上海文化廣場音樂劇院的建聲設計

楊志剛，章奎生

（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 工程概述

上海文化廣場音樂劇院于2006年9月開始改建，2011年9月投入使用。工程占地約47000 m2，綠化面積26000 m2，是目前世界上最大、最深、座位最多的地下劇院，最深處達22 m。這是國內第一家以演出音樂劇為主的專業劇院，其他時尚及經典舞臺藝術為輔，努力成為上海音樂劇產業的孵化和培育基地是該劇院的目標。

該劇院不僅是上海近代政治文化的縮影，更是上海百年社會發展史的縮影。解放前，這里是上海法租界著名的逸園跑狗場。1952年，時任上海市長的陳毅將其命名為文化廣場。此后，為迎接亞太區域和平會議的召開，這里建成了擁有15000個座位的大看臺。1969年12月，文化廣場失火，1970年復建。后又幾經變遷，演變成為目前的音樂劇院。

該劇院由上海現代建筑設計集團旗下華建建筑設計院與美國BBB建筑事務所合作承擔建筑設計，大堂和觀眾廳的室內設計方案由美國著名設計公司STUDIOS Architecture 和Team 7 International聯手完成。

新建成的劇院宛若一只舒展巨翅的白色鳳凰棲息在綠茵上。它的奇特之處在于不是“平地而起”，而是“向下造房”，基礎最深達24.3 m。工程總建筑面積為65000 m2，其中7 823 m2為地上三層；57000 m2則位于地下，為地下五層。設計中采用了大量動感曲線，用流線型的造型和鳳凰羽毛裝飾圖案來烘托建筑造型。劇院門廳的中央，造型新穎的透明“藝術之樹”頂天立地，為地下各層空間灑下一抹陽光。大廳正面巨幅玻璃畫出自著名旅美畫家丁紹光之手，是目前世界上最大的彩色玻璃畫作。屋頂則設計得錯落有致。圖1、圖2為劇院門廳和觀眾廳內景。

2 劇院的功能及建筑概況

2.1 使用功能

劇院主要用于大型百老匯音樂劇、大型戲劇及大型歌劇演出，聲場以擴聲系統為主，建聲為輔。

2.2 容座

觀眾廳容座為1 887座。其中池座1 247座（樂池如升起作為觀眾廳的一部分可布置55座）；一層樓座188座（含側包廂36座）；二層樓座452座（含側包廂28座）。圖3!圖5分別為池座和一、二層樓座平面圖，圖6為剖面圖。

2.3 建筑概況

觀眾廳建筑平面近似馬蹄形；舞臺開口：20 m × 11.5 m，舞臺面比池座第一排高0.95 m；廳內建筑尺寸：舞臺臺口至池座后墻最大水平距離為32 m；最大寬度：35 m；平均高度：約15.3 m。

臺口側墻設兩道耳光；天花設兩道面光天橋，一道追光。觀眾席后部設兩層挑臺，側墻設兩層側包廂。二層挑臺開口高深比：4.1∶6.3=1∶1.54，基本符合規范要求的≥1∶1.5。三層挑臺開口高深比：2.8∶3.7=1∶1.32，符合規范要求的≥1∶1.5。

圖5 二層樓座平面圖

池座觀眾席為全臺階形式，共23排，第一排標高為-12.95 m，最后一排標高為-7.50 m，前后高差（總起坡）為5.45 m，平均起坡為0.25 m；一層樓座（貴賓包廂）共3排，第一排標高為-4.55 m，最后一排標高為-3.499 m，前后高差（總起坡）為1.05 m，平均起坡為0.5 m； 二層樓座共4排，第一排標高為-0.560 m，最后一排標高為3.992 m，前后高差（總起坡）為4.552 m，平均起坡為0.65 m。各層觀眾席末排的視點俯角：池座為12o，一層挑臺為22o，二層挑臺為32o。觀眾席前部設升降樂池，開口面積為68 m2。

