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杭州大劇院建筑聲學(xué)設計方案

文章來(lái)源:admin    時(shí)間:2024-01-05

  

  杭州大劇院坐落于被譽(yù)為杭州外灘的錢(qián)江新城南端,是杭州市標志性文化建筑,是第七屆中國藝術(shù)節的主場(chǎng)館之一。

  杭州大劇院工程總投資8.78億元人民幣??傆玫孛娣e146畝,其中建筑用地面積64000m2。建筑總高度為46.4m,地下最深達-20.3m??偨ㄖ娣e約55000m2,其中地下部分約1.2萬(wàn)m2,地上部分約4.3m2。設有1600座歌劇院、600座音樂(lè )廳、400座多功能廳和演出配套的一些輔助用房以及結合市政廣場(chǎng)設計的露天劇場(chǎng)。

  杭州大劇院建設方案設計通過(guò)國際招標,最終采用加拿大著(zhù)名建筑師卡洛斯?奧特的方案,中國設計單位為杭州市建筑設計研究院;國內外聲學(xué)設計及顧問(wèn)分別為MüLLER-BBM和上海章奎生聲學(xué)設計研究所。杭州大劇院的主體建筑背向東,面朝西,銀白色的圓形屋面象征著(zhù)明珠,前面大斜面雙曲玻璃像一彎月亮,彎月的兩側就像好客的杭州人伸出一雙熱情洋溢的手臂,擁抱著(zhù)廣場(chǎng),擁抱著(zhù)四海嘉賓。建筑物前面的廣場(chǎng)水域象征著(zhù)西湖水面,一彎新月落在靜靜的水面??逅?/span>?奧特在大劇院的建筑方案設計說(shuō)明中是這樣寫(xiě)的:杭州大劇院猶如明珠出水,如鏡的水面由建筑群相擁、環(huán)抱。入夜,一彎新月在靜靜的水面,來(lái)自水中的熠熠波光更使其珠光寶氣。因此杭州大劇院不僅是一個(gè)標志性的文化設施,同時(shí)也是杭州這座美麗而又富有詩(shī)意的城市中的一尊雕塑。

杭州大劇院

 

2 歌劇院概況

  歌劇院是杭州大劇院中的主體和核心演出場(chǎng)所。觀(guān)眾廳的平面大致呈矩形,長(cháng)約30m(從舞臺口算起,其中二、三層樓座分別向后延伸1.7m、3.6m),寬約25m,平均高度約16m。由一層池座、二層樓座和兩側上下各兩排(每排6個(gè))共24個(gè)逐級跌落式包廂組成。觀(guān)眾廳容座約為1600座,其中池座25排約1000座,二、三層樓座各7396座,側包廂192座,二層樓座中間為貴賓區。在歌劇院的裝修設計中,采用黑色天鵝絨、鋸齒形石膏板金漆墻面和紅色織物面料座椅,以紅、黑、金、白四色的組合設計將現代藝術(shù)和中國傳統藝術(shù)完美結合起來(lái),烘托出熱烈豪華的氣氛。

  歌劇院的舞臺采用字形設計,包括主舞臺、左、右側臺和后舞臺,舞臺總面積約190m2,具備全方位升降、移動(dòng)及旋轉功能,可以根據?。ü潱┠康牟煌枰?,及時(shí)、任意地更換和變換場(chǎng)景、布景。舞臺機械由韓國佳思舞臺設備有限公司總包,德國SBS舞臺技術(shù)公司分包。

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  舞臺開(kāi)口可以變化,范圍為18m×12m14m×9m(寬×高)。

  樂(lè )池面積約為190m2,地面可以抬升為分離的兩部分,從而擴大臺口面積,樂(lè )池可容納125人同時(shí)演奏。

  劇院的擴聲系統采用50多只Meyer Sound音箱,并應用RMS遠端監控系統。

3 觀(guān)眾廳的音質(zhì)設計

  歌劇院主要用于大型歌劇、音樂(lè )劇及交響樂(lè )演出,兼顧召開(kāi)國際會(huì )議。建聲設計主要考慮歌劇院和交響樂(lè )演出使用,觀(guān)眾廳演出要求以自然為主,電聲為輔,擴聲系統主要用于會(huì )議功能。

