聲學(xué)之美
——報(bào)告廳空間設(shè)計(jì)淺析

文 / 郎宇福 李順

一、 聲學(xué)標(biāo)準(zhǔn)解讀

本期標(biāo)準(zhǔn)：GBT 50356-2005《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)范》——多用途廳堂篇

本期重點(diǎn)如下：

1、 混響時(shí)間

（1）在頻率為500～1000Hz時(shí)，宜采用圖1所示對(duì)不同容積的合適混響時(shí)間范圍。

（2）混響時(shí)間的頻率特性，會(huì)堂、報(bào)告廳和多用途禮堂觀眾廳各頻率混響時(shí)間相對(duì)于500～1000Hz的比值宜符合表1規(guī)定：

2、觀眾廳內(nèi)噪聲限值

圖1 會(huì)堂、報(bào)告廳和多用途禮堂對(duì)不同容積V的觀眾廳，在500～1000Hz時(shí)滿場的合適混響時(shí)間T的范圍

觀眾廳和舞臺(tái)內(nèi)無人占用時(shí),在通風(fēng)、空調(diào)設(shè)備和放映設(shè)備等正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下噪聲級(jí)的限值不宜超過表2中的噪聲評(píng)價(jià)曲線NR值的規(guī)定。各NR值的倍頻帶聲壓級(jí)如表3所示。

表1 會(huì)堂、報(bào)告廳和多用途禮堂觀眾廳各頻率混響時(shí)間相對(duì)于500～1000Hz的比值

表2 觀眾廳內(nèi)噪聲限值

3、觀眾廳體型設(shè)計(jì)

（1）觀眾廳平面和剖面設(shè)計(jì)，在聲源為自然聲時(shí)，應(yīng)使廳內(nèi)早期反射聲聲場均勻分布。到達(dá)觀眾席的早期反射聲相對(duì)于直達(dá)聲的延遲時(shí)間宜小于或等于50ms（相當(dāng)于聲程差17m）。

表3 噪聲評(píng)價(jià)曲線NR值對(duì)應(yīng)的各倍頻帶聲壓級(jí) （dB）

（2）觀眾廳的每座容積宜為3.5～5.0m3/座。

注：對(duì)有臺(tái)口鏡框式舞臺(tái)的觀眾廳，其容積計(jì)算按舞臺(tái)大幕線為界限。

（3）設(shè)有樓座的觀眾廳，跳臺(tái)的出挑深度D不宜大于樓座下的開口凈高度H的1.5倍。

（4）以自然聲為主的觀眾廳，每排座位升高應(yīng)根據(jù)視線升高差“C”值確定，“C”值宜大于或等于120mm。

標(biāo)準(zhǔn)解讀 (圖2） ：

報(bào)告廳是用于召開各類會(huì)議、學(xué)術(shù)討論、演講、報(bào)告、新聞發(fā)布、多媒體教學(xué)培訓(xùn)、觀看電影等活動(dòng)的獨(dú)立空間。根據(jù)報(bào)告廳的使用功能，要確保廳內(nèi)的語言清晰度，故需要采用強(qiáng)吸聲短混響的建聲設(shè)計(jì)。聲學(xué)要求觀眾能夠獲得足夠的聲壓級(jí)和聲場分布，保證不得出現(xiàn)回聲、顫動(dòng)回聲、聲聚焦和共振等聲學(xué)缺陷，并且不受設(shè)備噪聲、放映機(jī)房噪聲及外界環(huán)境噪聲的干擾。為滿足觀眾廳的聽聲要求，觀眾廳的容積超過1000m3時(shí)宜使用擴(kuò)聲系統(tǒng)，并應(yīng)把揚(yáng)聲器位置作為主要聲源點(diǎn)。

圖2 GB/T 50356-2005 《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)范》國家標(biāo)準(zhǔn)封面

二、聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)分享

1、隔聲：對(duì)于一個(gè)建筑空間來說，它的圍蔽結(jié)構(gòu)受到外部聲場的作用或者直接受到物體撞擊而發(fā)生振動(dòng)，就會(huì)向建筑空間傳播聲能，于是空間外部的聲音就會(huì)通過圍蔽結(jié)構(gòu)傳到建筑空間中來，叫做傳聲，傳進(jìn)來的聲能總是或多或少的小于外部的聲音或撞擊的能量，圍蔽結(jié)構(gòu)隔絕掉的這部分就叫做隔聲。

2、環(huán)境噪聲：（1）在某一環(huán)境下總的噪聲；常是由多個(gè)不同位置的聲源產(chǎn)生的。（2）在某一環(huán)境中將需要聽聞的聲源除外的其它噪聲源產(chǎn)生的噪聲級(jí)總和。

