上海世博會美國館與委內瑞拉館的建聲設計

宋擁民，夏 媛，章奎生，楊志剛

（上海現代建筑設計（集團）有限公司 章奎生聲學設計研究所，上海 200041）

1 引言

上海世博會作為在中國舉辦的首屆世博會，以“城市，讓生活更美好”為主題，共有超過240個國家或地區和國 際組織參展。章奎生聲學設計研究所承擔了其中11個項目的建聲設計。本文主要介紹美國國家館及委內瑞拉玻利瓦爾共和國國家館的建聲設計。

2 美國館建聲設計

2.1 建筑概況

美國館位于世博園區浦東片區，占地約6 000 m2，總投資6 100萬美元，屬于上海世博會大約40座外國自建館中規模最大的一座。美國館由上海浚源建筑設計有限公司承擔建筑設計，上海意可迅建筑裝飾設計工程有限公司承擔室內設計，章奎生聲學設計研究所承擔聲學設計，上海寶冶建設有限公司與上海凱恩建筑裝飾藝術工程有限公司分別承擔土建及裝飾施工。

美國館外觀如一只展開雙翅的雄鷹，歡迎遠道而來的客人，如圖1、圖2所示。展館是未來美國城市的縮影，包括了清潔能源、綠色空間和屋頂花園等元素，通過多維模式和高科技手段，引領參觀者在四個獨特的展示空間中體驗一次虛擬的美國之旅，講述那里堅持不懈、創新以及社區建設的故事。

美國館共分兩層，一層主要有序廳、500座的主放映廳、500座的展前放映廳、500座的展后展廳等，二層主要有多功能廳等。圖3和圖4所示為美國館建筑平、剖面圖。

圖1 美國館外景實拍

圖2 美國館室外效果圖

2.2 音質設計思想與技術指標

進入美國館，游客便徜徉于4個不同的展示空間——序廳、展前放映廳、主放映廳及展后展廳，在每個展示空間，都有長約8分鐘的影片展示。因此，美國館的4個展廳均以電影放映為主。對于以電影放映為主的廳堂，確保語言清晰應該成為音質設計的重點。而語言清晰度與混響時間及信噪比密切相關，因此，音質設計將以混響時間及背景噪聲級為最主要的技術指標。在美國館內，最重要的場館為主放映廳和展前放映廳，美國館最精彩的影片《花園》就在主放映廳展示。所以，在此將主要介紹美國館展前放映廳與主放映廳的建聲設計。

圖3 美國館一層平面圖

圖4 美國館剖面圖

依據美國館展前放映廳與主放映廳的規模和容積，并參考相關規范確定展前放映廳滿場中頻（500 Hz ~1 000 Hz）混響時間RT=0.70 s±0.10 s，主放映廳滿場中頻混響時間RT=0.80 s±0.10 s，其他頻帶滿場混響時間相對于500 Hz ～1 000 Hz的比值如表1所示。

影響展前放映廳與主放映廳語言清晰度的另一個重要因素是信噪比，考慮到展前放映廳與主放映廳在使用過程中配置有擴聲裝置，其聲源信號的聲級可以調節，因此，只要對展前放映廳與主放映廳背景噪聲級進行控制，就可以基本確保廳內有比較高的信噪比。參考相關規范，設計確定空調運行時展前放映廳與主放映廳內最大允許噪聲級不超過NR-35噪聲評價曲線。

2.3 技術措施與方法

為了使建成后的展前放映廳與主放映廳具有較高的語言清晰度，音質設計中需要對觀眾廳進行吸聲和噪聲與振動控制設計。科學的吸聲設計可以確保觀眾廳有最佳的混響特性，而合理的噪聲與振動控制措施則可以將觀眾廳的噪聲干擾降低到最低程度。

由于建聲參與時，土建設計已經完成，且室內設計也到了施工圖設計階段。由土建及室內設計確定的展前放映廳與主放映廳的每座容積分別為8.8 m3/座和24.4 m3/座，遠高于相關規范的推薦值。因此，需要在展前放映廳與主放映廳的墻面及頂面進行大面積的吸聲處理。對于展前放映廳投影幕布背后墻面及正對墻面（即觀眾廳后墻）全部選用全頻帶吸聲優良的軟包裝飾，施工中選用了50 mm厚阻燃裝飾吸聲板后空100 mm空腔的吸聲構造。3 m以下側墻面（除防火隔聲門外）也采用50 mm厚阻燃裝飾吸聲板后空100 mm空腔的吸聲構造，而3 m以上側墻面則選用低頻吸聲特性優良的木絲板后空100 mm空腔的構造。由于主放映廳屋面網架下方的整個側墻面全部采用50 mm厚阻燃裝飾吸聲板后空100 mm空腔的吸聲構造，而在屋面之下再無聲學吊頂，這導致主放映廳的單座容積高達推薦值的5倍。為此，從控制廳內混響的角度出發，在主放映廳墻面及屋面均進行吸聲處理。墻面上選擇50 mm厚阻燃裝飾吸聲板后空100 mm空腔的吸聲構造，同時，在頂面輕質結構的下表面噴涂25 mm厚100 kg/m3的AAT吸聲噴涂材料。