3.1 設定音質(zhì)評價(jià)參數
  建聲設計預定的各項音質(zhì)指標,其中余響時(shí)間是最重要的音質(zhì)評價(jià)參量,對于歌劇演出,在中頻500Hz~1000Hz的設計滿(mǎn)場(chǎng)余響時(shí)間為1.4±0.1秒;對于音樂(lè )(如交響樂(lè ))演出,將在舞臺上增設音樂(lè )反射罩,余響時(shí)間會(huì )提高0.2秒左右,即升至1.6秒左右。余響頻率特性要求低頻的余響時(shí)間應有20%左右的提升,而在高頻由于空氣吸聲允許略微降低。

3.2 觀(guān)眾廳的體型設計特點(diǎn)(馬蹄形觀(guān)眾廳)
  觀(guān)眾廳體型的好壞直接關(guān)係到一個(gè)劇院音質(zhì)效果的優(yōu)劣,因此觀(guān)眾廳體型設計是保證劇院音質(zhì)優(yōu)良的極為重要的先決條件。一是歌劇院平面體型為古典的矩形形狀,世界上許多著(zhù)名的音質(zhì)優(yōu)良的劇院均采用此形狀;根據剖面的聲線(xiàn)分析,并結合面光橋的位置將吊頂設計成四段圓弧形的波浪形狀,使聲能夠有效地的反射到池座及樓座觀(guān)眾區。二是在滿(mǎn)足照明工藝的前提下,將耳光和面光的開(kāi)口尺寸盡量小,避免對聲能的吸收,從而增加臺口側墻和吊頂的有效聲反射。三是兩側墻各設置12個(gè)高差變化的包廂,既豐富墻面的變化,同時(shí)又可以作為聲擴散體,起到有效的聲擴散作用。四是池座最前排和最后排高差達5.5m之多,不僅對視線(xiàn)有利,同時(shí)對聲學(xué)也相當有利,避免觀(guān)眾席對聲能的掠射吸收,從而提高觀(guān)眾區后排的聲音強度。五是兩側墻的墻面均做成鋸齒形狀,避免兩平行側墻的之間可能產(chǎn)生的顫動(dòng)回聲。

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3.3 觀(guān)眾廳的余響控制
  為保證觀(guān)眾廳內1.4秒的余響時(shí)間,通過(guò)音質(zhì)計算,在觀(guān)眾廳的后墻做吸聲處理,材料為黑色天鵝絨軟包。

同時(shí)為保證低頻余響時(shí)間是足夠的提升,觀(guān)眾廳內的兩側墻和吊頂材料的面密度都要求≥30kg/m3。兩側墻的裝修做法為:表面材料為增強纖維石膏板(表面金漆),后襯二層12mm厚紙面石膏板;吊頂為GRG板,后加石膏涂層,保證面密度為30kg/m3。

3.4 雜訊控制措施
  圍護結構的隔聲措施:歌劇院的隔聲墻體采用雙層墻體,具體做法為:430mm厚鋼筋混凝土墻體+120mm厚空腔+700mm厚鋼筋混凝土墻體。由于樓上為餐廳,所以樓板采用浮筑樓板,具體做法為:60厚現澆鋼筋混凝土板+30mm厚彈性墊層+180mm厚現澆鋼筋混凝土結構樓板。

  設備機房的隔聲措施:空調設備機組做隔振機座,具體做法為:150mm厚鋼筋混凝土品質(zhì)塊+阻尼鋼彈簧減振器+結構樓板。

  為避免演出時(shí)手機鈴聲干擾觀(guān)眾,觀(guān)眾廳內采用手機信號遮罩技術(shù)。

3.5 觀(guān)眾廳的電腦類(lèi)比分析:
  隨著(zhù)電腦性能的提高和聲場(chǎng)模擬方法的不斷完善,電腦類(lèi)比軟體對廳堂中聲波的傳播、反射和吸收等特性的模擬也越來(lái)越逼真,模擬的結果也越來(lái)越可靠。本次電腦聲場(chǎng)類(lèi)比分析所采用的軟體為丹麥技術(shù)大學(xué)編制的ODEON軟體(它是世界上公認模擬結果最可靠的建聲模擬軟體之一)。觀(guān)眾廳的三維模型和廳堂音質(zhì)的類(lèi)比結果如下:

