楊志剛

（華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司章奎生聲學(xué)設(shè)計(jì)研究所，上海 200041）

1 工程概述

深圳南山文體中心項(xiàng)目位于深圳市南山區(qū)中部，總用地面積達(dá)39 586.98 m2，項(xiàng)目包括劇院、體育館、游泳館三個(gè)相對(duì)獨(dú)立的建筑單體，以及由其與已建成的藝術(shù)博物館及圖書館圍合而成的城市廣場。該項(xiàng)目由匈牙利Zoboki-Demeter聯(lián)合建筑設(shè)計(jì)所和中建國際（深圳）設(shè)計(jì)顧問有限公司合作設(shè)計(jì)，邀請(qǐng)了巴黎Federico Cruz Barney- Studio DAP擔(dān)任國外聲學(xué)顧問，中方聲學(xué)顧問則分別邀請(qǐng)了華南理工大學(xué)（設(shè)計(jì)單位聘請(qǐng)）和華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司章奎生聲學(xué)設(shè)計(jì)研究所（業(yè)主單位聘請(qǐng)），舞臺(tái)機(jī)械施工單位是浙江大豐實(shí)業(yè)股份有限公司。

通過調(diào)節(jié)觀眾廳吊頂高度來改變觀眾廳體積，以達(dá)到改變劇院混響時(shí)間和其他聲學(xué)參量的效果，從而讓劇院能夠滿足不同劇目的最佳聲學(xué)效果，這項(xiàng)技術(shù)有一定的難度，造價(jià)也比較昂貴，所以實(shí)際上采用的并不多, 這項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)還是首次應(yīng)用。如，巴西圣保羅音樂廳就是通過調(diào)節(jié)吊頂高度來調(diào)節(jié)體積的，它是世界上第一個(gè)用電機(jī)控制上下升降天花板的音樂廳，其天花板由15塊可以分別控制的板塊組成，這些板塊同步升降時(shí)可以改變觀眾廳的總體積，獨(dú)自升降時(shí)可以形成耦合空間，升降范圍為15.5 m～22 m，以適應(yīng)不同演出曲目的要求。還有其他體積可調(diào)的劇院則是通過設(shè)在觀眾廳四周的混響室實(shí)現(xiàn)的，如美國達(dá)拉斯Meyerson交響樂中心、英國伯明翰國際會(huì)展中心交響樂大廳瑞士盧塞恩文化和會(huì)議中心音樂廳、芬蘭拉蒂西貝柳斯會(huì)議和音樂廳、美國費(fèi)城Kimmel演藝中心音樂廳、新加坡濱海藝術(shù)中心音樂廳以及蘇州文化藝術(shù)中心大劇院等。

2 大劇院的功能及建筑概況

深圳南山文體中心大劇院主要承接大型歌劇、舞劇、音樂劇、綜藝晚會(huì)的演出，并兼顧電聲音樂、交響樂、會(huì)議和語言類節(jié)目的需要，具備承接國際演出團(tuán)隊(duì)演出的基本功能和條件。聲學(xué)設(shè)計(jì)上，通過調(diào)節(jié)觀眾廳吊頂?shù)母叨葋砀淖冇^眾廳的體積，調(diào)節(jié)觀眾廳側(cè)墻、池座后墻和二層樓座后墻的吸聲簾幕來改變觀眾廳內(nèi)的吸聲量，以達(dá)到調(diào)節(jié)劇院混響時(shí)間和其他聲學(xué)參量的效果，滿足不同劇目最佳聲學(xué)效果的需求。

