某部隊(duì)院校多功能訓(xùn)練大廳音質(zhì)設(shè)計(jì)

宋擁民，章奎生

（上海現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)（集團(tuán)）有限公司 章奎生聲學(xué)設(shè)計(jì)研究所，上海 200041）

某部隊(duì)院校多功能訓(xùn)練大廳音質(zhì)設(shè)計(jì)

宋擁民，章奎生

（上海現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)（集團(tuán)）有限公司 章奎生聲學(xué)設(shè)計(jì)研究所，上海 200041）

介紹了某部隊(duì)院校綜合訓(xùn)練大廳建聲設(shè)計(jì)思想、技術(shù)指標(biāo)及措施，對(duì)建成后的觀眾廳音質(zhì)參量進(jìn)行了實(shí)測(cè)，并對(duì)混響時(shí)間的實(shí)測(cè)結(jié)果與設(shè)計(jì)目標(biāo)值之間的偏差進(jìn)行了定量估算及定性分析。

音質(zhì)；混響時(shí)間；背景噪聲級(jí)；明晰度D50

引言

某部隊(duì)院校多功能訓(xùn)練大廳是一個(gè)以會(huì)議為主，兼顧演出和電影放映的大型多功能廳堂，建筑面積7 516.5 m2，建筑高度29.96 m。地上三層，地下局部一層。觀眾廳內(nèi)包括全起坡池座和一層樓座，池座和樓座共設(shè)觀眾席1 692座，其中池座1 197席，樓座495席。

觀眾廳建筑平面為長(zhǎng)方形，長(zhǎng)約39.6 m，寬約30 m，平均高約12.67 m。平面前端設(shè)有1.20 m高的主舞臺(tái)及雙側(cè)側(cè)臺(tái)，臺(tái)口尺寸為17 m × 11 m，臺(tái)深為16 m，舞臺(tái)柵頂高為25.2 m。天花設(shè)兩道面光，臺(tái)口兩側(cè)墻設(shè)耳光。觀眾廳池座后部中間部位設(shè)放映室，兩側(cè)為聲光控制室。在樓座與池座后部放映室、聲光控制室之間的上部空間設(shè)空調(diào)機(jī)房，觀眾廳圍護(hù)結(jié)構(gòu)近似為雙層墻隔聲結(jié)構(gòu)，圖1為多功能訓(xùn)練大廳建筑平、剖面圖。

1 音質(zhì)設(shè)計(jì)思想與技術(shù)指標(biāo)

訓(xùn)練大廳雖然為多功能廳，但作為僅為學(xué)校師生服務(wù)的廳堂，會(huì)議、電影及偶爾的演出是其主要使用功能，因此，確保語(yǔ)言清晰應(yīng)該成為音質(zhì)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。而語(yǔ)言清晰度與混響時(shí)間及信噪比密切相關(guān)，因此，音質(zhì)設(shè)計(jì)將以混響時(shí)間及背景噪聲級(jí)為最主要的技術(shù)指標(biāo)。

依據(jù)多功能訓(xùn)練大廳的規(guī)模和容積，并參考GB/T50356-2005《劇場(chǎng)、電影院和多用途廳堂建筑音質(zhì)設(shè)計(jì)規(guī)范》確定多功能訓(xùn)練大廳滿場(chǎng)中頻（500 Hz～1 kHz）混響時(shí)間RT = 1.10 s± 0.10 s，在全頻帶范圍內(nèi)允許低頻（125 Hz ～250 Hz）有一定提升，高頻允許下降10%～15%，全頻帶滿場(chǎng)混響時(shí)間設(shè)計(jì)目標(biāo)值如表1所示。

訓(xùn)練大廳會(huì)經(jīng)常性地放映電影，而1.10 s左右的混響環(huán)境顯然很難逼真還原影片的聲音。因此，在訓(xùn)練大廳內(nèi)部將采用可調(diào)混響設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)混響時(shí)間的調(diào)節(jié)幅度為0.20 s左右，即可調(diào)混響裝置發(fā)揮作用時(shí)，大廳滿場(chǎng)混響時(shí)間下降約0.20 s，達(dá)到0.90 s左右。

影響多功能訓(xùn)練大廳語(yǔ)言清晰度的另一個(gè)重要因素是信噪比，考慮到大廳使用過(guò)程中，配置有擴(kuò)聲裝置，其聲源信號(hào)的聲級(jí)可以調(diào)節(jié)，因此，只要對(duì)大廳內(nèi)背景噪聲級(jí)進(jìn)行控制，就可以基本確保大廳內(nèi)有比較高的信噪比。參考GBJ118-88《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》，設(shè)計(jì)確定空調(diào)運(yùn)行時(shí)多功能訓(xùn)練大廳觀眾廳內(nèi)最大允許噪聲級(jí)不超過(guò)NR-35噪聲評(píng)價(jià)曲線，而空調(diào)關(guān)閉時(shí)不超過(guò)NR-25噪聲評(píng)價(jià)曲線。

