某部队院校多功能训练大厅音质设计

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）

某部队院校多功能训练大厅音质设计

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）

介绍了某部队院校综合训练大厅建声设计思想、技术指标及措施，对建成后的观众厅音质参量进行了实测，并对混响时间的实测结果与设计目标值之间的偏差进行了定量估算及定性分析。

音质；混响时间；背景噪声级；明晰度D50

引言

某部队院校多功能训练大厅是一个以会议为主，兼顾演出和电影放映的大型多功能厅堂，建筑面积7 516.5 m2，建筑高度29.96 m。地上三层，地下局部一层。观众厅内包括全起坡池座和一层楼座，池座和楼座共设观众席1 692座，其中池座1 197席，楼座495席。

观众厅建筑平面为长方形，长约39.6 m，宽约30 m，平均高约12.67 m。平面前端设有1.20 m高的主舞台及双侧侧台，台口尺寸为17 m × 11 m，台深为16 m，舞台栅顶高为25.2 m。天花设两道面光，台口两侧墙设耳光。观众厅池座后部中间部位设放映室，两侧为声光控制室。在楼座与池座后部放映室、声光控制室之间的上部空间设空调机房，观众厅围护结构近似为双层墙隔声结构，图1为多功能训练大厅建筑平、剖面图。

1 音质设计思想与技术指标

训练大厅虽然为多功能厅，但作为仅为学校师生服务的厅堂，会议、电影及偶尔的演出是其主要使用功能，因此，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。

依据多功能训练大厅的规模和容积，并参考GB/T50356-2005《剧场、电影院和多用途厅堂建筑音质设计规范》确定多功能训练大厅满场中频（500 Hz～1 kHz）混响时间RT = 1.10 s± 0.10 s，在全频带范围内允许低频（125 Hz ～250 Hz）有一定提升，高频允许下降10%～15%，全频带满场混响时间设计目标值如表1所示。

训练大厅会经常性地放映电影，而1.10 s左右的混响环境显然很难逼真还原影片的声音。因此，在训练大厅内部将采用可调混响设计，设计混响时间的调节幅度为0.20 s左右，即可调混响装置发挥作用时，大厅满场混响时间下降约0.20 s，达到0.90 s左右。

影响多功能训练大厅语言清晰度的另一个重要因素是信噪比，考虑到大厅使用过程中，配置有扩声装置，其声源信号的声级可以调节，因此，只要对大厅内背景噪声级进行控制，就可以基本确保大厅内有比较高的信噪比。参考GBJ118-88《民用建筑隔声设计规范》，设计确定空调运行时多功能训练大厅观众厅内最大允许噪声级不超过NR-35噪声评价曲线，而空调关闭时不超过NR-25噪声评价曲线。

考虑到多功能训练大厅的多用途，重要节日还会作为综艺演出场所，演出时希望观众厅不同位置处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。

2 技术措施与方法

为了使建成后的训练大厅具有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、扩散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处具有尽可能小的听闻差异，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低到最低程度。

2.1 吸声与扩散设计

由于建声参与时，土建已经完成。由土建条件确定的观众厅的每座容积约6.8 m3/座，高于GB/T50356-2005《剧场、电影院和多用途厅堂建筑音质设计规范》的推荐值。从混响控制的角度出发，要求音质设计中要尽可能压缩观众厅体积，为此，对训练大厅建筑体型进行了声线分析，依据声线分析结果并结合土建现场情况，对观众厅吊顶天花及平直侧墙面进行了优化，见图2。吊顶及侧墙优化后，观众厅每座容积缩至5.8 m3/座，虽然仍略高于规范的推荐值，但显然有利于降低混响时间。

混响时间不仅与体积有关，而且与吸声材料及其配置也密切相关，因此，在音质设计过程中对观众厅内表面声学材料的选择及其吸声性能提出了声学上的要求。观众厅台口侧墙是比较重要的反射面，能够为前中区提供早期反射声，因此，音质设计要求选用硬质反射材料。耳光室外侧挑出墙面，其平面形式注定已不能起到有效反射作用，故在音质设计中将其作为局部吸声面处理。对于观众厅中后部侧墙，由于土建设计为两相对的平行墙面，这种平行墙面在声学上容易引起颤动回声。因此，音质设计中将池座3 m以下侧墙面及楼座2 m以下侧墙面设计成小尺寸的折线形状，建筑上作为观众厅侧墙的墙裙，声学上作为观众厅的扩散反射面。而将观众厅中后部侧墙的其他部分墙面（即池座3 m以上、楼座2 m以上侧墙面）设计为大尺寸的折线形状，其中一半墙面做成吸声面，另一半面积的墙面做成反射面。考虑到侧墙面上将安装一定数量电影放映用的环绕扬声器箱，这些扬声器箱安装在上部折线形墙面上。同时，在折线形墙面的底部安装筒灯，既可供厅内侧走道照明，也具有室内装饰效果。为避免观众厅后墙反射声导致回声，在观众厅后墙采用强吸声处理。同样，为避免舞台内的声能对观众厅音质产生不利影响，舞台内墙面也进行吸声处理。图3（见30页）为多功能训练大厅室内效果图。