舞臺包括主舞臺、2個側舞臺和后舞臺。主舞臺尺寸：長35 m，深21.6 m，高28.8 m；左右側舞臺尺寸：長19 m，深21.6 m，高13.5 m；后舞臺尺寸：長24.4 m， 深18.6 m，高13 m。主舞臺柵頂標高為16.8 m；三層燈光渡橋標高分別為：1.0 m、5.5 m及10.0 m；舞臺設升降舞臺及旋轉車臺等舞臺機械。聲控室、燈控室設于池座后墻的中部。

3 劇院主要建聲設計技術指標

（1）中頻滿場混響時間RT： 1.3 s ± 0.1 s，頻率特性如表1所示；

（2）明晰度C80：在1dB～3 dB之間；

表1 混響時間頻率特性

圖6 剖面圖

（3）側向反射系數LF：在0.15～0.35之間；

（4）聲場力度G：-1 dB～2 dB；

（5）本底噪聲：NR ≤ 20曲線。

4 觀眾廳表面裝修用材的聲學設計要求

在觀眾廳的聲學裝修設計中，中高頻吸聲材料主要配置在走道上。而低頻吸聲則主要借助于大天花吊頂、挑臺天花吊頂及側墻面等處不同材質及厚度的板共振起到的吸聲作用。對觀眾廳各部位用料、配置及構造的聲學設計要求如下：

（1）觀眾廳內地坪及走道

觀眾廳內地坪用料可由建筑師及室內設計師根據裝修標準、清潔要求及經濟等因素確定，聲學設計僅要求地板面料為貼實材料，如用木地板，龍骨間隙應填實，以避免地板共振吸收低頻。最后確定地面采用石材，便于清潔；觀眾廳內走道部位鋪設地毯，以防滑并避免腳步走動噪聲。

（2）后墻面

經過音質計算，觀眾廳內后墻除門及觀察窗外，均可不做吸聲處理，但為了防止回聲，需做聲擴散處理。最后確定采用四棱錐的聲擴散體，具體做法為雙層12 mm厚膏板襯里加木飾面層，面密度約為30 kg/m2。

（3）側墻面

中后部側墻面均做硬的反射面，裝修面層的面密度≥30 kg/m2，以避免對低頻聲能的吸收。最后做法為：木飾面板、玻璃和預鑄式玻璃纖維增強石膏板（GRG），面密度均為30 kg/m2。

（4）天花

天花在建聲上會起到重要的前次反射聲作用，因此，建聲設計要求在屋架荷載允許的條件下，盡可能采用較厚重的反射型天花，以避免過多的低頻聲能被吸收。最后采用GRG（面密度為40 kg/m2）吊頂。

（5）挑臺欄板

挑臺欄板是廳內容易在前區造成回聲的部位，建筑及室內設計中都應予以注意。該劇院的挑臺為下傾式弧形或欄板結合表面裝飾進行局部擴散處理，以有利于擴散聲波，不至于產生回聲。

圖7 計算機模型內視圖（歌劇條件）

圖8 計算機三維聲學模型圖（歌劇條件）

圖9 計算機模擬結果彩色網格圖（歌劇條件）

表2 聲學參量模擬結果匯總表

（6）舞臺墻面

舞臺包括1個主舞臺、2個側舞臺和1個后舞臺，空間體積比較大，遠超過了劇院觀眾廳體積。為了避免舞臺空間與觀眾廳空間之間因耦合空間而產生的不利影響，聲學設計要求舞臺空間內的混響時間應基本接近觀眾廳的混響時間。所以在舞臺（包括主舞臺、側舞臺及后舞臺）一層天橋以下墻面做吸聲處理。具體做法為：3 m以下部分，在原有粉刷墻體基礎上，使用75系列輕鋼龍骨，安裝25 mm厚防撞木絲吸聲板（空腔，刷黑色水性涂料）；3 m以上部分，在原有粉刷墻體基礎上，使用75系列輕鋼龍骨，安裝5 mm厚的穿孔吸聲板（穿孔率20%），內填由玻璃絲布包裹的50 mm厚48 kg/m3離心玻璃棉板。