考慮到多功能訓(xùn)練大廳的多用途，重要節(jié)日還會(huì)作為綜藝演出場(chǎng)所，演出時(shí)希望觀眾廳不同位置處的聽(tīng)聞環(huán)境相差不大，為此，音質(zhì)設(shè)計(jì)中將采取一定的技術(shù)措施以確保觀眾廳內(nèi)聲場(chǎng)分布盡量均勻。

2 技術(shù)措施與方法

為了使建成后的訓(xùn)練大廳具有較高的語(yǔ)言清晰度和均勻的聲場(chǎng)分布，音質(zhì)設(shè)計(jì)中需要對(duì)觀眾廳進(jìn)行吸聲、擴(kuò)散及噪聲與振動(dòng)控制設(shè)計(jì)。科學(xué)的吸聲設(shè)計(jì)可以確保觀眾廳有最佳的混響特性，良好的擴(kuò)散設(shè)計(jì)可以保證觀眾廳不同位置處具有盡可能小的聽(tīng)聞差異，而合理的噪聲與振動(dòng)控制措施則可以將觀眾廳的噪音干擾降低到最低程度。

2.1 吸聲與擴(kuò)散設(shè)計(jì)

由于建聲參與時(shí)，土建已經(jīng)完成。由土建條件確定的觀眾廳的每座容積約6.8 m3/座，高于GB/T50356-2005《劇場(chǎng)、電影院和多用途廳堂建筑音質(zhì)設(shè)計(jì)規(guī)范》的推薦值。從混響控制的角度出發(fā)，要求音質(zhì)設(shè)計(jì)中要盡可能壓縮觀眾廳體積，為此，對(duì)訓(xùn)練大廳建筑體型進(jìn)行了聲線分析，依據(jù)聲線分析結(jié)果并結(jié)合土建現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)觀眾廳吊頂天花及平直側(cè)墻面進(jìn)行了優(yōu)化，見(jiàn)圖2。吊頂及側(cè)墻優(yōu)化后，觀眾廳每座容積縮至5.8 m3/座，雖然仍略高于規(guī)范的推薦值，但顯然有利于降低混響時(shí)間。

混響時(shí)間不僅與體積有關(guān)，而且與吸聲材料及其配置也密切相關(guān)，因此，在音質(zhì)設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)觀眾廳內(nèi)表面聲學(xué)材料的選擇及其吸聲性能提出了聲學(xué)上的要求。觀眾廳臺(tái)口側(cè)墻是比較重要的反射面，能夠?yàn)榍爸袇^(qū)提供早期反射聲，因此，音質(zhì)設(shè)計(jì)要求選用硬質(zhì)反射材料。耳光室外側(cè)挑出墻面，其平面形式注定已不能起到有效反射作用，故在音質(zhì)設(shè)計(jì)中將其作為局部吸聲面處理。對(duì)于觀眾廳中后部側(cè)墻，由于土建設(shè)計(jì)為兩相對(duì)的平行墻面，這種平行墻面在聲學(xué)上容易引起顫動(dòng)回聲。因此，音質(zhì)設(shè)計(jì)中將池座3 m以下側(cè)墻面及樓座2 m以下側(cè)墻面設(shè)計(jì)成小尺寸的折線形狀，建筑上作為觀眾廳側(cè)墻的墻裙，聲學(xué)上作為觀眾廳的擴(kuò)散反射面。而將觀眾廳中后部側(cè)墻的其他部分墻面（即池座3 m以上、樓座2 m以上側(cè)墻面）設(shè)計(jì)為大尺寸的折線形狀，其中一半墻面做成吸聲面，另一半面積的墻面做成反射面。考慮到側(cè)墻面上將安裝一定數(shù)量電影放映用的環(huán)繞揚(yáng)聲器箱，這些揚(yáng)聲器箱安裝在上部折線形墻面上。同時(shí)，在折線形墻面的底部安裝筒燈，既可供廳內(nèi)側(cè)走道照明，也具有室內(nèi)裝飾效果。為避免觀眾廳后墻反射聲導(dǎo)致回聲，在觀眾廳后墻采用強(qiáng)吸聲處理。同樣，為避免舞臺(tái)內(nèi)的聲能對(duì)觀眾廳音質(zhì)產(chǎn)生不利影響，舞臺(tái)內(nèi)墻面也進(jìn)行吸聲處理。圖3（見(jiàn)30頁(yè)）為多功能訓(xùn)練大廳室內(nèi)效果圖。