表1 展前放映廳與主放映廳各頻率混響時間相對于500 Hz～1 000 Hz的比值

為保證展前放映廳與主放映廳內的噪聲不超過NR-35噪聲評價曲線, 在展前放映廳與主放映廳的墻面采用雙墻中空結構，參照業主的特別要求，兩層墻體的隔聲量達到65 dB，同時展廳進出口采用聲閘的設計，且兩扇門選用隔聲量不小于45 dB的電動移門，可以滿足室內背景噪聲級的要求。

在美國館內，對展前放映廳及主放映廳造成噪聲干擾的噪聲源主要為屋頂暖通設備機組及廳內虹吸式雨水管。在選用低噪聲設備的基礎上對設備機組做好減振隔聲處理，而對暖通系統進行合理的消聲減振及風速控制，同時，對虹吸式雨水管進行隔聲減振包扎后，可以將噪聲控制在允許范圍內。采取上述綜合措施后將噪聲對觀眾廳的影響降到最低。

2.4 音質效果評價

2010年9月18日，部分聲學專家應邀參觀美國館。他們對美國館音質效果的評價較高，肯定了展前放映廳及主放映廳的音質效果，認為聽音清晰度高，能夠真實還原影片的聲音效果，尤其是主放映廳，影片《花園》不僅僅是一場視覺盛宴，其逼真的音效更給人聽感上的震撼。專家們的評價顯示美國館的建聲設計是很成功的。

3 委內瑞拉館音質設計

委內瑞拉玻利瓦爾共和國國家館為世博會臨時展覽館，高度18.05 m，設有展覽空間、劇場及貴賓接待。本項目基地用地面積為3 000 m2，總建筑面積為2 502 m2，該館演繹主題為“美好的生活創造美好的城市”。

3.1 劇場建筑概況

館內劇場的功能設計主要用于音樂演出，兼顧播放宣傳片等。劇場容座為234人，平面呈扇形，舞臺前寬約12.8 m，后寬約6.2 m，深約11.4 m；舞臺面比觀眾區第一排地面高0.6 m；舞臺后墻至觀眾區后墻水平距離約23.4 m；觀眾廳最大寬約25.8 m；觀眾席池座為全臺階形式，共12排，前后高差（總起坡）為3.3 m，平均起坡為0.3 m；觀眾席池座末排的視點俯角為16°；觀眾席樓座形式較為特殊，為局部的臺階式樓座，共6排，平均起坡為0.6 m。劇場一層和二層平面圖、剖面圖見圖5和圖6。

3.2 聲學設計技術指標

依據劇場多功能使用的要求，結合劇場規模并參照相關規范，確定劇場在不同使用功能下的中頻滿場混響時間如表2所示。

作為劇場，演出時希望觀眾廳不同位置的聽聞環境相差不大，為此，音質設計中將采取一定的技術措施以確保觀眾廳內聲場分布盡量均勻，考慮到劇場規模不大，僅236座，因此，確定劇場全場聲場不均勻度不超過±3 dB。

考慮該館為臨時性建筑，因此，劇場的本底噪聲確定為不超過NR-35噪聲評價曲線，這相當于丙等劇院的噪聲要求。

3.3 吸聲與擴散設計

劇場的單座容積達到19.3 m3/座，明顯較常規值偏大。因此，需要在劇場表面布置足夠的吸聲量。同時，為確保劇場觀眾廳內的聲場均勻，要求在側墻及頂面布置一定面積的硬反射材料，使劇場有豐富的來自側向及頂部的反射聲。為此，在劇場后墻面設計強吸聲材料，施工中選用實貼25 mm厚織物軟包吸聲板的處理，一方面可以滿足混響控制的要求，另一方面也可以避免觀眾廳后墻反射聲導致的回聲缺陷。同時，在劇場側墻面采用實貼方式進行木裝修處理，而墻面木裝修的表面進行聲擴散處理。在墻面造型結合室內設計表面肌理，建造尺度較小的凹凸起伏（起伏尺寸為10 mm～50 mm），這些小尺寸的造型對于聲音的“微擴散”是非常有效的。圖7為劇場室內效果圖。

表2 劇場不同使用功能下的混響時間

圖5 委內瑞拉國家館劇場平面圖

圖6 委內瑞拉國家館劇場剖面圖

圖7 為劇場室內效果圖

圖8 百葉簾構造示意圖

3.4 可調混響設計

由于劇場的多功能廳使用需求，劇場內混響時間要求從1.0 s變化至1.7 s，混響變化范圍約0.7 s，因此，需要對劇場進行特殊的可調混響設計。由于劇場鄰室外的墻面近一半是玻璃幕墻，為此，墻面前均增設吸聲可調的百葉簾，該百葉簾一面是吸聲面，一面是反射面。圖8所示為吸聲可調百葉簾構造圖。

4 結語

在上海世博會184天的展示期間，美國館和委內瑞拉館分別接待約700萬和200萬游客，而這些游客中不乏眾多專業人員。這些專業人員大多給予了美國館與委內瑞拉館較高的評價，尤其是給予美國館的評價更高。這些專業的評價也佐證了經過專業建聲設計的美國館和委內瑞拉館是成功的。

［1］ GB/T50356-2005 劇場、電影院和多用途廳堂建筑音質設計規范[S]

［2］ GBJ118-88 民用建筑隔聲設計規范[S]

［3］ JGJ 57—2000 劇場建筑設計規范[S]