天津市滨海新区文化中心演艺中心歌舞剧院建筑声学设计

　　摘 要：介绍了演艺中心歌舞剧院的声学设计内容，包括建筑体型设计、混响时间设计及木格栅设计等，用计算机音质模拟对设计进行了校正，用竣工检测进行了声学验收，竣工后的剧院设计参数达到规范要求及预期，声场效果良好。

　　关键词：剧院;建筑声学设计;扩散;混响时间;声场不均匀度

　　1 工程概述

　　天津滨海新区文化中心位于天津市滨海新区中心商务区，于 2017 年 10 月 1 日开始运营，是滨海新区从增强文化软实力、促进文化大发展大繁荣出发，建设的一项标志性文化工程。 文化中心包含三馆两中心一长廊，分别为滨海图书馆、滨海美术馆、滨海科技馆、滨海演艺中心、滨海市民活动中心、文化长廊，其中滨海演艺中心定位为艺术跨界融合、文艺产业孵化、娱乐业态整合的艺术殿堂，力争将其打造成为国内创新型演艺中心。

　　滨海演艺中心建筑设计方案由 Bing ThomArchitects 建筑师事务所和天津华汇工程建筑设计有限公司联合承担，内装设计方案由天津华汇工程建筑设计有限公司独立承担，声学设计顾问方为 天 津 大 学。 演 艺 中 心 总 建 筑 面 积 约 为25 000 m2，包含 1 400座专业歌剧院、400 座多功能实验剧场、排练厅和其他辅助设施房间。 由开敞通透的玻璃幕墙覆盖的公共空间与室外景观遥相呼应，塑造出一个开放的、公共参与的演艺中心形态[1]。

　　2 歌舞剧院功能及建筑概况

　　歌舞剧院主要承接大型歌舞剧、音乐剧以及综艺晚会的演出，并兼顾交响乐、会议和语言类节目的需要。 歌舞剧院建筑平面略呈马蹄形，楼座由观众厅后部延伸至两侧;观众厅内舞台开口为17 m × 10. 25 m;舞台台口至池座后墙最大水平距离为 25. 1 m，舞台包括主舞台、左右侧舞台;观众席 最 大 宽 度 为 27. 2 m;楼 座 下 开 口 高 深 比 为3. 875 5∶ 5. 143 7 = 1 ∶ 1. 33，符合规范大于等于1∶ 1. 5要求;池座观众席共 19 排，前后高差(总起坡)为2. 14 m，平均起坡为0. 12 m;楼座观众席11排，前后高差( 总起坡) 为 3. 85 m，平均起坡为0. 35 m。 观众席前部设升降乐池;剧场主扬声器设于台口前部天花主音箱桥内，为暗藏式，左右设置拉声像音箱;音控室、灯控室设于池座后墙的中部，追光室位于楼座后墙中部。

　　3 歌舞剧院主要建筑声学设计

　　指标根据剧院使用功能及规模的不同[2]，同时参考业主方的使用要求，最终确定厅内声学的音质参量指标，并作为声学设计及室内设计必须考虑的原则。

　　4 歌舞剧院建筑体型设计

　　4. 1 建筑平面设计原建筑平面呈内凹形，会形成声聚焦，为了消除声缺陷，在墙面反射区域做凸弧进行扩散处理，会形成更加均匀的声场效果;台口八字墙区域需要为观众席前区观众提供前次反射声，能为该区域 观 众 提 供 环 绕 感， 丰 富 听 众 的 观 演 感受[3⁃4]，因此，此处形状需要重点设计。

　　4. 2 建筑剖面设计从规范规定的每座容积确定吊顶的大致高度，以及根据室内声场效果的分布，确定吊顶的最终形式。从中可以看出，声音经吊顶反射后，能覆盖到观众席的所有区域，且分布均匀，声场效果良好。

　　5 木格栅设计前面

　　4. 1 小节提到，为使观众席区域能获得良好的反射声，且声场分布更加均匀，采取了多段弧形墙体设计。 因此，为保证视觉上的效果，墙体外饰面采用声学透明的第二层“皮”，经多方讨论，最终选用木格栅构造，格栅纵截面厚度为 25mm，2 个格栅间宽度为 67 mm，既能起到视线上的遮挡作用，又能获得很好的装饰效果。

　　为了进一步确定格栅构造的声学性能，制作了 3 m × 4 m 的样品，同时做了 2 种后衬材料，一种为无纺布，一种为音响布，在天津大学建筑物理环境与生态技术重点实验室的消声室进行声学检测，主要观察吸声系数及脉冲响应。 根据检测结果，最终选定后衬音响布材料结构。 同时在Odeon 软件中建立混响室简易模型[5]，通过用实测数据与模拟数据进行对比，验证了模拟结果的有效性，在模拟软件中观察测点的脉冲响应。