2.2 可調(diào)混響設(shè)計(jì)

由于多功能訓(xùn)練大廳會(huì)比較頻繁地放映電影，而還原影片聲音需要的混響時(shí)間更短，因此，在觀眾廳內(nèi)采用可調(diào)混響裝置以縮短電影放映時(shí)觀眾廳內(nèi)的混響時(shí)間。設(shè)計(jì)電影放映時(shí)觀眾廳滿場(chǎng)中頻混響時(shí)間為0.90 s，因此，可調(diào)混響時(shí)間的幅度中頻為0.20 s。設(shè)計(jì)中采用吸聲簾幕來(lái)調(diào)節(jié)廳內(nèi)混響時(shí)間，當(dāng)吸聲簾幕下降時(shí)，中頻滿場(chǎng)混響時(shí)間可降為0.9 s左右。吸聲簾幕收起時(shí)，觀眾廳中頻滿場(chǎng)混響時(shí)間約為1.1 s左右。圖4為吸聲簾幕布置示意圖。

2.3 噪聲與振動(dòng)控制措施

多功能訓(xùn)練大廳噪聲與振動(dòng)控制的內(nèi)容主要包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔聲設(shè)計(jì)、機(jī)電設(shè)備用房的噪聲控制、設(shè)備機(jī)組的減振措施、暖通空調(diào)系統(tǒng)的消聲處理。

為保證觀眾廳內(nèi)的本底噪聲不超過(guò)NR-25噪聲評(píng)價(jià)曲線, 要求觀眾廳的圍護(hù)墻體隔聲量大于60 dB。由于此觀眾廳的圍護(hù)墻體采用雙墻中空結(jié)構(gòu)，合理選擇兩層墻體的構(gòu)造，可以滿足隔聲要求。觀眾廳進(jìn)出口做成聲閘，并在聲閘內(nèi)合理選擇吸聲材料，同時(shí)對(duì)兩扇門(mén)選用不小于35 dB的隔聲門(mén)，可以滿足室內(nèi)背景噪聲級(jí)的要求。在觀眾廳內(nèi)，后墻上的門(mén)做成聲閘，側(cè)墻上的門(mén)限于結(jié)構(gòu)原因，無(wú)法做成聲閘，但設(shè)計(jì)要求選用隔聲量達(dá)到45 dB以上的隔聲門(mén)。

在訓(xùn)練大廳內(nèi)與觀眾廳相鄰的機(jī)電設(shè)備用房主要為空調(diào)機(jī)房，而空調(diào)機(jī)房的噪聲治理措施主要包括機(jī)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔聲處理、吸聲降噪以及機(jī)房設(shè)備的隔聲隔振處理，要求空調(diào)機(jī)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有不低于50 dB的隔聲量，因此，在空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)做隔聲吸聲復(fù)合吊頂，內(nèi)墻面做隔聲吸聲墻，能夠?qū)C(jī)房噪聲對(duì)觀眾廳的影響降到最低。

對(duì)觀眾廳可能產(chǎn)生噪聲干擾的高噪聲設(shè)備主要包括冷卻塔、冷水機(jī)組、冷卻水泵、冷凍水泵、空調(diào)機(jī)組以及風(fēng)機(jī)盤(pán)管等。對(duì)這些高噪音設(shè)備或機(jī)組，除了在設(shè)備選型時(shí)選用低噪聲設(shè)備外，在設(shè)備或機(jī)組安裝時(shí)還進(jìn)行了必須的減振處理。

為了保證觀眾廳及其他有安靜要求的房間內(nèi)空調(diào)噪聲足夠小，空調(diào)系統(tǒng)送、回風(fēng)管路均設(shè)置了足夠長(zhǎng)度的消聲器，并通過(guò)合理控制風(fēng)管及消聲器的風(fēng)速，避免氣流再生噪聲的影響。同時(shí)，控制送回風(fēng)口的風(fēng)速，合理設(shè)計(jì)并安裝消聲器，減小百葉的振動(dòng)，設(shè)計(jì)上避免了噪聲對(duì)舞臺(tái)和觀眾廳的直接影響。

3 音質(zhì)測(cè)試結(jié)果及分析

多功能訓(xùn)練大廳建成后，參照GBJ76-84《廳堂混響時(shí)間測(cè)量規(guī)范》、GB/T 4959-1995《廳堂擴(kuò)聲特性測(cè)量方法》的要求對(duì)大廳進(jìn)行了音質(zhì)參量的空?qǐng)鰷y(cè)試，結(jié)果如表2～表4所示。

