，侧向反射以及温暖感、丰满感等，这些主观的听感又要求厅内有来自顶部及侧向的反射声。因此，在较大容积厅堂内如何保证会议条件下的语言清晰度和演出条件下有丰富的侧向及顶部反射声则成为建声设计的最大难度和挑战。

3 设计特点与措施

为了使建成后的大会堂具有合适的混响、较高的语言清晰度和均匀的声场分布，音质设计中需要对观众厅进行吸声与扩散设计以及噪声与振动控制设计。科学的吸声设计可以确保观众厅有最佳的混响特性，良好的扩散设计可以保证观众厅不同位置具有最小的听闻差异，而合理的噪声与振动控制措施则可以将观众厅的噪音干扰降到最低程度。

3.1 吸声与扩散设计

对于一个单座容积高达20 m3/人左右的大型会堂，要获得优良的音质，首先就得控制整个厅堂的混响时间。研究表明，将低频吸声较好的共振结构或穿孔吸声结构布置在顶部更能发挥材料的吸声性能。为此，在大会堂的顶面及墙面均采用穿孔吸声构造，且设计吊顶的穿孔率为20%左右，而墙面的穿孔率为30%左右，保证整个穿孔吸声构造的平均穿孔率超过25%。经过室内设计师的合理排布，在世博中心吊顶和墙面均采用双层构造，外层为结合照明的透空GRG板，内层布置A级防火的强吸声材料，外层GRG板的透空率平均达到28%。在保证会堂整体性及内装效果的同时，很好地解决了超大空间混响偏长的问题。透空GRG板吸声构造利用其穿孔吸声特性，基本满足混响控制要求，而非穿孔区域GRG板的良好反射特性又能够满足声场控制要求。

表1 大会堂主要建声设计技术指标

图3 大会堂池座平面图

图4 大会堂剖面图

将主席台部位的吊顶与侧墙均做成整体可移动式结构，类似音乐厅的音乐反射罩，也是本大会堂建声设计的又一显著特点，该设计在丰富室内造型的同时，也创新地解决了综艺演出时台口过宽的难题。

将会议使用时的舞台吊顶做成前高后低的悬吊式整体吊顶，保证了会议时主席台和观众厅的一致性。而当综艺演出时，主席台区吊顶向前移动叠起成台口大梁状，将观众厅和舞台分割成两个不同功能的空间并将舞台体积控制在合适的范围内，较好地解决了舞台容积过大对观众厅混响时间造成不利影响的问题。

将吊顶设计成前后交错布置的曲线型吊顶，在增加吊顶采光面积的同时也增加了吊顶外层GRG板的透空率，使内层吸声材料能吸收更多的声能，对降低大会堂混响时间有利。图5所示分别为大会堂会议和演出两种状态下的效果图。

3.2 噪声与振动控制措施

大会堂噪声与振动控制设计的内容主要包括围护结构的隔声设计、机电设备用房的噪声控制、设备机组的减振设计、暖通空调系统的消声设计。

为保证观众厅内的本底噪声不超过NR-25噪声评价曲线, 要求观众厅的围护墙体隔声量大于60 dB。由于此观众厅的围护墙体采用双墙中空结构，合理选择两层墙体的构造，可以满足隔声要求。观众厅进出口做成声闸，并在声闸内合理选择吸声材料，同时，对两扇门选用隔声量不小于40 dB的隔声门，可以满足室内背景噪声级的要求。

在大会堂内与观众厅相邻的机电设备用房主要为空调机房，空调机房的噪声治理措施主要包括机房围护结构隔声处理、吸声降噪以及机房设备的隔声隔振处理，要求空调机房围护结构具有不低于50 dB的隔声量，因此，在空调机房内做隔声吸声复合吊顶，内墙面做隔声吸声墙，能够将机房噪声对观众厅的影响降到最低。

对观众厅可能产生噪声干扰的高噪声设备主要包括：冷却塔、冷水机组、冷却水泵、冷冻水泵、空调机组以及风机盘管等。对这些高噪音设备或机组，除了在设备选型时选用低噪声设备外，在设备或机组安装时还进行了必须的减振处理。