劇院包括1個(gè)1 338座的大劇院和1個(gè)356座的小劇院。大劇院觀眾廳共三層，內(nèi)景如圖1所示，其中觀眾廳一層設(shè)645個(gè)座椅，二層設(shè)341個(gè)座椅，三層設(shè)352個(gè)座椅。觀眾廳吊頂由四周的固定吊頂和中間的可升降部分構(gòu)成，其中可升降部分包括4塊可升降吊頂和3塊可升降面光橋，通過調(diào)節(jié)可升降部分的高度來改變觀眾廳的聲學(xué)容積，以適用不同演出模式的需要。交響樂演奏時(shí)舞臺(tái)設(shè)置聲學(xué)反射罩，反射罩的寬度為14 m～17.3 m，深度為6.55 m，包絡(luò)面積較小，只有102 m2，需要樂池升起作為舞臺(tái)的一部分才能容納四管制的交響樂隊(duì)。

大劇院池座長約26.85 m，一層樓座后墻向后延伸約7.35 m，二層樓座后墻向后延伸約12.65 m；觀眾廳最寬處約26 m，池座的寬度為17.3 m～23.4 m。耳光采用明吊的方式，臺(tái)口側(cè)墻未設(shè)置專門的耳光室；天花設(shè)三道面光天橋；一層樓座下開口高度與出挑深度的比值為1:1.3；二層樓座下開口高度與出挑深度的比值為1:1.12。池座觀眾席和樓座觀眾席均為全臺(tái)階形式，池座固定坐席共15排，第一排標(biāo)高為-0.89 m，最后一排標(biāo)高為1.05 m，平均起坡為0.13 m；一層樓座共10排，第一排標(biāo)高為4.20 m，最后一排標(biāo)高為7.80 m，平均起坡為0.36 m；二層樓座共10排，第一排標(biāo)高為11.40 m，最后一排標(biāo)高為16.35 m，平均起坡為0.495 m；各層觀眾席末排的視點(diǎn)俯角分別為池座6°，一層樓座16°，二層樓座26°。升降樂池的活動(dòng)座椅的排距為0.9 m，池座前排座椅為的排距為0.97 m～1.04 m，池座后排和樓座座椅的排距為1.05 m，較為舒適。觀眾廳側(cè)墻設(shè)有四層側(cè)包廂。池座觀眾席前部設(shè)有兩塊大小不一的升降樂池，可形成大、小兩種規(guī)模的樂池，樂池總面積約150°。舞臺(tái)包括主舞臺(tái)和兩個(gè)側(cè)舞臺(tái)，舞臺(tái)開口為17.4 m×10.4 m；主舞臺(tái)長29 m，深25 m，高約32.9 m（到梁底）；主舞臺(tái)面積約725 m2；主舞臺(tái)一層?xùn)彭敇?biāo)高為25.2 m，二層?xùn)彭敇?biāo)高為28.3 m；三層馬道標(biāo)高分別為11.40 m、15.00 m及20.40 m；舞臺(tái)上設(shè)升降舞臺(tái)等機(jī)械化舞臺(tái)。劇院主揚(yáng)聲器采用明吊式安裝。音控室、燈控室設(shè)于一層樓座后墻的中部。大劇院的池座、一層樓座、二層樓座的平面圖分別如圖2、圖3、圖4所示。

3 大劇院主要建聲設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)

大劇院主要建聲設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)和不同使用模式的可調(diào)狀態(tài)由華南理工大學(xué)根據(jù)業(yè)主和專家的意見確定，詳見表1和表2。

4 觀眾廳表面裝修用材的聲學(xué)設(shè)計(jì)要求

從建聲設(shè)計(jì)角度對(duì)觀眾廳各部位裝修用料、配置及構(gòu)造設(shè)計(jì)進(jìn)行說明。

4.1 觀眾廳地坪及走道

觀眾廳地坪用料為木地板，將龍骨間隙填實(shí)，以避免地板共振吸收低頻。

4.2 墻面

觀眾廳的池座、二層樓座后墻以及一層樓座的欄板，部分使用了厚度為25 mm的織物軟包吸聲板。其他觀眾廳的側(cè)墻和后墻均做木裝修，構(gòu)造為7層厚度為5 mm的夾板加上厚度為3.6 mm的木飾面板，厚度共達(dá)38.6 mm，面密度約30 kg/m2，且整個(gè)觀眾廳墻面整體呈帶狀分布的波浪形擴(kuò)散造型（波的最大深度約300 mm），可以使聲音較好地?cái)U(kuò)散。