　　从检测结果可知，木格栅整体构造几乎不具备吸声作用，该构造不会引起声缺陷。 结合以上检测结果及工程设计中认定，当构造穿孔率大于 20% 时，该构造不具备吸声性能，则确定所用木格栅构造只起装饰作用，不影响格栅构造后面材料的声学性能[6]。6 观众厅表面装修用材的声学设计要求观众厅地坪及走道：观众厅地坪及走道采用龙骨架空木地板，将龙骨间隙填实，避免产生地板共振。

　　观众厅吊顶：为了保证足够的声反射及吊顶造型需求，吊顶选用 GRG 材质。观众厅侧墙八字墙区 + 侧墙前区：2 个区域需要进行声反射，因此采用混凝土抹面，保证足够的声反射。观众厅侧墙后区：该区域墙体需进行强吸声设计，采用穿孔三夹板，具体构造为“穿孔三夹板(孔径 5 mm，孔距 40 mm，板后附无纺布) + 100mm 矿棉 + 50 mm 空腔”。观众厅后墙：为了获得较为平直的混响时间特性曲线，采用 2 种材料间隔布置方案，构造分别为“50 mm 离心玻璃棉(容重 32 kg / m3) + 100 mm空腔”和“穿孔三夹板(孔径5 mm，孔距40 mm，板后附无纺布) + 100 mm 矿棉 + 50 mm 空腔”。观众厅楼座栏板：为避免声音经栏板反射造成声缺陷，本方案中栏板位置进行了吸声处理，具体措施为木格栅后粘贴 25 mm 玻璃棉。舞台墙面：舞台空间较大，为了避免它与观众厅之间因耦合空间产生不利影响，应保证舞台空间内的混响时间与观众厅内混响时间基本接近[7]。

　　在舞台墙体第 1 层马道以下位置(包括侧台)布设吸声材料，具体构造为“12 mm 埃特板(穿孔率 8% ) + 50 mm 离心玻璃棉 ( 容重 32kg / m3) + 200 mm 空腔”，并应在 3 m 以下墙体做局部加厚处理，防止道具等的冲撞造成材料损坏。7 计算机模拟分析设计完成之后，需采用计算机模拟软件对声场环境进行模拟，模拟采用丹麦 Odeon 软件，众多工程案例可证明该软件具备一定的可靠性，能起到对设计方案进行校正的作用[8]。

　　8 建声测试结果及分析

　　从测试结果中可以看出：

　　1)空场中频混响时间为 1. 4 s，低频混响时间满足规范要求的比值范围，略超出中频混响时间1. 3 倍，中高频混响时间曲线基本平直，按满场混响时间低于空场混响时间 0. 2 s 的经验，在本项目中，当空场混响时间实测值为 1. 6 s 时，则满场混响时间与设计值相符，推测混响时间实测值小于设计值的原因可能是由于木格栅构造吸收了部分声能量;2)音乐明晰度 C80 是用来描述音乐明晰程度的指标，观众厅内大部分区域 C80 指标参数在1 ～ 3 dB 之间，表明剧场厅内明晰度合适，能很好地表达出音乐的层次感;3)语言清晰度 D50 是用来评价厅堂内语言声是否清晰的重要参数，所有倍频程 D50 参数均大于 0. 6，表明剧场内语言声清晰，为营造良好声场环境提供了保障;4)在整个厅堂中布置18 个测点，测得的最大声压级为 68. 5 dB，最小声压级为 60. 8 dB，声压级差为 7. 7 dB，小于 8 dB，可认为整个厅堂声场分布均匀，效果良好。

　　9 总 结

　　前期的厅堂建筑声学设计、计算机辅助模拟及后期声学检测表明，演艺中心歌舞剧场混响时间设计基本达到预期，混响时间特性曲线符合规范、声场分布均匀，具有一定的丰满度和清晰度，整体表明竣工的剧场声学环境满足使用要求，能为观众提供良好的声场效果。 此外，演艺中心剧场已投入使用多年，多个演出团体及观众对剧场的演出效果给予了高度评价。 滨海新区文化中心演艺中心歌舞剧院为丰富市民业余文化活动提供了重要场所，担负起了滨海新区文化新地标的重任。

　　参 考 文 献：

　　[1] 华汇设计 HHDesign. 华汇设计 HHDesign《天津滨海文化中心》 首发座谈会圆满举行[ EB/ OL]. (2019⁃04⁃23 ) [ 2021⁃12⁃06 ].

　　[2] 剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范：GB/ T50356—2005[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2005.

　　[3] 中国建筑科学研究院建筑物理研究所. 建筑声学设计手册[M]. 北京：中国建筑工业出版社，1987.

　　[4] 柳孝图. 建筑物理[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2019.[5] 杨君，曹伟. 建筑声学仿真软件 ODEON 在混响室设计中的应用[J]. 环境技术，2019，37(4)：127⁃132.

　　[6] 钟祥璋. 建筑吸声材料与隔声材料[M]. 北京：化学工业出版社，2012.

　　作者：陈 航1，刘 刚2