為迎接第九屆陜西省藝術(shù)節(jié)，讓廣大人民群眾共享文化惠民成果，同時(shí)提升寶雞市文化軟實(shí)力和綜合競(jìng)爭(zhēng)力，故興建寶雞大劇院。寶雞大劇院項(xiàng)目選址位于寶雞市金臺(tái)區(qū)新東嶺城市綜合體范圍內(nèi)(圖1)，于2020年10月投入使用。

圖1寶雞大劇院實(shí)景圖

　　寶雞大劇院建筑方案深化設(shè)計(jì)、內(nèi)裝方案及深化設(shè)計(jì)、建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)，均由天津大學(xué)建筑設(shè)計(jì)規(guī)劃研究總院有限公司獨(dú)立承擔(dān)。寶雞大劇院總占地面積約30000m2，主體建筑總面積約40906m2。其中，地上三層建筑面積約25500m2，地下一層建筑面積約15400m2。寶雞大劇院內(nèi)設(shè)一個(gè)約1205座的主劇場(chǎng)和一個(gè)500座的多功能劇場(chǎng)，以及合唱排練廳和音樂(lè)排練廳等其他配套房間(圖2)。本文主要介紹主劇場(chǎng)的建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)。

圖2寶雞大劇院大廳實(shí)景圖

　　一、劇場(chǎng)功能及建筑概況

　　寶雞大劇院主劇場(chǎng)主要以演出各類(lèi)音樂(lè)劇、交響樂(lè)、地方戲曲等舞臺(tái)類(lèi)演出，以及舉辦大型會(huì)議為主。主劇場(chǎng)座位數(shù)約1205座，其中池座870座，臨時(shí)座椅90座，二層樓座225座，包廂20座;有效容積約10309m3，每座容積8.5m3/座。主劇場(chǎng)建筑平面略呈馬蹄形，樓座由觀眾廳后部延伸至兩側(cè)，良好的體型為建筑聲學(xué)提供了較好的聲場(chǎng)環(huán)境。舞臺(tái)呈品字形，包含主舞臺(tái)、側(cè)舞臺(tái)和后舞臺(tái)，舞臺(tái)總面積1768m2，舞臺(tái)開(kāi)口為16m×10m;舞臺(tái)臺(tái)口線至池座和樓座后墻水平距離為32m;觀眾廳寬度為29.2m;樓座下開(kāi)口高深比5.2:7.3=1:1.4≥1:1.5，符合規(guī)范要求。池座觀眾席共22排(圖3)，前后高差(總起坡)為5.5m,平均起坡為0.26m;樓座觀眾共7排(圖4)，前后高差(總起坡)為2.98m，平均起坡為0.5m。舞臺(tái)設(shè)有活動(dòng)音樂(lè)罩，觀眾席前部設(shè)升降樂(lè)池。劇場(chǎng)主揚(yáng)聲器設(shè)于臺(tái)口前部天花主揚(yáng)聲器橋內(nèi)，拉聲像揚(yáng)聲器位于臺(tái)口八字墻區(qū)域，所有揚(yáng)聲器均為暗藏式;音控室、燈控室設(shè)于池座后墻的中部。圖5~圖6為觀眾廳剖面圖及實(shí)景圖。

圖3觀眾廳池座平面圖

圖4觀眾廳樓座平面圖

圖5觀眾廳剖面圖

圖6觀眾廳實(shí)景圖

　　二、主要聲學(xué)設(shè)計(jì)指標(biāo)

　　根據(jù)主劇場(chǎng)使用功能及規(guī)模的不同，同時(shí)參考業(yè)主方的使用要求，確定觀眾廳內(nèi)聲學(xué)的音質(zhì)參量指標(biāo)，并作為聲學(xué)設(shè)計(jì)及室內(nèi)設(shè)計(jì)必須考慮的原則。此外，根據(jù)業(yè)主使用需求，主劇場(chǎng)以演出歌舞劇為主，所以，設(shè)計(jì)指標(biāo)以不使用舞臺(tái)音樂(lè)罩工況為準(zhǔn)。

　　根據(jù)以上情況，對(duì)于寶雞大劇院主劇場(chǎng)，各項(xiàng)聲學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)如下。

　　混響時(shí)間RT：要求滿場(chǎng)1.5s±0.1s，空?qǐng)?.7s±0.1s，頻率特性見(jiàn)表1。

　　聲場(chǎng)不均勻度：在自然聲源的條件下，大與小聲級(jí)差值≤6dB?8dB。

　　音樂(lè)明晰度C80：1dB~3dB。

　　語(yǔ)言清晰度D50：≥0.45。

　　語(yǔ)言傳輸指數(shù)STI：≥0.45。

　　三、建筑體型設(shè)計(jì)

　　1、八字墻形狀設(shè)計(jì)