表1 大劇院主要建聲設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)

表2 不同使用模式的可調(diào)狀態(tài)

4.3 天花

在建筑聲學(xué)上，天花會(huì)起到重要的前次反射聲作用，因此，要求在屋架荷載允許的條件下，盡可能采用較為厚重的反射型天花，以避免過多的低頻聲能被吸收，因此，裝飾層采用3層厚度為10 mm的FC板，其面密度為30 kg/m2。

4.4 舞臺(tái)墻面

舞臺(tái)空間較大，為了避免其與觀眾廳空間之間因耦合空間而產(chǎn)生的不利影響，要求舞臺(tái)空間內(nèi)的混響時(shí)間應(yīng)基本接近觀眾廳的混響時(shí)間。因此，在舞臺(tái)（包括主舞臺(tái)、側(cè)舞臺(tái)）一層天橋以下墻面作吸聲處理，采用厚度為25 mm的防撞木絲吸聲板（刷黑色水性涂料）、75系列輕鋼龍骨（內(nèi)填厚度為50 mm、密度為48 kg/m3的離心玻璃棉板，外包玻璃絲布）以及原有粉刷墻體。

5 建聲測(cè)試結(jié)果

5.1 建聲測(cè)試儀器系統(tǒng)圖及測(cè)點(diǎn)布置圖

大劇院空?qǐng)鰷y(cè)量在28℃～29℃、69%濕度的室內(nèi)條件下進(jìn)行。測(cè)量聲源選擇了無指向性揚(yáng)聲器作點(diǎn)聲源，置于舞臺(tái)臺(tái)口中心線向內(nèi)1 m處，高度為距離舞臺(tái)地面1.5 m，測(cè)試系統(tǒng)如圖8所示。測(cè)點(diǎn)布置如圖9～圖11所示，其中S為聲源點(diǎn)，R為傳聲器測(cè)點(diǎn)，ST為舞臺(tái)支持度測(cè)點(diǎn)。

5.2 主要建聲測(cè)試結(jié)果

建聲測(cè)試分別在不同演出模式下進(jìn)行。

（1）交響樂狀態(tài)下的建聲測(cè)試包括狀態(tài)1和狀態(tài)2兩種情況，其中，狀態(tài)1下吊頂為聲學(xué)反射罩頂板的延伸，見圖12，狀態(tài)2下觀眾廳屋頂是高度約為18 m的平吊頂，見圖13。空?qǐng)雎晫W(xué)參數(shù)的測(cè)試結(jié)果見表3～表5。

（2）歌舞劇狀態(tài)的空?qǐng)雎晫W(xué)參量的測(cè)試結(jié)果見表6。

（3）電聲音樂（歌劇模式+吸聲簾幕）的空?qǐng)雎晫W(xué)參量的測(cè)試結(jié)果見表7。

（4）語言類模式有兩種狀態(tài)，分別為狀態(tài)1（無吸聲簾幕）和狀態(tài)2（有吸聲簾幕）。語言類的空?qǐng)雎晫W(xué)參量的測(cè)試結(jié)果見表8～表10。其中為了避免升降吊頂和二層樓座的閉合不夠嚴(yán)密而產(chǎn)生耦合效應(yīng)，技術(shù)人員調(diào)整了升降吊頂，使二層樓座盡量閉合，設(shè)為狀態(tài)1-2，其測(cè)量數(shù)據(jù)見表9。

表3 交響樂狀態(tài)1空?qǐng)雎晫W(xué)參量的測(cè)試數(shù)據(jù)

表4 交響樂狀態(tài)2空?qǐng)雎晫W(xué)參量的測(cè)試數(shù)據(jù)

5.3 主要建聲測(cè)試結(jié)果分析

5.3.1 交響樂狀態(tài)