3.5.1 觀(guān)眾廳的三維模型
  根據歌劇院的平剖面圖建立觀(guān)眾廳的三維聲學(xué)模型,其由1005個(gè)平面圍成。

3.5.2 觀(guān)眾席主要聲學(xué)參量
  分別為T30、C80、D50LF四個(gè)聲學(xué)參量的模擬分析。

3.5.3 部分測點(diǎn)的反射聲序列
  四個(gè)測點(diǎn)測得的反射聲序列。

3.5.4 分析結論
1)總體說(shuō)來(lái),觀(guān)眾廳絕大部分座區的各項聲學(xué)參量的指標都比較好,可以保證歌劇演出時(shí)能夠取得優(yōu)良的音質(zhì)效果。這與德國MüLLER-BBM公司的聲場(chǎng)模擬報告的結論相符。

2)觀(guān)眾廳大天花吊頂的前部形狀(尤其是靠邊區域)和兩層側包廂的底部形狀應有所改進(jìn),這樣可以改善二層樓座的前部、后部的側包廂和觀(guān)眾區靠邊區域的音質(zhì)效果。也與德國MüLLER-BBM公司的聲場(chǎng)模擬報告的相符。

3)建議觀(guān)眾廳后部的所有觀(guān)察窗的玻璃向前傾斜一定的角度,以避免可能產(chǎn)生的回聲。

4)建議觀(guān)眾廳的側墻和后墻增做一定的擴散處理,使觀(guān)眾廳內的反射聲分布更為均勻。

4 主客觀(guān)音質(zhì)評價(jià)

  歌劇院竣工前后,曾多次前往進(jìn)行現場(chǎng)音質(zhì)調試和測量工作,通過(guò)對實(shí)測結果的分析,可以得到以下主要結論:
1)歌劇院的實(shí)測中頻500Hz1000Hz余響時(shí)間分別為1.8秒(空場(chǎng)有樂(lè )罩)、1.6秒(滿(mǎn)場(chǎng)有樂(lè )罩)及1.60秒(空場(chǎng)無(wú)樂(lè )罩),估計滿(mǎn)場(chǎng)無(wú)樂(lè )罩條件下中頻余響時(shí)間約為1.4秒左右,表明歌劇院的余響時(shí)間達到設計要求的滿(mǎn)場(chǎng)中頻(無(wú)樂(lè )罩)1.4±0.1秒音質(zhì)指標,余響分布也很均勻,符合歌劇院的音質(zhì)設計要求。

2)現場(chǎng)測量也表明本歌劇院觀(guān)眾廳空、滿(mǎn)場(chǎng)中頻余響時(shí)間的差別為0.22秒,裝有音樂(lè )反射罩時(shí)觀(guān)眾廳內中頻余響時(shí)間可比無(wú)樂(lè )罩時(shí)提高0.24秒,符合音樂(lè )會(huì )演出余響要求。

3)歌劇院觀(guān)眾廳有良好的余響時(shí)間頻率特性,達到低頻略有提升,有利于音樂(lè )演出時(shí)的豐滿(mǎn)和厚實(shí)感,而高頻(4000Hz)余響時(shí)間下降不多,有利于聽(tīng)音清晰度及音樂(lè )的亮度。

4)觀(guān)眾廳內的聲場(chǎng)分布也十分均勻,設計要求為≤±4dB,而全廳實(shí)測55個(gè)點(diǎn)不同頻率的聲場(chǎng)不均勻度為±2.2±3.8dB,優(yōu)于設計要求。

5)觀(guān)眾廳相對比較安靜,空調運行時(shí)廳內本底雜訊實(shí)測為32dBA(主要是受可控機組排風(fēng)雜訊的影響),基本接近設計要求的≤32dBA的指標,總體聽(tīng)音效果較為滿(mǎn)意。

6)升降樂(lè )池等舞臺機械運行雜訊偏大,有待改進(jìn)。

5 結束語(yǔ)
  杭州大劇院建成以來(lái)歌劇院已經(jīng)正式使用不同功能的演出,各方面反映都對音質(zhì)效果比較滿(mǎn)意,認為廳內聲音響度足夠、聽(tīng)音清晰、余響合適、低音較豐滿(mǎn),對總體音質(zhì)給予較高的評價(jià)。 


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