斯里蘭卡國家大劇院建筑聲學設計

王 崢，陳金京

（北京市建筑設計研究院 聲學工作室，北京 100045）

1 概述

1.1 建筑概況

斯里蘭卡國家大劇院是由我國援建斯里蘭卡的一座大型觀演建筑，位于斯里蘭卡首都科倫坡。該劇院外形如一朵盛開的藍色睡蓮，寓意著斯里蘭卡的國花，也象征著中國和斯里蘭卡兩國的友誼。

斯里蘭卡國家大劇院建筑面積為16 100 m2。大劇院觀眾廳平面呈鐘形，有二層樓座，并延伸至側墻形成二層跌落包廂，可容納觀眾1 288人，其中一層為798座，二層為145座，三層為345座。觀眾廳有效容積約9 500 m3，總內表面積約3 920 m2，每座容積為7.4 m3，平均自由程為9.7 m。大劇院的幾何特征參數(shù)見表1，大劇院的平剖面見圖1。

2 聲學設計指標

斯里蘭卡國家大劇院是一個多功能劇場，主要功能為大型文藝演出，兼具歌劇、舞劇、會議等多功能使用的要求。根據(jù)劇院的用途、容積、規(guī)模以及相關設計規(guī)范，確定劇場的聲學設計指標。

2.1 混響時間（RT，s）

中頻（500 Hz ～ 1 kHz）滿場混響時間為1.4 s，觀眾廳的混響時間頻率特性應滿足低頻（125 Hz ～ 250 Hz）為中頻的1.1 ～ 1.2倍，高頻（2 kHz ～ 4 kHz）為中頻的0.8～0.9倍。

2.2 聲場不均勻度（ΔLp，dB）

ΔLp≤8 dB。

2.3 明晰度（C80(3)，dB）

C80(3)為2.0 dB ～ -2.0 dB。

2.4 噪聲限值（N，dB(A)）

背景噪聲：N≤25 dB(A)，噪聲評價曲線NR20；空調運行時：N≤30 dB(A)，噪聲評價曲線NR25。

2.5 沒有音質缺陷

沒有回聲、顫動回聲和聲聚焦等音質缺陷。

3 觀眾廳的音質設計

觀眾廳音質設計的主要任務是解決聲場分布、聲擴散、早期反射聲分布、混響時間控制、響度和消除音質缺陷等問題。

3.1 反射聲設計

觀眾廳池座的反射聲主要來自于舞臺臺口兩側設置的八字形墻面，該墻面能夠為池座提供早期側向反射聲。觀眾廳兩側的包廂欄板也可以為池座提供反射聲。另外，吊頂通過計算設計成折板形式，也可以為觀眾席提供反射聲。圖2為通過計算機模擬給出的池座反射聲路徑圖，從圖中可以看出反射聲主要來自于上述3個界面。

3.2 擴散設計

觀眾廳的擴散對音質起著很重要的作用，一般擴散措施有如下3種：

（1）設置擴散體；

（2）設置數(shù)論擴散裝置；

（3）交叉布置吸聲和反射構造。

本劇場觀眾廳兩個側墻為平行墻，裝修風格比較簡約，要求裝飾面統(tǒng)一，并且不希望在墻面設置擴散體。而由于混響時間控制的要求，兩個側墻也不能完全進行吸聲處理，這就有可能在兩個側墻之間產生顫動回聲，另外，擴散效果也不理想。為了解決這兩個問題，采用了交叉布置吸聲和反射構造的措施。為了保證其表面裝飾效果相同，設計墻面吸聲和反射構造如圖3所示。在墻面交叉布置吸聲和反射構造，并且兩側墻面在布置時錯開，即相同位置在一側墻為吸聲構造，另一側為反射構造。這既保證了墻面的擴散，又可以避免兩個平行側墻之間產生顫動回聲等聲學缺陷，同時，還滿足了混響時間控制和裝修效果的要求。圖4為墻面吸聲和反射構造布置圖，圖中，MA為吸聲構造，MB為反射構造。

觀眾廳兩側的跌落包廂也構成大體量的擴散體，并在包廂墻面上設置了縱向木格柵，形成了微擴散結構，保證在對低頻有良好擴散作用的前提下，對高頻也有良好的擴散作用。圖5為跌落包廂及微擴散構造。

4 計算機模擬

為了保證聲學設計的質量，用Raynoise聲學模擬軟件對觀眾廳的聲學效果進行了模擬計算，模擬結果如圖6所示，顯示出其基本滿足聲學設計指標。

5 結語

由于設計項目地址遠在國外，大劇院完工后沒有進行現(xiàn)場聲學測量，但據(jù)業(yè)主方反映，其主觀聽音評價效果良好。

聲學設計人員如何與裝修等其他專業(yè)設計人員良好配合，是劇院建筑最終能否在各方面取得滿意效果的關鍵因素之一，本劇場在進行聲學設計時聲學設計人員與裝修設計師充分交流，終于在滿足裝修效果的同時，完成了理想的聲學設計。圖7為觀眾廳內景。

[1]劉福才，張學蓮.多級電機傳動系統(tǒng)同步控制理論與應用研究[J].控制工程，2002，9（4）

[2]田文超，張小波，朱志紅等.數(shù)控系統(tǒng)中多軸同步技術策略和實現(xiàn)[J].華中科技大學學報，2001，29（5）

[3]童調生.多臺直流電動機同步協(xié)調運轉的最優(yōu)控制[J].電工技術學報，1987，2（1）

[4]李耿軼，王宇融.數(shù)控機床多軸同步控制方法[J].制造技術與機床，2000，50（5）

[5]楊同輝.自適應模糊控制在多電機協(xié)調中的應用[A].華南理工大學學位論文

[6]陳棟良.多火炮伺服系統(tǒng)交叉耦合同步控制及仿真研究[A].大連理工大學學位論文，2006

[7]于海生.多電機同步傳動微機控制裝置的研制[J].青島大學學報，1999，14（1）

[8]潘湘高，李曉峰.計算機在新型多電機同步系統(tǒng)中的應用[J].微計算機信息，2007，7-1