　　主劇場(chǎng)觀眾廳平面整體呈馬蹄形，能提供良好的聲場(chǎng)效果。主劇場(chǎng)同時(shí)承擔(dān)音樂(lè)演出的需求，需要以自然聲進(jìn)行演出，舞臺(tái)八字墻設(shè)計(jì)尤為重要。舞臺(tái)八字墻能為觀眾席前區(qū)提供前次反射聲，提高該區(qū)域觀眾的觀演效果。圖7為調(diào)整前的臺(tái)口八字墻聲線分析圖，可以看出，圖中藍(lán)色區(qū)域，即觀眾廳前中區(qū)缺少前次反射聲。對(duì)八字墻形狀進(jìn)行調(diào)整后的聲線分析見(jiàn)圖8，前次反射聲能覆蓋觀眾席中前區(qū)，保證觀眾席區(qū)域觀眾能夠獲得很好的豐滿感。

圖7八字墻調(diào)整前聲線分析圖

圖8八字墻調(diào)整后聲線分析圖

　　2、吊頂形式設(shè)計(jì)

　　觀眾廳剖面設(shè)計(jì)取決于兩個(gè)因素。一是規(guī)范規(guī)定的每座容積，它能確定觀眾廳吊頂?shù)拇蟾鸥叨?二是觀眾廳剖面聲線分析，它能確定吊頂?shù)男问健＝Y(jié)合上述兩個(gè)因素，確定的吊頂形式如圖9、圖10所示?？梢钥闯觯?jīng)吊頂反射的聲音能覆蓋觀眾席的所有區(qū)域，其分布均勻，能達(dá)到良好的聲場(chǎng)效果。

圖9剖面聲線分析圖(聲源位于大幕線后)

圖10剖面聲線分析圖(聲源位于樂(lè)池)

　　四、觀眾廳表面裝修材料的聲學(xué)設(shè)計(jì)

　　根據(jù)確定的混響時(shí)間值，對(duì)主劇場(chǎng)觀眾廳進(jìn)行聲學(xué)材料布置，同時(shí)遵循室內(nèi)聲學(xué)材料布置原則，確定觀眾廳空間以下部位的材料及構(gòu)造做法。

　　(1)觀眾廳地坪及走道

　　主劇場(chǎng)主體結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)，由于工期問(wèn)題，觀眾廳樓面基層采用纖維水泥壓力板，基層下采用排布緊密的小鋼柱起支撐作用，為了盡可能減小人員走動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲，采用兩層共48mm厚纖維水泥壓力板(單層面密度≥40kg/m2)、兩層之間鋪設(shè)1.2mm厚隔聲氈作為樓面基層材料。同時(shí)，為了避免剛性連接，在鋼柱與地下一層鋼筋混凝土樓面之間布置16mm厚減振層。觀眾廳地坪材料采用“15mm厚實(shí)木地板+15mm厚松木毛地板”。為了進(jìn)一步降低人員走動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲，在觀眾廳的主要通道(即走道位置)鋪設(shè)地毯，具體構(gòu)造為“10mm厚阻燃地毯+20mm厚松木毛地板”。

　　(2)觀眾廳吊頂

　　為了保證足夠的反射聲，以及結(jié)合吊頂異形造型的需求，吊頂材質(zhì)采用GRG，建議厚度不低于30mm，體密度不低于1800kg/m3。

　　(3)觀眾廳側(cè)墻前區(qū)

　　該區(qū)域需要將聲音反射到觀眾席區(qū)域，因此，需采用硬質(zhì)材料，結(jié)合內(nèi)裝設(shè)計(jì)方案，此區(qū)域采用與吊頂相同的GRG材料。

　　(4)觀眾廳側(cè)墻中區(qū)

　　該區(qū)域同樣需進(jìn)行反射處理，結(jié)合內(nèi)裝設(shè)計(jì)方案，在此區(qū)域布置15mm厚實(shí)木板。

　　(5)觀眾廳側(cè)墻后區(qū)、觀眾廳后墻

　　觀眾廳側(cè)墻后區(qū)及后墻區(qū)域材料需以強(qiáng)吸聲為主，避免產(chǎn)生回聲，結(jié)合混響時(shí)間設(shè)計(jì)，此區(qū)域采用木質(zhì)穿孔板吸聲構(gòu)造，具體做法為“15mm厚穿孔木質(zhì)板(孔徑3mm、孔距16mm)+50mm厚玻璃棉(容重32kg/m3)”。其中，側(cè)墻區(qū)域反射、吸聲材料布置位置參考圖11。

圖11墻體材料布置位置示意(紅色代表反射、藍(lán)色代表吸聲)

　　(6)樓座欄板

　　樓座欄板應(yīng)避免垂直面，做吸聲或擴(kuò)散處理。根據(jù)觀眾廳混響時(shí)間控制，以及結(jié)合內(nèi)裝裝飾效果，在欄板部分做弧形擴(kuò)散處理，大樣示意見(jiàn)圖12。

圖12樓座欄板大樣示意圖

　　(7)舞臺(tái)