表5 交響樂狀態(tài)1和狀態(tài)2舞臺(tái)支持度ST1的測(cè)試數(shù)據(jù)

表6 歌舞劇狀態(tài)空?qǐng)雎晫W(xué)參量的測(cè)試數(shù)據(jù)

表7 電聲音樂狀態(tài)空?qǐng)雎晫W(xué)參量的測(cè)試數(shù)據(jù)

表8 語言類狀態(tài)1-1（無吸聲簾幕）空?qǐng)雎晫W(xué)參量的測(cè)試數(shù)據(jù)

表9 語言類狀態(tài)1-2（無吸聲簾幕）空?qǐng)雎晫W(xué)參量的測(cè)試數(shù)據(jù)

由于實(shí)測(cè)交響樂狀態(tài)的混響時(shí)間比設(shè)計(jì)要求的偏短，測(cè)試人員建議將吊頂?shù)臉?biāo)高調(diào)整到如圖13所示的狀態(tài)2，可調(diào)吊頂?shù)钠骄叨燃s18 m。這也是因?yàn)榻梃b世界上著名音樂廳的經(jīng)驗(yàn)，如維也納金色大廳為17.4 m，荷蘭阿姆斯特丹音樂廳為17.1 m，美國波士頓交響樂廳為18.6 m，德國柏林音樂廳為17.7 m等。測(cè)試結(jié)果與設(shè)計(jì)要求逐一比較分析如下：

表10 語言類狀態(tài)2（有吸聲簾幕）空?qǐng)雎晫W(xué)參量的測(cè)試數(shù)據(jù)

（1）混響時(shí)間RT（1.9 s±0.1s）：調(diào)整吊頂標(biāo)高后，中頻空?qǐng)龌祉憰r(shí)間RT由1.86 s提高到1.97 s，約提高0.1 s。根據(jù)以往的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，空?qǐng)龊蜐M場的混響時(shí)間相差約0.3 s左右，因此，估計(jì)滿場混響時(shí)間約為1.7 s，與設(shè)計(jì)的中頻滿場混響時(shí)間 RT 1.9 s±0.1 s接近。事實(shí)上，測(cè)試人員已經(jīng)建議將后墻和樓座挑臺(tái)欄板上的織物軟包吸聲板去掉，改為帶狀波浪形擴(kuò)散造型，這樣混響時(shí)間也會(huì)適當(dāng)提高，從而滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）低音比 BR（1.0～1.3）：狀態(tài)1和狀態(tài)2的BR分別為0.92和0.90，都比設(shè)計(jì)要求偏小，這主要是因?yàn)閲鴥?nèi)聲學(xué)反射罩多采用鋁蜂窩板或紙蜂窩板（美國溫格爾），表面為木飾面或三聚氰胺貼面，這樣做是為了減輕反射板的重量，以避免移動(dòng)時(shí)對(duì)舞臺(tái)地板造成損害。但是，由于反射板的重量較輕，所以低頻吸收較大，低音比小于1。這也是劇院（加聲學(xué)反射罩）演出交響樂和專業(yè)音樂廳的最大區(qū)別，即低頻力度不夠。因此，測(cè)試人員建議聲學(xué)反射罩應(yīng)既考慮重量也兼顧聲學(xué)的要求，建議在鋁蜂窩板的表面貼2層厚度為9 mm的膠合板（表面做木飾面），適當(dāng)增加反射板的面密度，盡可能減少低頻的吸收。

（3）強(qiáng)度指數(shù)G（≥2）：提高吊頂標(biāo)高后中頻力度Gmid和低頻力度G125分別從3.83和3.05下降到1.26和1.08，強(qiáng)度指數(shù)G反而不符合設(shè)計(jì)要求。這是因?yàn)橛^眾廳體積增大，聲能密度就會(huì)降低，強(qiáng)度指數(shù)G自然也會(huì)降低。將后墻和樓座挑臺(tái)欄板上的織物軟包吸聲板去掉后強(qiáng)度指數(shù)G會(huì)相應(yīng)提高。

