定西市文化艺术中心大剧院的声学设计

杨志刚

【摘 要】 介绍定西市文化艺术中心大剧院的建筑概况、功能定位、建声设计技术指标、观众厅的体型分析与调整、观众 厅表面装修用材的声学设计要求。并对方案实施后的主要建声参数进行测试和分析，结果基本满足设计要求。

【关键词】 剧院工程；声学设计；技术指标；体型调整；测试

文章编号： 10.3969/j.issn.1674-8239.2016.06.009

【Abstract】This paper introduces the acoustic design of the great theatre in Dingxi Culture and Arts Center， including its architectural status， function orientation， acoustic design specifications， analysis and adjustment of the audience hall etc..The results of the measurement test after completion also have been discussed.

【Key Words】theatre project； acoustic design； technical index； shape adjustment； test

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。

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31.6 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

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。

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 7841——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。

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。

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。

参考文献：

[1] LEO BERANEK. CONCERT HALLS AND OPERA HOUSES [M]（First Edition）.

[2] LEO BERANEK. CONCERT HALLS AND OPERA HOUSES [M]（Second Edition）.