3、噪聲控制 ：研究獲得適于人們工作、學(xué)習(xí)與生活而需要的安靜環(huán)境的科學(xué)技術(shù)。它包括城市環(huán)境噪聲、交通噪聲、工廠噪聲與建筑中各種設(shè)備噪聲的控制。

4、消聲：建筑裝飾中的消聲，一般是指采取適當(dāng)?shù)拇胧?，降低或消除空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的噪聲。

圖3 報(bào)告廳效果圖

5、隔振：利用彈性材料或阻尼材料減少設(shè)備振動(dòng)傳播的措施。即利用彈性支撐使振動(dòng)系統(tǒng)降低其對(duì)外干擾的能力，在穩(wěn)定狀態(tài)下，隔振能力用傳遞比的倒數(shù)表示。

6、積極隔振：對(duì)產(chǎn)生振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)源進(jìn)行隔振處理以減少它對(duì)外界的影響。

7、消極隔振：當(dāng)儀器或設(shè)備受到外界振動(dòng)干擾時(shí)，用隔振方法對(duì)其基礎(chǔ)采取措施以減少振動(dòng)的干擾。

8、聲學(xué)設(shè)計(jì)和材料適用范圍：聲學(xué)技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，范圍適用于體育場館、劇場劇院、會(huì)議廳堂、辦公空間、酒店建筑空間、醫(yī)院建筑空間、學(xué)校建筑、博物館、圖書館、多功能廳、影城影院、商業(yè)空間等所有公共空間以及別墅居住空間等。聲學(xué)材料是實(shí)現(xiàn)聲學(xué)技術(shù)的載體，可使用到聲學(xué)技術(shù)應(yīng)用場所中的天花板、空間吸聲、空間反射、空間擴(kuò)散、墻面、地面等部位。

三、空間聲環(huán)境設(shè)計(jì)

報(bào)告廳聲學(xué)設(shè)計(jì)

報(bào)告廳（圖3）的用途可分為學(xué)術(shù)報(bào)告廳、電化教育廳、大型講堂和合班教室等四類。根據(jù)報(bào)告廳的使用功能，首先保證廳內(nèi)的語言清晰度、豐滿度，即在廳內(nèi)各個(gè)位置上具有足夠的聲場力度和較高的語言清晰度及豐滿度，為此設(shè)計(jì)混響時(shí)間宜偏短，有利于語言類的使用，也為音樂節(jié)目留出足夠的可調(diào)范圍，使用擴(kuò)聲系統(tǒng)時(shí)則可根據(jù)需要增加混響，提高聲音的豐滿度。

在現(xiàn)有建筑條件的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)優(yōu)化報(bào)告廳的體形，主要是側(cè)墻及頂棚的形狀，使其能有效地反射來自主席臺(tái)和臺(tái)口前方的天花反射板的早期直達(dá)聲，從而使早期聲能均勻地分布在觀眾席上，增加聲場的均勻度，同時(shí)結(jié)合室內(nèi)裝飾材料的合理布置消除報(bào)告廳內(nèi)的建筑聲學(xué)缺陷，有效控制側(cè)向早期反射聲的能量分布，創(chuàng)造一個(gè)高品質(zhì)視覺和聽覺享受的空間。

報(bào)告廳的平面形式一般有矩形、扇形和方形對(duì)角線配置3種；容積差別較大，小的可容納十幾人，大的可容納萬人，容積在100——100000m3不等，觀眾廳每座容積宜為3.5——5.0m3/座；等級(jí)、用途和標(biāo)準(zhǔn)的不同，內(nèi)部的聲學(xué)處理也有較大的差別。觀眾廳平面和剖面設(shè)計(jì)，在聲源為自然聲時(shí)，應(yīng)使廳內(nèi)早期反射聲聲場均勻分布。到達(dá)觀眾席的早期反射聲相對(duì)于直達(dá)聲的延遲時(shí)間宜小于或等于50ms（相當(dāng)于聲程差17m）。

為達(dá)到報(bào)告廳混響時(shí)間要求，滿足所需語言清晰度，消除回聲、顫動(dòng)回聲和聲場不均勻等聲學(xué)缺陷，控制室內(nèi)背景噪聲，使報(bào)告廳音質(zhì)良好。在報(bào)告廳聲學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)可采取以下措施：

1、體形設(shè)計(jì)