由表2可知，空?qǐng)龌祉憰r(shí)間比設(shè)計(jì)目標(biāo)值略為偏高，分析其原因主要有二。其一，在測(cè)試期間有247把座椅未安裝，使坐席區(qū)實(shí)際面積由1 005 m2縮小為854 m2，這部分座椅面積的改變將不可避免地使混響時(shí)間變長(zhǎng)；其二，測(cè)試過(guò)程中，由于種種原因，已安裝的座椅被塑料薄膜包覆。測(cè)試時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)圖片如圖5所示。

表2 觀眾廳空?qǐng)鲆糍|(zhì)參量測(cè)量結(jié)果（24點(diǎn)平均）

表3 空調(diào)運(yùn)行時(shí)觀眾廳背景噪聲級(jí)

表4 空調(diào)關(guān)閉時(shí)觀眾廳內(nèi)背景噪聲級(jí)

表6 坐席區(qū)實(shí)際面積減小對(duì)混響時(shí)間的影響

以上兩種原因?qū)τ^眾廳內(nèi)混響時(shí)間的影響可以進(jìn)行粗步估算。由座椅區(qū)面積減少引起的混響時(shí)間的變化見(jiàn)表5、表6。

由表6的估算結(jié)果可見(jiàn)，由于15%的座椅未安裝，確實(shí)使觀眾廳內(nèi)空?qǐng)鲋蓄l混響時(shí)間由原來(lái)的1.18 s（500 Hz和1 kHz的平均值）增加為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響時(shí)間的變化，可以作半定量的估算。座椅被塑料薄膜包覆后，將使座椅全頻帶的吸聲性能變差，導(dǎo)致觀眾廳混響時(shí)間變長(zhǎng)。但薄膜對(duì)座椅各頻率吸聲性能的影響并不相同，對(duì)低頻的影響不是很大，預(yù)計(jì)將使低頻（125 Hz～250 Hz）混響時(shí)間增加0.10 s～0.15 s左右；對(duì)中頻的影響較大，預(yù)計(jì)將使中頻（500 Hz～1 kHz）混響時(shí)間增加0.20 s～0.30 s左右；由于高頻空氣吸收本來(lái)就比較大，因此薄膜包覆后對(duì)高頻的影響又比中頻小，預(yù)計(jì)將使高頻（2 kHz～4 kHz）混響時(shí)間增加0.10 s～0.20 s左右。

綜合考慮座椅對(duì)混響時(shí)間的估算及半定量分析結(jié)果，可以判定當(dāng)座椅全部安裝完畢，同時(shí)去掉座椅表面的塑料薄膜后，觀眾廳空?qǐng)龊蜐M場(chǎng)混響時(shí)間將基本符合設(shè)計(jì)目標(biāo)值。

表2中D50的測(cè)量結(jié)果顯示全頻帶范圍內(nèi)訓(xùn)練大廳空?qǐng)雒魑冗_(dá)到0.60，這表明廳內(nèi)具有比較高的語(yǔ)言清晰度，預(yù)計(jì)滿場(chǎng)條件下，語(yǔ)言清晰度會(huì)更高。

而由表3和表4可以看出，觀眾廳圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔聲設(shè)計(jì)還是成功的，但空調(diào)系統(tǒng)的噪音偏高，尤其是回風(fēng)噪聲偏高。分析其原因，主要是因?yàn)闇y(cè)試時(shí)空調(diào)系統(tǒng)尚處于運(yùn)行調(diào)試階段，回風(fēng)口面積也比暖通設(shè)計(jì)施工圖小，導(dǎo)致回風(fēng)口風(fēng)速偏高，同時(shí)，回風(fēng)百葉振動(dòng)也輻射噪音。在測(cè)試報(bào)告中已明確提出空調(diào)系統(tǒng)的整改措施，經(jīng)回訪了解，空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)整改后噪音明顯降低，基本滿足使用要求。

結(jié)語(yǔ)

該部隊(duì)院校多功能訓(xùn)練大廳建成使用已兩年有余，訓(xùn)練大廳作為會(huì)堂使用時(shí)，使用者反映聽(tīng)音清晰度高，全場(chǎng)各位置聽(tīng)音效果并無(wú)明顯差異，業(yè)主及與會(huì)者總體評(píng)價(jià)較高。大廳作為影院使用時(shí)，音質(zhì)效果一般，與專業(yè)影院存在較大差異，主要原因在于建設(shè)方限于資金原因，未設(shè)置混響可調(diào)裝置，導(dǎo)致觀眾廳混響偏長(zhǎng)，影片還音清晰度不夠理想。

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

（編輯 潘 浪）