上海世博会美国馆与委内瑞拉馆的建声设计

宋拥民，夏 媛，章奎生，杨志刚

（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

上海世博会作为在中国举办的首届世博会，以“城市，让生活更美好”为主题，共有超过240个国家或地区和国 际组织参展。章奎生声学设计研究所承担了其中11个项目的建声设计。本文主要介绍美国国家馆及委内瑞拉玻利瓦尔共和国国家馆的建声设计。

2 美国馆建声设计

2.1 建筑概况

美国馆位于世博园区浦东片区，占地约6 000 m2，总投资6 100万美元，属于上海世博会大约40座外国自建馆中规模最大的一座。美国馆由上海浚源建筑设计有限公司承担建筑设计，上海意可迅建筑装饰设计工程有限公司承担室内设计，章奎生声学设计研究所承担声学设计，上海宝冶建设有限公司与上海凯恩建筑装饰艺术工程有限公司分别承担土建及装饰施工。

美国馆外观如一只展开双翅的雄鹰，欢迎远道而来的客人，如图1、图2所示。展馆是未来美国城市的缩影，包括了清洁能源、绿色空间和屋顶花园等元素，通过多维模式和高科技手段，引领参观者在四个独特的展示空间中体验一次虚拟的美国之旅，讲述那里坚持不懈、创新以及社区建设的故事。

美国馆共分两层，一层主要有序厅、500座的主放映厅、500座的展前放映厅、500座的展后展厅等，二层主要有多功能厅等。图3和图4所示为美国馆建筑平、剖面图。

图1 美国馆外景实拍

图2 美国馆室外效果图

2.2 音质设计思想与技术指标

进入美国馆，游客便徜徉于4个不同的展示空间——序厅、展前放映厅、主放映厅及展后展厅，在每个展示空间，都有长约8分钟的影片展示。因此，美国馆的4个展厅均以电影放映为主。对于以电影放映为主的厅堂，确保语言清晰应该成为音质设计的重点。而语言清晰度与混响时间及信噪比密切相关，因此，音质设计将以混响时间及背景噪声级为最主要的技术指标。在美国馆内，最重要的场馆为主放映厅和展前放映厅，美国馆最精彩的影片《花园》就在主放映厅展示。所以，在此将主要介绍美国馆展前放映厅与主放映厅的建声设计。

图3 美国馆一层平面图

图4 美国馆剖面图

依据美国馆展前放映厅与主放映厅的规模和容积，并参考相关规范确定展前放映厅满场中频（500 Hz ~1 000 Hz）混响时间RT=0.70 s±0.10 s，主放映厅满场中频混响时间RT=0.80 s±0.10 s，其他频带满场混响时间相对于500 Hz ～1 000 Hz的比值如表1所示。

影响展前放映厅与主放映厅语言清晰度的另一个重要因素是信噪比，考虑到展前放映厅与主放映厅在使用过程中配置有扩声装置，其声源信号的声级可以调节，因此，只要对展前放映厅与主放映厅背景噪声级进行控制，就可以基本确保厅内有比较高的信噪比。参考相关规范，设计确定空调运行时展前放映厅与主放映厅内最大允许噪声级不超过NR-35噪声评价曲线。

2.3 技术措施与方法

为了使建成后的展前放映厅与主放映厅具有较高的语言清晰度，音质设计中需要对观众厅进行吸声和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，而合理的噪声与振动控制措施则可以将观众厅的噪声干扰降低到最低程度。

由于建声参与时，土建设计已经完成，且室内设计也到了施工图设计阶段。由土建及室内设计确定的展前放映厅与主放映厅的每座容积分别为8.8 m3/座和24.4 m3/座，远高于相关规范的推荐值。因此，需要在展前放映厅与主放映厅的墙面及顶面进行大面积的吸声处理。对于展前放映厅投影幕布背后墙面及正对墙面（即观众厅后墙）全部选用全频带吸声优良的软包装饰，施工中选用了50 mm厚阻燃装饰吸声板后空100 mm空腔的吸声构造。3 m以下侧墙面（除防火隔声门外）也采用50 mm厚阻燃装饰吸声板后空100 mm空腔的吸声构造，而3 m以上侧墙面则选用低频吸声特性优良的木丝板后空100 mm空腔的构造。由于主放映厅屋面网架下方的整个侧墙面全部采用50 mm厚阻燃装饰吸声板后空100 mm空腔的吸声构造，而在屋面之下再无声学吊顶，这导致主放映厅的单座容积高达推荐值的5倍。为此，从控制厅内混响的角度出发，在主放映厅墙面及屋面均进行吸声处理。墙面上选择50 mm厚阻燃装饰吸声板后空100 mm空腔的吸声构造，同时，在顶面轻质结构的下表面喷涂25 mm厚100 kg/m3的AAT吸声喷涂材料。

