上海合作組織青島峰會主會場建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)

韓雨桐，陳建華，朱自淙

（中廣電廣播電影電視設(shè)計(jì)研究院，北京 100045）

1 項(xiàng)目概述

上海合作組織成員國元首理事會第十八次會議（以下簡稱“青島峰會”）于2018年6月9日至10日在山東青島國際會議中心舉行。

青島國際會議中心由原青島奧帆中心改建，總建筑面積約54 000㎡，為裝配式建筑，主要會議空間圍護(hù)構(gòu)造均采用輕結(jié)構(gòu)的材料，重點(diǎn)噪聲源機(jī)房采用加氣砌塊墻體。會議中心主體建筑共四層，主要包括大范圍會議廳、小范圍會議廳、新聞發(fā)布廳、多功能廳、中小會議室以及同聲傳譯室、控制室等輔助配套房間，主要為滿足舉辦大型國際峰會會議的使用需求，會議功能房間有著較高的聲學(xué)要求。

中廣電廣播電影電視設(shè)計(jì)研究院承擔(dān)會議中心內(nèi)會議功能房間的建筑聲學(xué)、音視頻系統(tǒng)和舞臺燈光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。參加青島峰會的各國領(lǐng)導(dǎo)人主要在大范圍會議廳與小范圍會議廳內(nèi)會晤，因此，下文主要介紹這兩廳的建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)。

2 建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 音質(zhì)設(shè)計(jì)指標(biāo)及要求

大范圍會議廳與小范圍會議廳內(nèi)應(yīng)有良好的聲學(xué)環(huán)境，使用區(qū)域無明顯的聲缺陷，如長延遲的反射聲、顫動回聲、聲聚焦等。兩廳的混響時間、本底噪聲、語言清晰度等建筑聲學(xué)指標(biāo)的設(shè)計(jì)值如表1所示。

2.2 大范圍會議廳音質(zhì)設(shè)計(jì)

大范圍會議廳總面積約1 100 m2，總?cè)莘e約9 000 m3。會議基本形式為大型圓桌會議，場地中間設(shè)置大型圓環(huán)形會議桌，沿桌排列各參會領(lǐng)導(dǎo)人坐席，參會隨員坐席位于外側(cè)，主會場裝修效果圖、平面圖以及立面圖見圖1、圖2、圖3。

大范圍會議廳整體高度約9 m，體型較為扁平，會議廳內(nèi)頂棚與地面之間基本為大面積的平行平面。聲波在垂直地面的方向上多次反射，易形成顫動回聲，某些位置會聽到多次有明顯時間間隔的反射聲，影響清晰度、舒適度。因此，在進(jìn)行聲學(xué)設(shè)計(jì)中，充分考慮到可能出現(xiàn)的聲學(xué)問題，對頂面天花構(gòu)造進(jìn)行相應(yīng)處理。

表1 大范圍會議廳與小范圍會議廳的建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)指標(biāo)

圖1 大范圍會議廳裝修效果圖

圖2 大范圍會議廳平面圖

圖3 大范圍會議廳立面圖

頂面天花主要由五部分組成，位于圓桌上方的大型圓形造型燈具。主花燈為圓形，直徑約12 m，造型以傳統(tǒng)文化中的如意造型為主；外圈的花燈為多層矩形堆疊構(gòu)造，可提供一定的聲擴(kuò)散作用，以金色花紋描繪。花燈外側(cè)為不透聲環(huán)形裝飾造型，內(nèi)部暗裝16根音柱，音柱面層為鏤空裝飾面，既滿足室內(nèi)設(shè)計(jì)風(fēng)格，又滿足擴(kuò)聲要求。環(huán)形外側(cè)的方形框內(nèi)做格柵造型，在凸起的格柵中間布置吸聲材料，凹凸的格柵造型不僅具有聲擴(kuò)散的作用，還可以起到控制主會場內(nèi)混響時間的作用。格柵外側(cè)一圈飛檐主要材料為金屬板構(gòu)造，為控制會議廳內(nèi)低頻部分的混響時間，面積約300 m2。整個天花最外側(cè)一圈布置吸聲材料，主要構(gòu)造為穿孔金屬板（穿孔率30%）后鋪玻璃棉，天花總吸聲材料布置面積約400 m2。

圖4 大范圍會議廳墻面木雕裝飾板局部構(gòu)造圖

四周墻面有大面積的實(shí)木木雕，共36塊，約130 m2，以及其他金屬雕刻等造型。木雕板上的雕刻內(nèi)容以畫作為主，非規(guī)則布置，并且凹陷深度在50 mm以上，起到一定的聲擴(kuò)散功能。