報(bào)告廳的平面形式通常有矩形切角、扇形和正方形對(duì)角線配置等三種（如圖4）。

2、墻面

根據(jù)報(bào)告廳用途，可知報(bào)告廳需要滿足較高的語言清晰度，所以需要在報(bào)告廳墻面合理布置吸聲材料，控制廳內(nèi)混響時(shí)間控制在報(bào)告廳容積所對(duì)應(yīng)的最佳混響時(shí)間范圍內(nèi)，同時(shí)能夠消除回聲、顫動(dòng)回聲等聲學(xué)缺陷和降低背景噪聲。若廳內(nèi)混響時(shí)間合理或稍高時(shí)，出現(xiàn)回聲或顫動(dòng)回聲或聲場不均勻，可在墻面合理設(shè)計(jì)擴(kuò)散體，在擴(kuò)散體表面增加吸聲材料增加吸聲量，以使聲場盡可能的均勻。

為防止聲音通過后墻反射至觀眾前區(qū)而引起回聲缺陷，大型報(bào)告廳的后墻必須鋪設(shè)強(qiáng)吸聲材料，控制反射聲能，避免聲學(xué)缺陷的產(chǎn)生。

3、吊頂

報(bào)告廳的天花通常作為反射面（如圖5），由于聲音會(huì)通過距離的增長而衰減，但通過天花反射聲的補(bǔ)充可以補(bǔ)充聲能，使后排觀眾獲得良好音質(zhì)。通過聲線分析設(shè)計(jì)頂面反射角度，有助于報(bào)告廳使用時(shí)，舞臺(tái)的聲音反射至觀眾席。吊頂材料宜使用防火A級(jí)且材質(zhì)較硬的材料，厚度宜超過10mm，才有利于聲音的反射。

天花應(yīng)避免設(shè)計(jì)成頂凹面圓弧型頂部，聲波在凹面上傳播時(shí)，反射聲形成集中反射區(qū)，造成聲能過分集中，形成聲聚焦現(xiàn)象。會(huì)使聲能匯聚點(diǎn)聲音嘈雜，擴(kuò)大聲場分布的不均勻性，嚴(yán)重影響聽眾的聽音條件。為了避免出現(xiàn)聲聚焦現(xiàn)象，應(yīng)盡量控制廳內(nèi)界面的曲面弧度，避免形成圓形凹面，可選擇采用凸形結(jié)構(gòu)。

當(dāng)自然聲報(bào)告時(shí)，講臺(tái)臺(tái)口兩側(cè)墻和吊頂應(yīng)作為反射面，按幾何作圖法確定反射面的傾角，使廳內(nèi)反射聲均勻分布，并使最后排的聽眾也能有足夠的聲級(jí)（應(yīng)≥65dB）。

圖5 報(bào)告廳頂面反射聲設(shè)計(jì)示意

圖4 報(bào)告廳常用的平面形式示意

4、地面

地面鋪設(shè)地毯，可降低廳內(nèi)人員走動(dòng)、物品掉落等噪聲對(duì)室內(nèi)聲環(huán)境影響，增大背景噪聲；同時(shí)地毯具有一定吸聲量，有利于控制混響時(shí)間。

5、門窗

報(bào)告廳一般較多使用電聲系統(tǒng)，為了防止周圍環(huán)境噪聲傳入室內(nèi)干擾報(bào)告廳正常使用，包括來自房屋內(nèi)其他部分的噪聲，如來自休息廳的喧嘩，放映機(jī)房、舞臺(tái)設(shè)施、辦公室和廁所設(shè)備等處的噪聲，同時(shí)包括戶外交通噪聲（車輛、鐵路、航空等噪聲）以及其他社會(huì)噪聲，也防止報(bào)告廳使用時(shí)的聲音傳出干擾周圍環(huán)境，報(bào)告廳使用的門、窗均需要滿足一定的隔聲量。報(bào)告廳使用門均需采用隔聲量≥35dB的隔聲門，同時(shí)注意對(duì)門四周縫隙的密封處理。報(bào)告廳使用窗戶均需采用隔聲量≥40dB 隔聲門，同時(shí)注意對(duì)窗四周縫隙的密封處理；若需要增加室內(nèi)的吸聲量，可以采用吸聲窗簾。當(dāng)墻體隔聲性能達(dá)不到要求時(shí)，根據(jù)當(dāng)?shù)赝饨缭肼暭?jí)，必要時(shí)可增加墻體隔聲。

6、其他

（1）報(bào)告廳內(nèi)設(shè)備噪聲。包括觀眾廳的空調(diào)系統(tǒng)、送回風(fēng)系統(tǒng)（包括電扇）和電器系統(tǒng)噪聲等。若報(bào)告廳內(nèi)設(shè)備噪聲較大時(shí)，應(yīng)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)、送回風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)口做消聲處理；電器噪聲系統(tǒng)做減震和加隔聲罩。