表1 展前放映厅与主放映厅各频率混响时间相对于500 Hz～1 000 Hz的比值

为保证展前放映厅与主放映厅内的噪声不超过NR-35噪声评价曲线, 在展前放映厅与主放映厅的墙面采用双墙中空结构，参照业主的特别要求，两层墙体的隔声量达到65 dB，同时展厅进出口采用声闸的设计，且两扇门选用隔声量不小于45 dB的电动移门，可以满足室内背景噪声级的要求。

在美国馆内，对展前放映厅及主放映厅造成噪声干扰的噪声源主要为屋顶暖通设备机组及厅内虹吸式雨水管。在选用低噪声设备的基础上对设备机组做好减振隔声处理，而对暖通系统进行合理的消声减振及风速控制，同时，对虹吸式雨水管进行隔声减振包扎后，可以将噪声控制在允许范围内。采取上述综合措施后将噪声对观众厅的影响降到最低。

2.4 音质效果评价

2010年9月18日，部分声学专家应邀参观美国馆。他们对美国馆音质效果的评价较高，肯定了展前放映厅及主放映厅的音质效果，认为听音清晰度高，能够真实还原影片的声音效果，尤其是主放映厅，影片《花园》不仅仅是一场视觉盛宴，其逼真的音效更给人听感上的震撼。专家们的评价显示美国馆的建声设计是很成功的。

3 委内瑞拉馆音质设计

委内瑞拉玻利瓦尔共和国国家馆为世博会临时展览馆，高度18.05 m，设有展览空间、剧场及贵宾接待。本项目基地用地面积为3 000 m2，总建筑面积为2 502 m2，该馆演绎主题为“美好的生活创造美好的城市”。

3.1 剧场建筑概况

馆内剧场的功能设计主要用于音乐演出，兼顾播放宣传片等。剧场容座为234人，平面呈扇形，舞台前宽约12.8 m，后宽约6.2 m，深约11.4 m；舞台面比观众区第一排地面高0.6 m；舞台后墙至观众区后墙水平距离约23.4 m；观众厅最大宽约25.8 m；观众席池座为全台阶形式，共12排，前后高差（总起坡）为3.3 m，平均起坡为0.3 m；观众席池座末排的视点俯角为16°；观众席楼座形式较为特殊，为局部的台阶式楼座，共6排，平均起坡为0.6 m。剧场一层和二层平面图、剖面图见图5和图6。

3.2 声学设计技术指标

依据剧场多功能使用的要求，结合剧场规模并参照相关规范，确定剧场在不同使用功能下的中频满场混响时间如表2所示。

作为剧场，演出时希望观众厅不同位置的听闻环境相差不大，为此，音质设计中将采取一定的技术措施以确保观众厅内声场分布尽量均匀，考虑到剧场规模不大，仅236座，因此，确定剧场全场声场不均匀度不超过±3 dB。

考虑该馆为临时性建筑，因此，剧场的本底噪声确定为不超过NR-35噪声评价曲线，这相当于丙等剧院的噪声要求。

3.3 吸声与扩散设计

剧场的单座容积达到19.3 m3/座，明显较常规值偏大。因此，需要在剧场表面布置足够的吸声量。同时，为确保剧场观众厅内的声场均匀，要求在侧墙及顶面布置一定面积的硬反射材料，使剧场有丰富的来自侧向及顶部的反射声。为此，在剧场后墙面设计强吸声材料，施工中选用实贴25 mm厚织物软包吸声板的处理，一方面可以满足混响控制的要求，另一方面也可以避免观众厅后墙反射声导致的回声缺陷。同时，在剧场侧墙面采用实贴方式进行木装修处理，而墙面木装修的表面进行声扩散处理。在墙面造型结合室内设计表面肌理，建造尺度较小的凹凸起伏（起伏尺寸为10 mm～50 mm），这些小尺寸的造型对于声音的“微扩散”是非常有效的。图7为剧场室内效果图。

表2 剧场不同使用功能下的混响时间

图5 委内瑞拉国家馆剧场平面图

图6 委内瑞拉国家馆剧场剖面图

图7 为剧场室内效果图

图8 百叶帘构造示意图

3.4 可调混响设计

由于剧场的多功能厅使用需求，剧场内混响时间要求从1.0 s变化至1.7 s，混响变化范围约0.7 s，因此，需要对剧场进行特殊的可调混响设计。由于剧场邻室外的墙面近一半是玻璃幕墙，为此，墙面前均增设吸声可调的百叶帘，该百叶帘一面是吸声面，一面是反射面。图8所示为吸声可调百叶帘构造图。

4 结语

在上海世博会184天的展示期间，美国馆和委内瑞拉馆分别接待约700万和200万游客，而这些游客中不乏众多专业人员。这些专业人员大多给予了美国馆与委内瑞拉馆较高的评价，尤其是给予美国馆的评价更高。这些专业的评价也佐证了经过专业建声设计的美国馆和委内瑞拉馆是成功的。

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

［2］ GBJ118-88 民用建筑隔声设计规范[S]

［3］ JGJ 57—2000 剧场建筑设计规范[S]