　　舞臺(tái)容積27762m3，大約是觀眾廳的3倍，混響時(shí)間要求與觀眾廳接近。因此，在舞臺(tái)工藝進(jìn)行舞臺(tái)幕布布置的前提下，對(duì)舞臺(tái)進(jìn)行混響時(shí)間設(shè)計(jì)。一層天橋以下采用12.5mm厚穿孔石膏板，具體構(gòu)造為“12.5mm厚穿孔石膏板(穿孔率13.1%，大小眼孔，孔徑12/8)+50mm厚離心玻璃棉(容重32kg/m3)+350mm厚空腔”。為了防止道具等沖撞破壞墻體，建議5m以下采用容重大于1150kg/m3的中密度埃特板、5m至一層天橋采用12.5mm厚石膏板，兩種材料構(gòu)造相同。一層天橋至二層天橋下采用12.5mm厚石膏板，具體構(gòu)造為“12.5mm厚石膏板+400mm厚空腔”，進(jìn)一步降低低頻混響時(shí)間。吊頂進(jìn)行無(wú)機(jī)纖維噴涂，避免聲音經(jīng)此處反射，產(chǎn)生回聲。

　　五、計(jì)算機(jī)模擬分析

　　混響時(shí)間設(shè)計(jì)完成后，采用Odeon軟件對(duì)聲場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行模擬，對(duì)方案起到一定的校正作用。觀眾廳各部位吸聲系數(shù)見(jiàn)表2，圖13為模擬軟件中三維模型圖，圖14~圖18為各參數(shù)的模擬結(jié)果，表3為各測(cè)點(diǎn)平均值。

表2觀眾廳界面吸聲系數(shù)表

圖13Odeon軟件三維模型圖

圖14T30參數(shù)模擬結(jié)果

圖15SPL參數(shù)模擬結(jié)果

圖16C80參數(shù)模擬結(jié)果

圖17D50模擬結(jié)果

圖18STI參數(shù)模擬結(jié)果

表3各頻點(diǎn)模擬參數(shù)平均值

　　六、測(cè)試結(jié)果及分析

　　根據(jù)混響時(shí)間測(cè)量規(guī)范，在觀眾廳內(nèi)共布置17個(gè)測(cè)點(diǎn)，對(duì)主劇場(chǎng)進(jìn)行空?qǐng)隹⒐z測(cè)，各參數(shù)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4各測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)參數(shù)平均值

　　從檢測(cè)結(jié)果可以看出：

　　空?qǐng)鲋蓄l混響時(shí)間平均值為1.67s，同時(shí)考慮工程誤差，在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi);低頻為2.04s，不超出規(guī)范規(guī)定的限值范圍;中高頻混響時(shí)間平直，整個(gè)混響時(shí)間測(cè)試結(jié)果較為理想，滿足設(shè)計(jì)要求。

　　聲壓級(jí)檢測(cè)結(jié)果表明，17個(gè)測(cè)點(diǎn)的聲壓級(jí)為77.6dB，聲壓級(jí)為73.95dB，差值為3.65dB，小于6dB，說(shuō)明廳堂內(nèi)聲壓級(jí)分布均勻。

　　音樂(lè)明晰度是評(píng)價(jià)音樂(lè)聲是否清晰的參數(shù)，所有倍頻程測(cè)量結(jié)果均大于1dB，說(shuō)明觀眾能很好地聽(tīng)清音樂(lè)聲。

　　語(yǔ)言清晰度是評(píng)價(jià)廳堂語(yǔ)言聲是否清晰的參數(shù)，所有倍頻程測(cè)量結(jié)果均大于0.3，略小于要求的≥0.45，可能是由于空?qǐng)霏h(huán)境缺少觀眾吸聲造成的。

　　語(yǔ)言傳輸指數(shù)同樣是評(píng)價(jià)語(yǔ)言聲的參數(shù)。參數(shù)越大，代表觀眾聽(tīng)到的語(yǔ)言聲越清晰。測(cè)點(diǎn)測(cè)試結(jié)果均值為0.52，表明觀眾廳內(nèi)清晰度好。

　　作為寶雞市嶄新的文化建筑，寶雞大劇院是寶雞市市民共享文化盛宴的重要場(chǎng)所。本次建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)，通過(guò)前期的建筑體型設(shè)計(jì)、混響時(shí)間設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助模擬，及后期聲學(xué)檢測(cè)，表明主劇場(chǎng)混響時(shí)間設(shè)計(jì)達(dá)到預(yù)期、混響時(shí)間特性曲線符合規(guī)范、聲場(chǎng)分布均勻、具有一定的豐滿度和清晰度，滿足表演劇種的功能使用要求。有理由相信，未來(lái)寶雞大劇院一定能肩負(fù)豐富人們精神文化生活的重任，為寶雞市市民帶來(lái)美好的視聽(tīng)體驗(yàn)。

　　選自《演藝科技》2021年第8期陳航，劉剛《寶雞大劇院主劇場(chǎng)建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)》，轉(zhuǎn)載請(qǐng)標(biāo)注：演藝科技傳媒。更多詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參閱《演藝科技》。