（4）明晰度 C80（-2～2）：狀態(tài)1和狀態(tài)2的C80分別為0.12和1.34，均符合設(shè)計(jì)要求。

（5）側(cè)向反射效率LF（0.2～0.3）：狀態(tài)1各個(gè)頻率的LF值均符合設(shè)計(jì)要求，而狀態(tài)2的低頻LF略低于0.2。

（6）舞臺(tái)支持ST1：從狀態(tài)1和狀態(tài)2的4個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，沒有聲學(xué)反聲罩的2個(gè)測(cè)點(diǎn)ST-3和ST-4明顯降低，舞臺(tái)支持度（即指揮與演奏人員、演奏人員與演奏人員之間的相互聽聞）變差。這主要是由于上部吊頂高度從約12 m上升到17 m，來自頂部的支持變差的緣故。

綜合分析，狀態(tài)1應(yīng)該更適合交響樂演出，盡管其混響時(shí)間可能略低了一些。在劇院中演奏交響樂，混響時(shí)間略低是正常的，畢竟劇院還是以演出歌舞劇為主?？偟膩碚f，相對(duì)于大部分大劇院（非專業(yè)音樂廳），本劇院演出交響樂聲學(xué)效果較為滿意。

5.3.2 歌舞劇狀態(tài)

測(cè)試結(jié)果與設(shè)計(jì)要求逐一比較分析如下：

（1）混響時(shí)間RT（1.6±0.1s）：實(shí)測(cè)中頻空?qǐng)龌祉憰r(shí)間RT為1.64 s。根據(jù)以往的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，空滿場的混響時(shí)間相差約0.2 s左右，因此，估計(jì)滿場混響時(shí)間約為1.44 s，與設(shè)計(jì)的中頻滿場混響時(shí)間 RT 1.6 s±0.1 s接近。預(yù)計(jì)將后墻和樓座挑臺(tái)欄板上織物軟包吸聲板改為帶狀波浪形擴(kuò)散造型后混響時(shí)間將會(huì)完全滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）低音比 BR（1.0～1.2）：實(shí)測(cè)低音比BR為1.3，比設(shè)計(jì)要求偏高一點(diǎn)。這主要是考慮到交響樂演奏狀態(tài)聲學(xué)反聲罩會(huì)對(duì)低頻吸收過多，因此，聲學(xué)裝修設(shè)計(jì)時(shí)要求木裝修面密度為30 kg/m2（厚度約為38 mm），盡量減少低頻吸收的緣故。

（3）強(qiáng)度指數(shù)G（≥0）：各個(gè)頻率的強(qiáng)度指數(shù)均大于0，完全符合設(shè)計(jì)要求。

（4）明晰度 C80（≥2）：除低頻125 Hz外各個(gè)頻率的強(qiáng)度指數(shù)均大于2，符合設(shè)計(jì)要求。

5.3.3 電聲音樂狀態(tài)（歌劇模式+吸聲簾幕）

實(shí)測(cè)中頻空?qǐng)龌祉憰r(shí)間RT為1.36 s。根據(jù)以往的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，空滿場的混響時(shí)間相差約0.1 s左右，因此估計(jì)滿場混響時(shí)間約為1.26 s，與設(shè)計(jì)的中頻滿場混響時(shí)間RT 1.2 s±0.1 s相符合。

5.3.4 語言類狀態(tài)

（1）語言類兩種狀態(tài)（有、無吸聲簾幕），實(shí)測(cè)中頻空?qǐng)龌祉憰r(shí)間RT分別為1.48 s和1.35 s。根據(jù)以往的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，空滿場的混響時(shí)間相差約0.1 s左右，因此，估計(jì)滿場混響時(shí)間分別約為1.38 s和1.25 s，與設(shè)計(jì)的中頻滿場混響時(shí)間 RT 1.3 s±0.1s相符合。