（2）聲影區(qū)。聲影區(qū)是由于障礙物或折射原因，使直達(dá)聲不能直接輻射到的區(qū)域。聲影區(qū)內(nèi)聲壓級(jí)很低，響度很小，解決方法是盡量減少高大的障礙物。

四、聲學(xué)材料介紹

材料名稱：吸聲硅陶板

圖5 槽孔吸聲硅陶板

圖6 圓孔吸聲硅陶板

材料詳情：吸聲硅陶板（如圖4.1、4.2）是一種專用于各類吸音環(huán)境的多功能復(fù)合材料。以硅陶土熱壓成型的深灰色硅陶吸聲板，表面貼覆三聚氰胺紙，防火皮，木皮，制作而成的具有吸聲特性的板材。根據(jù)開槽尺寸和孔徑，以及不同開孔率來達(dá)到不同的吸聲效果。

材料特點(diǎn)：吸聲硅陶板以硅陶土熱壓成型的深灰色硅陶無機(jī)材料，具有極佳的環(huán)保性能和防火性能；符合中國建筑材料防火檢測中心A級(jí)不燃標(biāo)準(zhǔn)，E1級(jí)環(huán)保等級(jí)。吸聲硅陶板具有極高的密度和強(qiáng)度，因此表面可抗一定程度的沖擊而不會(huì)變形，因原材料為無機(jī)纖維材料，不親水，有機(jī)物及微生物無法生存和發(fā)展，非常適合體育館籃球館等場合適用。表面裝飾可根據(jù)三聚氰胺面層、防火板、科技木皮、金屬面等飾面定制顏色和紋路，適用于會(huì)議中心、報(bào)告廳、文體中心、劇場劇院等公共場所建筑空間墻面，裝飾效果佳，耐候性強(qiáng)。

常用厚度：12mm、15mm、18mm厚，常規(guī)尺寸為132＊2440mm;197＊2440mm。

安裝方式：（1）在輕鋼龍骨或者熱鍍鋅角鋼上均勻排布木龍骨或者類似木龍骨（例如玻鎂板基層）的情況下，從板材的側(cè)面射槍釘在材料的側(cè)面打在龍骨上。

表4 吸聲硅陶板吸聲系數(shù)和吸聲特性曲線

（2）在輕鋼龍骨或者熱鍍鋅角鋼上使用專用輕鋼龍骨和扣片進(jìn)行組合安裝，龍骨間距建議為400-600mm,扣片建議每平方12-20個(gè)。

吸聲硅陶板吸聲系數(shù)和吸聲特性曲線見表4，檢測報(bào)告試件規(guī)格：15mm吸聲硅陶板+50mm玻璃棉+地面。（報(bào)告包含邊緣效應(yīng)）。

五、常用室內(nèi)裝飾聲學(xué)施工節(jié)點(diǎn)

1、節(jié)點(diǎn)說明（圖7）：對(duì)于超高空間大于 1m 以上的空間構(gòu)造，建議采用反支撐節(jié)點(diǎn)工藝施工，此構(gòu)造能更加有效地確保吊頂空間的強(qiáng)度，預(yù)防吊頂變形，增強(qiáng)主龍骨的荷載重量。 此構(gòu)造采用三層石膏板(9.5mm+12mm+9.5mm）錯(cuò)縫安裝，適用于劇場、劇院等對(duì)隔聲有較高要求的空間，能有效降低室內(nèi)背景噪聲，造型吊頂可根據(jù)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行聲擴(kuò)散反射，同時(shí)具有一定的吸聲作用。

2、節(jié)點(diǎn)說明（圖8）：對(duì)于超高空間大于 3m 以上的空間構(gòu)造，建議采用雙層反支撐節(jié)點(diǎn)工藝施工，此構(gòu)造能更加有效地確保吊頂空間的強(qiáng)度，增強(qiáng)主龍骨的荷載能力，預(yù)防吊頂變形。此構(gòu)造采用三層石膏板(9.5mm+12mm+9.5mm）錯(cuò)縫安裝，適用于劇場、劇院等對(duì)隔聲有較高要求的空間，能有效降低室內(nèi)背景噪聲，造型吊頂可根據(jù)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行聲擴(kuò)散反射，同時(shí)具有一定的吸聲作用。

圖7 施工節(jié)點(diǎn)1

圖8 施工節(jié)點(diǎn)2