廳內(nèi)裝修設(shè)計(jì)以齊魯文化為主題，設(shè)計(jì)元素多為玉石、木雕構(gòu)成的玉帶、畫卷等，這就導(dǎo)致在室內(nèi)混響時間控制方面出現(xiàn)一定風(fēng)險。因此，為保證有足夠的吸聲量，在木雕、金屬雕刻等造型后側(cè)及開口內(nèi)側(cè)等部位均布置與室內(nèi)設(shè)計(jì)造型風(fēng)格相匹配的吸聲材料，主要構(gòu)造為透聲裝飾布面包裹穿孔金屬板、后襯玻璃棉，大大增加了墻面整體吸聲材料面積，最終墻面吸聲材料布置約350 m2。實(shí)木雕刻裝飾板局部構(gòu)造詳見圖4。聲學(xué)設(shè)計(jì)在兼顧室內(nèi)設(shè)計(jì)美觀的同時，滿足了聲學(xué)性能要求。

地面滿鋪厚地毯，圓桌上布置桌布；座椅為軟墊座椅，為控制室內(nèi)混響時間增加了有效吸聲面積。

在青島峰會召開前夕，對大范圍會議廳室內(nèi)聲學(xué)指標(biāo)進(jìn)行了現(xiàn)場測量。本底噪聲實(shí)際測量值如表2所示，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)NR25。對語言清晰度進(jìn)行測試，在大范圍會議廳內(nèi)設(shè)置10個測點(diǎn)，測得廳內(nèi)語言清晰度（STI）為0.67，符合會議廳內(nèi)語言清晰度≥0.60的設(shè)計(jì)要求?；祉憰r間的現(xiàn)場測量值為1.34 s（中頻，空場狀態(tài)），測量數(shù)據(jù)如表3所示；滿場狀態(tài)下（室內(nèi)約80%滿員）室內(nèi)混響時間中頻值會繼續(xù)降低約0.1 s，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.3 小范圍會議廳音質(zhì)設(shè)計(jì)

小范圍會議廳室內(nèi)面積約940 m2，總?cè)莘e約6 600 m3，會議基本形式為圓桌會議，場地中間設(shè)置圓環(huán)形會議桌，沿桌排列各參會領(lǐng)導(dǎo)人坐席，參會隨員坐席位于外側(cè)。主會場裝修效果圖、平面圖以及立面圖見圖5、圖6、圖7。

土體和直根的物理屬性和測試模型的物理屬性基本保持一致。土體和直根的泊松比0.3,密度2 000 kg/m3,土體楊氏模量1×106 Pa;直根楊氏模量1×107 Pa。摩擦系數(shù)定為0.5；重力加速度為10 m/s2；彈性滑動值一般設(shè)為總接觸長度的1%；拔出距離同具體只跟尺寸有關(guān)。

表2 本底噪聲現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)達(dá)到滿足NR25級別

表3 空場混響時間測量值

圖5 小范圍會議廳裝修效果圖

天花上布置大面積GRG（GlassFiber Reinforced Gypsum，玻璃纖維加強(qiáng)石膏板）造型，吸聲材料主要布置在天花外側(cè)一圈，以及墻面上。圓桌中間上方為八角型花燈，分為上下兩層環(huán)形，以體現(xiàn)峰會匯聚八方的寓意。天花GRG造型也與地面為非平行平面，盡可能避免產(chǎn)生顫動回聲，并提供一定的聲擴(kuò)散作用。GRG造型內(nèi)設(shè)置八條鏤空飾面，內(nèi)部暗裝音柱。天花外側(cè)滿鋪吸聲材料，對會場內(nèi)混響時間控制提供支持，吸聲構(gòu)造為穿孔金屬板后鋪玻璃棉，面積約360 m2。

由圖6、圖7可見，小范圍會議廳兩側(cè)墻面均有平行平面。根據(jù)歷來建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的案例以及現(xiàn)場調(diào)查顯示，在兩個平行平面間的聲波多次反射形成的顫動回聲對室內(nèi)聽覺感受造成相當(dāng)大的影響，與聲聚焦不同，顫動回聲會對一個區(qū)域產(chǎn)生影響，而不是聚焦在一個特定的點(diǎn)上，因此，盡可能采取吸聲、擴(kuò)散等措施，配合擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以達(dá)到較為滿意的聲學(xué)環(huán)境。另外，四個墻角位置墻體為弧形，易在會場內(nèi)形成聲聚焦。