（2）低音比 BR（1.0～1.2）：語言類兩種狀態(tài)實(shí)測(cè)低音比 BR分別為1.49和1.68，比設(shè)計(jì)要求的明顯偏大，這可能會(huì)對(duì)擴(kuò)聲系統(tǒng)的調(diào)試帶來一定的困難。

（3）強(qiáng)度指數(shù)G（≥2）：語言類狀態(tài)1的強(qiáng)度指數(shù)均大于2，完全符合設(shè)計(jì)要求。語言類狀態(tài)2由于增加了吸聲面積，有些頻率小于2也正常。

（4）清晰度 D50（≥0.45）：語言類兩種狀態(tài)除低頻125 Hz外各個(gè)頻率的強(qiáng)度指數(shù)均大于0.45，符合設(shè)計(jì)要求，這也說明低頻125 Hz的混響時(shí)間偏長。

（5）由于耦合空間的開口并不大，并且耦合空間內(nèi)的吸聲量比較大（352個(gè)座椅），混響時(shí)間比較短，根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果可以看出，各項(xiàng)聲學(xué)指標(biāo)基本一致。

6 總結(jié)

（1）與專業(yè)音樂廳相比，在大劇院（加聲學(xué)反聲罩）演奏交響樂的聲學(xué)效果還具有一定的差距，至少在低頻混響和低頻力度方面會(huì)有一定的損失。為了減少影響，聲學(xué)設(shè)計(jì)上要求聲學(xué)反聲罩（對(duì)舞臺(tái)地面磨損較小的前提下）的反射板不能太輕，建議在鋁蜂窩板的表面貼2層厚度為9 mm的膠合板（表面做木飾面），適當(dāng)增加反射板的面密度，盡可能減少低頻的吸收。

（2）混響時(shí)間并不是交響樂或歌舞劇演出的惟一指標(biāo)，在調(diào)整混響時(shí)間這一指標(biāo)時(shí)，需要同時(shí)兼顧其他聲學(xué)指標(biāo)（如聲場力度）。如交響樂狀態(tài)下，調(diào)整觀眾廳的體積，增加了混響時(shí)間，而聲場力度卻又降低，偏離了設(shè)計(jì)要求。

（3）當(dāng)聲學(xué)反聲罩包絡(luò)面積較小、需要利用伸出舞臺(tái)時(shí)，伸出舞臺(tái)上部的吊頂不能太高（可控制在離舞臺(tái)13 m～14 m的高度），否則會(huì)影響舞臺(tái)支持度。

（4）大劇院低頻125 Hz混響時(shí)間在交響樂狀態(tài)1、交響樂狀態(tài)2、歌舞劇狀態(tài)、電聲音樂狀態(tài)（歌劇模式+吸聲簾幕）、語言類狀態(tài)1、語言類狀態(tài)2下分別為1.70、1.78、2.38、2.43、2.43、2.46，可以看出，除了交響樂

[1]孟子厚. 用耦合空間來調(diào)節(jié)聲學(xué)特性的音樂廳[J]. 藝術(shù)科技，2004（4）.

[2]LEO BERANEK. CONCERT HALLS AND OPERA HOUSES (Second Edition).狀態(tài)下由于聲學(xué)反聲罩的吸收低頻混響較低，其他狀態(tài)下體積變化對(duì)低頻125 Hz的混響影響并不大（小于0.1 s），甚至連吸聲簾幕也對(duì)低頻125 Hz的混響也沒什么影響，這很不正常。經(jīng)過分析，測(cè)試人員認(rèn)為有兩點(diǎn)原因：根據(jù)賽賓公式，混響時(shí)間和體積是正比關(guān)系，體積減少，各個(gè)頻率的混響時(shí)間都會(huì)減小，不可能只減小中高頻，而不減小低頻；為了增加對(duì)低頻的吸收，所選擇的吸聲簾幕為由專用吸聲布制作的風(fēng)琴式吸聲簾幕（自帶空腔），其125 Hz頻率下的吸聲系數(shù)能達(dá)到0.5。