5 計算機模擬分析

計算機聲學模擬分析采用的軟件為丹麥技術大學編制的ODEON 9.2建聲模擬軟件，是世界上公認模擬結果最可靠的建聲模擬軟件之一。

1950—1970年，中南佛州工程共實施了20年。該項工程主要包括五項內容：一是河道整治，二是胡佛壩的加固與加高，三是修建了多個地表存水區，四是大范圍修建防護堤，五是建設排水渠網及入海處防止海水入侵結構物。共修建了1 700 km運河、約1 200 km堤壩、200座控水建筑物、15座主要泵站等。

（1）觀眾廳的三維模型

圖7為計算機模型內視圖。根據劇院的平剖面圖建立觀眾廳的三維聲學模型，共有1 005個包絡面圍成，見圖8、圖9。

（2）觀眾席主要聲學參量的示意圖

圖9中的A、B、C、D分別為T30、C80、G及LF四個聲學參量的模擬分析結果圖。

（3）聲學參量模擬結果匯總見表2（滿場狀態）

6 建聲測試結果

6.1 主要建聲測試結果

建聲測試儀器系統圖見圖10。空場主要建聲測試結果見表3和表4。

表3 觀眾廳空場主要建聲測試結果

表4 本底噪聲測試結果

圖10 建聲測試儀器系統圖

圖11 本底噪聲頻率曲線圖

6.2 主要建聲測試結果分析

圖11為本底噪聲頻率曲線圖，據此分析可得：

（1）混響時間是劇院建聲設計中最重要的音質評價指標，從混響時間（空場）測量數據可以得出，劇院空場18點平均中頻（500 Hz～1000 Hz）混響時間為1.54 s。混響特性為低頻有一定提升（低音比BR值為1.06），除4 kHz有明顯下降外，中高頻特性基本平直。預計滿場中頻（500 Hz～1000 Hz）混響時間將為1.3 s左右，混響特性曲線的低頻也會有一定的提升。符合劇場聲學設計規范和該音樂劇院的聲學設計預期要求。

（2）清晰度D50參數主要用于評價觀眾廳內的語言清晰度，測得本劇院觀眾廳內中高頻（500 Hz～4 kHz）平均D50值達到0.56，表明本觀眾廳內清晰度有一定的保障。

（3）從明晰度C80值實測結果分析可見，觀眾廳的C80(3)平均值為2.83 dB，符合歌劇推薦的1.0～3.0的要求。

（4）中頻聲場力度的平均值Gmid為-0.82，符合歌劇推薦的-1.0～2.0的要求。

（5）本次現場測量利用先進的可調指向性測試話筒對音樂廳進行了側向反射聲系數LF值的測量，結果表明全頻LF值達0.15～0.27，中頻平均達0.20。表明劇院觀眾廳的建筑聲學平剖面體形設計和室內裝修設計對觀眾廳的聲反射和聲擴散都取得了應有的效果。

（6）劇院觀眾廳內空調開時實測本底噪聲為41 dB（A）～48 dB（A），未能達到噪聲評價NR-25曲線要求。從現場聽覺表明，本底噪聲偏離的原因可能是因臺上燈光設備的電磁噪聲或其他舞臺設備散熱風扇噪聲所致，經劇院舞臺技術部門檢查后，已予以消除。

通過對劇院的建聲測量和分析，總體表明該劇院觀眾廳內混響時間適當，混響特性良好，聲場分布均勻，觀眾廳有足夠的聽音清晰度和一定的豐滿度，表明建聲設計達到了預期的音質要求。總體音質效果可達到國內外同類劇院的先進水平。