圖6 小范圍會議廳平面圖

圖7 小范圍會議廳立面圖

圖8 平面墻面擴(kuò)散示意圖 圖9 弧形墻面擴(kuò)散示意圖

根據(jù)聲學(xué)擴(kuò)散體理論，平面擴(kuò)散與弧形面擴(kuò)散圖對比如圖8與圖9所示。因此，在兩側(cè)墻面的聲學(xué)設(shè)計(jì)時應(yīng)盡量避免平行平面，但由于還需兼顧室內(nèi)設(shè)計(jì)整體風(fēng)格、設(shè)計(jì)元素的體現(xiàn)，在不進(jìn)行材料更換的情況下，對其進(jìn)行聲學(xué)手段處理，降低顫動回聲等聲缺陷的形成。因此，墻面GRG造型設(shè)計(jì)為多個弧面組成的裝飾造型，造型面層布置海浪波紋浮雕，如圖10所示，避免產(chǎn)生顫動回聲，為小范圍會議廳提供了良好的聲擴(kuò)散效果。

圖10 小范圍會議廳墻面擴(kuò)散體圖

位于小范圍會議廳四個墻角位置墻面布置連續(xù)多個內(nèi)凹型吸聲體，其構(gòu)造為穿孔金屬板面層蒙透聲織物、板后襯玻璃棉，其造型結(jié)構(gòu)見圖11所示，在兼顧吸聲的同時，避免形成聲聚焦。

位于圓桌會議背景板位置為實(shí)木木雕并結(jié)合兩側(cè)凸起造型，表面浮雕深度在50 mm以上，具有聲擴(kuò)散的作用。

小范圍會議廳內(nèi)墻面造型在兼顧室內(nèi)裝修美觀的條件下，結(jié)合室內(nèi)裝修所要體現(xiàn)的內(nèi)容，通過改變其造型樣式及使用材料，同時滿足聲學(xué)性能要求，總墻面吸聲材料布置面積約330 m2，擴(kuò)散體面積約130 m2。

小范圍會議廳地面同樣為滿鋪厚地毯，桌面鋪設(shè)桌布，座椅面層為軟包，提供吸聲作用，以控制混響時間。

小范圍會議廳內(nèi)本底噪聲實(shí)際測量值同樣達(dá)到NR25，達(dá)到了預(yù)期的聲學(xué)設(shè)計(jì)目標(biāo)。語言清晰度的測試，共設(shè)了10個測試點(diǎn)，測試結(jié)果為0.65，符合會議廳內(nèi)語言清晰度設(shè)計(jì)要求。會議廳內(nèi)混響時間現(xiàn)場測量值為1.48 s（中頻，空場狀態(tài)），現(xiàn)場測量值較設(shè)計(jì)值偏高，分析具體原因主要有以下幾點(diǎn)。

（1）因裝修風(fēng)格需犧牲大量吸聲面積。

（2）在進(jìn)行混響時間計(jì)算時，按照室內(nèi)與會人員的80%滿場人數(shù)進(jìn)行計(jì)算，而測量數(shù)據(jù)為會議廳空場測量數(shù)據(jù)，滿場混響時間較空場混響時間會降低。

（3）在測量過程中發(fā)現(xiàn)部分吊頂內(nèi)與墻面內(nèi)玻璃棉未安裝，導(dǎo)致吸聲效率降低。

3 噪聲與振動控制設(shè)計(jì)

影響會場環(huán)境主要的噪聲來源包括：來自建筑物外部的雨噪聲、交通噪聲等噪聲源；來自建筑物內(nèi)部的空調(diào)系統(tǒng)的噪聲、燈光設(shè)備的噪聲、兩個會議場相互干擾噪聲等噪聲源，均需控制處理。

3.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔聲設(shè)計(jì)

3.1.1 墻體圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔聲設(shè)計(jì)

圖11 角落墻面造型圖

青島當(dāng)?shù)貧夂蜉^為潮濕，項(xiàng)目位于海邊，工期較緊，如選用混凝土構(gòu)造，由于其材質(zhì)不易干燥、施工工期較長，無法滿足項(xiàng)目實(shí)際需求。經(jīng)多方論證與協(xié)商，及對隔聲風(fēng)險的預(yù)估，最終采取輕結(jié)構(gòu)的多層復(fù)合墻體構(gòu)造，在項(xiàng)目組的統(tǒng)一指揮下，協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)、施工和管理，最終達(dá)到了較好的效果。

根據(jù)大范圍、小范圍會議廳與周邊房間的位置關(guān)系，以及其使用功能上的實(shí)際需求，墻體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)權(quán)隔聲量應(yīng)不小于50 dB；與其他會議室或者噪聲敏感房間相鄰墻體，墻體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)權(quán)隔聲量應(yīng)不小于55 dB。現(xiàn)場測量會議室與會議室之間墻面隔聲量均達(dá)到55 dB，確保相鄰兩間會議室同時使用時不會相互干擾。

3.1.2 樓板圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔聲設(shè)計(jì)