为了保证观众厅及其他有安静要求的房间内空调噪声足够小，空调系统送、回风管路均设置了足够长度的消声器，并通过合理控制风管及消声器的风速，避免气流再生噪声的影响。同时，控制送回风口的风速，并减小百叶的振动，合理设计并安装消声器，从设计上避免了噪声对舞台和观众厅的直接影响。

4 音质测试结果及分析

2010年9月16日，章奎生声学设计研究所按照相关标准的要求对大会堂演出条件进行了音质参量的空场测试，结果如表2所示。

从表2可知， 大会堂空场34点平均中频500 Hz、1 000 Hz混响时间为1.86 s。依据2600座会堂空场实测时间及空满场混响时间差值的基本规律，预计满场条件下，混响时间将降低0.3 s ~ 0.4 s左右，满足RT=1.4 s± 0.10 s的设计要求。限于现场条件，未进行会议状态下的混响时间测试，但结合演出状态下的测试结果，预计会议状态下混响时间也基本满足设计要求。

表2 大会堂演出状态下空场音质参量测量结果（34点平均）

图5 大会堂室内效果图（左：会议状态；右：演出状态）

表3 声场不均匀度测量结果

表4 本底噪声测量结果（空调关闭时）

对大会堂同时进行了声场不均匀度测量，声源仅次于舞台大幕线后1 m，离地高度1.5 m，选择了池座及楼座共66个点，全场声场不均匀度测试结果如表3所示。

表3显示，池座和楼座共66个测点低频建声声场不均匀度≤±5 dB，中频声场不均匀度≤±3 dB，高频声场不均匀度≤±3.5 dB。对于体形既长又宽还带二层楼座且使用扩声设备的大型会堂，这样的声场不均匀度完全能满足使用要求。这也表明大会堂平剖面体型设计及声场优化处理均获得成功。

大会堂在空调关闭时实测本底噪声为38 dB（A），如表4所示。高于设计要求的NR-20曲线，主要原因是测试期间门未能关严（进出门均未安装门锁），大会堂外自动扶梯运行的噪声传入厅内导致本底噪声偏高。预计对门进行密封处理后，在空调关闭条件下本底噪声能够满足设计要求。由于未能测量空调运行时的噪声状况，因此，不能预测空调运行时的噪声是否满足设计要求。

5 结语

世博中心作为世博园区最重要的滨江建筑，将成为世界级的会议中心。世博会期间，它承担了庆典交流、贵宾接待、新闻发布和指挥运营等重要任务。世博会后，其又将转型成为大型高规格国际会议的重要场所，一方面承担政务服务功能，成为上海市“两会”及其他政务性会议的重要举办场所，另一方面还要承载社会功能，对市场和社会开放，以会议展览活动（宴会）等专业功能形成其核心竞争力，充分展示上海国际大都会形象，提升上海城市的综合竞争力。而大会堂作为世博中心最重要的厅堂，在世博会期间进行过多场演出；作为高峰论坛的场地和国家馆日、国际组织荣誉日的文艺演出场馆，整个世博会期间共演出了约120场来自世界各地的高端文艺演出，其中，在中国原创歌舞剧《十方》中，使用者反映听音清晰度高，全场各位置听音效果并无明显差异，业主及与会者对世博中心大会堂总体评价较高，这也表明建声设计是成功的。

［1］ 傅海聪，亢智毅. 天光云影共徘徊——世博中心演绎自然和谐之美[J]. 现代建筑技术，2010（2）：28-33

［2］ GB/T50356-2005 剧场、电影院和多用途厅堂建筑音质设计规范[S]

［3］ GBJ118-88 民用建筑隔声设计规范[S]

［4］ 宋拥民，章奎生. 单座容积超大型厅堂顶部材料吸声性能的研究[J]. 声学技术，2010, 29（4）：406-409

［5］ ISO 3382-1997(E) Acoustics-Measurement of the reverberation time of rooms with reference to other acoustical parameter[C]

6 GBJ76-84 厅堂混响时间测量规范[S]