2.2 可调混响设计

由于多功能训练大厅会比较频繁地放映电影，而还原影片声音需要的混响时间更短，因此，在观众厅内采用可调混响装置以缩短电影放映时观众厅内的混响时间。设计电影放映时观众厅满场中频混响时间为0.90 s，因此，可调混响时间的幅度中频为0.20 s。设计中采用吸声帘幕来调节厅内混响时间，当吸声帘幕下降时，中频满场混响时间可降为0.9 s左右。吸声帘幕收起时，观众厅中频满场混响时间约为1.1 s左右。图4为吸声帘幕布置示意图。

2.3 噪声与振动控制措施

多功能训练大厅噪声与振动控制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、设备机组的减振措施、暖通空调系统的消声处理。

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，同时对两扇门选用不小于35 dB的隔声门，可以满足室内背景噪声级的要求。在观众厅内，后墙上的门做成声闸，侧墙上的门限于结构原因，无法做成声闸，但设计要求选用隔声量达到45 dB以上的隔声门。

在训练大厅内与观众厅相邻的机电设备用房主要为空调机房，而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，合理设计并安装消声器，减小百叶的振动，设计上避免了噪声对舞台和观众厅的直接影响。

3 音质测试结果及分析

多功能训练大厅建成后，参照GBJ76-84《厅堂混响时间测量规范》、GB/T 4959-1995《厅堂扩声特性测量方法》的要求对大厅进行了音质参量的空场测试，结果如表2～表4所示。

由表2可知，空场混响时间比设计目标值略为偏高，分析其原因主要有二。其一，在测试期间有247把座椅未安装，使坐席区实际面积由1 005 m2缩小为854 m2，这部分座椅面积的改变将不可避免地使混响时间变长；其二，测试过程中，由于种种原因，已安装的座椅被塑料薄膜包覆。测试时的现场图片如图5所示。

表2 观众厅空场音质参量测量结果（24点平均）

表3 空调运行时观众厅背景噪声级

表4 空调关闭时观众厅内背景噪声级

表6 坐席区实际面积减小对混响时间的影响

以上两种原因对观众厅内混响时间的影响可以进行粗步估算。由座椅区面积减少引起的混响时间的变化见表5、表6。

由表6的估算结果可见，由于15%的座椅未安装，确实使观众厅内空场中频混响时间由原来的1.18 s（500 Hz和1 kHz的平均值）增加为1.38 s（500 Hz和1 kHz的平均值）。

而由于座椅被塑料薄膜包覆引起的混响时间的变化，可以作半定量的估算。座椅被塑料薄膜包覆后，将使座椅全频带的吸声性能变差，导致观众厅混响时间变长。但薄膜对座椅各频率吸声性能的影响并不相同，对低频的影响不是很大，预计将使低频（125 Hz～250 Hz）混响时间增加0.10 s～0.15 s左右；对中频的影响较大，预计将使中频（500 Hz～1 kHz）混响时间增加0.20 s～0.30 s左右；由于高频空气吸收本来就比较大，因此薄膜包覆后对高频的影响又比中频小，预计将使高频（2 kHz～4 kHz）混响时间增加0.10 s～0.20 s左右。

综合考虑座椅对混响时间的估算及半定量分析结果，可以判定当座椅全部安装完毕，同时去掉座椅表面的塑料薄膜后，观众厅空场和满场混响时间将基本符合设计目标值。

表2中D50的测量结果显示全频带范围内训练大厅空场明晰度达到0.60，这表明厅内具有比较高的语言清晰度，预计满场条件下，语言清晰度会更高。

而由表3和表4可以看出，观众厅围护结构的隔声设计还是成功的，但空调系统的噪音偏高，尤其是回风噪声偏高。分析其原因，主要是因为测试时空调系统尚处于运行调试阶段，回风口面积也比暖通设计施工图小，导致回风口风速偏高，同时，回风百叶振动也辐射噪音。在测试报告中已明确提出空调系统的整改措施，经回访了解，空调系统经过整改后噪音明显降低，基本满足使用要求。

结语

该部队院校多功能训练大厅建成使用已两年有余，训练大厅作为会堂使用时，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，业主及与会者总体评价较高。大厅作为影院使用时，音质效果一般，与专业影院存在较大差异，主要原因在于建设方限于资金原因，未设置混响可调装置，导致观众厅混响偏长，影片还音清晰度不够理想。

Acoustic Design of Multi-purpose Training Hall in the Second Artillery Command College

SONG Yong-min, ZHANG Kui-sheng
（Zhang kui-sheng Acoustic Design and Research Studio, Shanghai Xian Dai Architectural Design (Group) Co.Ltd.,Shanghai 200041，China）

Main ideas and acoustical targets of acoustic design of multi-purpose training hall in the second artillery command college are introduced, so the approaches to improve acoustic are.Subjective acoustic parameters are measured after the hall is completed.And deviation of reverberation time between measurement and design target value is estimated with quantitative analysis and qualitative analysis separately.

acoustic; reverberation time; background noise level; def i nition D50

（编辑 潘 浪）