空調(diào)系統(tǒng)噪聲作為會議中心內(nèi)主要的噪聲源，對空調(diào)系統(tǒng)的噪聲與振動控制是會場內(nèi)建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)不可或缺的重要設(shè)計(jì)任務(wù)。位于夾層中的空調(diào)機(jī)房（二層與四層）對一層與三層的主要會議空間產(chǎn)生噪聲干擾。空調(diào)系統(tǒng)噪聲包括空氣傳播的噪聲與結(jié)構(gòu)傳播的噪聲。另外，小范圍會議廳的下方設(shè)置有制冷機(jī)房，制冷機(jī)組運(yùn)行時噪聲以及振動均較普通空調(diào)機(jī)組大，因此，極易產(chǎn)生有感振動，其噪聲多為低頻噪聲。

因此，除了對空調(diào)機(jī)房以及機(jī)組設(shè)備進(jìn)行隔聲隔振的聲學(xué)處理外，同時在各會議房間頂部樓板下設(shè)置了隔聲吊頂，確保在使用過程中，減小空調(diào)噪聲影響以及上下會議室之間的相互影響。

圖12 大范圍會議廳計(jì)算機(jī)模型及聲源點(diǎn)、接收點(diǎn)分布圖

表4 大范圍會議廳混響時間（T30）計(jì)算機(jī)模擬值

3.2 振動控制設(shè)計(jì)

空調(diào)系統(tǒng)的隔振和消聲設(shè)計(jì)滿足周圍房間的噪聲控制要求，對整個會場的聲環(huán)境有著非常重要的作用。

位于小范圍與大范圍會議廳上方的空調(diào)機(jī)房雖然不是直接上下疊落關(guān)系，但是空調(diào)機(jī)組在運(yùn)行時產(chǎn)生較大的噪聲以及振動依舊對會場內(nèi)的聲學(xué)環(huán)境造成不良影響。因此，除了在空調(diào)機(jī)組設(shè)備下方加裝隔振措施的同時，對整個機(jī)房地面設(shè)置浮筑樓板。

3.3 空調(diào)系統(tǒng)消聲設(shè)計(jì)

空調(diào)系統(tǒng)消聲設(shè)計(jì)需根據(jù)系統(tǒng)的噪聲特點(diǎn)、設(shè)備的聲功率級和管路條件等進(jìn)行計(jì)算，確定消聲器的數(shù)量、形式。

4 聲學(xué)計(jì)算機(jī)模擬

為保證主會場內(nèi)聲學(xué)效果，聲學(xué)設(shè)計(jì)中對青島國際會議中心內(nèi)各個會議空間都進(jìn)行了計(jì)算機(jī)建模模擬。計(jì)算機(jī)聲學(xué)模擬將整個主會場內(nèi)復(fù)雜的幾何構(gòu)造簡化為與聲學(xué)有關(guān)的簡單面，忽略燈光系統(tǒng)、相關(guān)設(shè)備條件、裝飾雕刻細(xì)節(jié)等。下文介紹大范圍與小范圍會議廳聲學(xué)模擬情況。

圖13 小范圍會議廳計(jì)算機(jī)模型及聲源點(diǎn)、接收點(diǎn)分布圖

表5 小范圍會議廳混響時間（T30）計(jì)算機(jī)模擬值

大范圍會議廳計(jì)算機(jī)模型及聲源點(diǎn)、接收點(diǎn)分布如圖12所示，會議廳內(nèi)混響時間模擬結(jié)果為各個接收點(diǎn)模擬值的平均值，如表4。

由模擬結(jié)果可見，大范圍會議廳內(nèi)中頻混響時間約1.40 s，與聲學(xué)設(shè)計(jì)目標(biāo)值符合較好。

小范圍會議廳計(jì)算機(jī)模型及聲源點(diǎn)、接收點(diǎn)分布如圖13所示，會議廳內(nèi)混響時間模擬結(jié)果為各個接收點(diǎn)模擬值的平均值，如表5。

由模擬結(jié)果可見，小范圍會議廳內(nèi)中頻混響時間約1.35 s，與聲學(xué)設(shè)計(jì)目標(biāo)值符合較好。

5 結(jié)語

本項(xiàng)目為設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)繼雁棲湖國際會展中心（APEC會議）、杭州G20峰會、烏鎮(zhèn)世界互聯(lián)網(wǎng)大會后以及金磚國家領(lǐng)導(dǎo)人會晤后，再次接手國際大型會議主會場的聲學(xué)設(shè)計(jì)。聲學(xué)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的工作以及會議中心聲學(xué)效果也得到了業(yè)主的肯定，圓滿完成青島峰會主會場聲學(xué)設(shè)計(jì)任務(wù)。