梁建秋

（中鐵電氣化局集團(tuán)北京建筑公司，北京 100039）

0 引言

目前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入全面深化改革的關(guān)鍵階段。隨著人民日益增長(zhǎng)的美好生活需要和不平衡不充分發(fā)展之間的矛盾日益突出，中央及各級(jí)地方政府愈來愈重視公共文化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，文化建設(shè)、藝術(shù)審美將成為城市發(fā)展的重要方向。多館合一的文化藝術(shù)中心也將成為城市公共文化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要載體，而文化藝術(shù)中心項(xiàng)目涵蓋專業(yè)眾多、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高、內(nèi)部空間復(fù)雜、建造難度大，尤其在建筑聲學(xué)質(zhì)量方面要求非常高。本文針對(duì)某大型復(fù)雜文化藝術(shù)中心項(xiàng)目聲學(xué)建造特點(diǎn)進(jìn)行分析研究，探索采用工程總承包管理思路，通過數(shù)字建造技術(shù)應(yīng)用，最終使“多館層疊”的場(chǎng)館設(shè)計(jì)方案達(dá)到理想的聲學(xué)效果。

1 工程簡(jiǎn)介

某文化藝術(shù)中心項(xiàng)目采用PPP模式投資、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)管理，該項(xiàng)目總建筑面積212 279m2，由2個(gè)地上單體建筑和1個(gè)綜合地下室組成。地上建筑分為藝術(shù)中心和文化中心2個(gè)單體建筑。其中藝術(shù)中心采用多館合一的組團(tuán)式設(shè)計(jì)方案，包括1 500座的大劇院、800座的音樂廳、600座的多功能廳及配套影院等。各場(chǎng)館對(duì)建筑聲學(xué)要求極高，其中，大劇院的音質(zhì)指標(biāo)為：混響時(shí)間1.4～1.6s，音樂明晰度C80＞0dB，強(qiáng)度指標(biāo)＞1dB，背景噪聲NR20。

大劇院和音樂廳的觀眾臺(tái)分別采用經(jīng)典的“馬蹄形”“鞋盒形”建筑聲學(xué)造型設(shè)計(jì)，劇院、音樂廳的主廳墻體采用“雙墻內(nèi)夾吸聲板材”，裝飾采用“大面積曲面造型GRC+實(shí)木皮”，觀眾臺(tái)采用結(jié)構(gòu)靜壓箱送風(fēng)設(shè)計(jì)，劇院觀眾廳上方設(shè)置反聲罩等。

該項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)極高，要求創(chuàng)“魯班獎(jiǎng)”及“住建部綠色建筑三星”，項(xiàng)目管理難度大。作為地方重大藝術(shù)文化性公共設(shè)施和當(dāng)?shù)刈罡呒?jí)別的藝術(shù)表演中心，建成之后將提升該區(qū)域的文化形象和品位，并成為新的城市地標(biāo)性建筑。

2 建筑聲學(xué)工程總承包管理思路

文化藝術(shù)中心PPP項(xiàng)目具有體量大，工期緊（912日歷天），專業(yè)眾多、技術(shù)復(fù)雜，各專業(yè)立體交叉，深化協(xié)調(diào)、施工組織難度大，建設(shè)相關(guān)方多、關(guān)系復(fù)雜的特點(diǎn)。SPV項(xiàng)目管理公司堅(jiān)持以“計(jì)劃管理為核心，設(shè)計(jì)管理為龍頭”，以“新技術(shù)推廣應(yīng)用、科技研發(fā)為抓手”，推動(dòng)SPV項(xiàng)目工程總承包管理工作有效開展。

劇院工程對(duì)建筑聲學(xué)技術(shù)要求非常高，工程施工總承包單位必須高效組織協(xié)調(diào)SPV項(xiàng)目管理公司、設(shè)計(jì)院、聲學(xué)深化設(shè)計(jì)單位、顧問團(tuán)隊(duì)、各專業(yè)分包單位、材料及設(shè)備供應(yīng)商等參建單位開展工程建設(shè)。劇場(chǎng)類建筑聲學(xué)建造是劇場(chǎng)建設(shè)成敗的關(guān)鍵，而工程總承包管理水平是聲學(xué)建造的關(guān)鍵性影響因素。

3 仿真數(shù)字模擬建造技術(shù)應(yīng)用

3.1 數(shù)字建造技術(shù)應(yīng)用

項(xiàng)目全面推進(jìn)BIM技術(shù)應(yīng)用，搭建以“BIM技術(shù)為核心”的智慧建造管理集成平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、虛擬化建造技術(shù)的應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)、機(jī)電安裝、幕墻、舞臺(tái)機(jī)械、燈光、音響、聲學(xué)裝飾等主要專業(yè)分包單位應(yīng)按總承包單位要求統(tǒng)一建立BIM模型，及時(shí)接受相關(guān)指令。各參建方資源信息共享，完成項(xiàng)目可視化表達(dá)和精細(xì)化管理。運(yùn)用BIM對(duì)各專業(yè)分包商進(jìn)行深化設(shè)計(jì)、工作界面、交叉作業(yè)、專業(yè)協(xié)調(diào)的管理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各分包商的進(jìn)度、質(zhì)量、技術(shù)、安全等全方位管控。

劇院、音樂廳的墻面裝飾層均為異形曲面GRC板，其模型分塊和模塊的制作難度很大，且聲學(xué)設(shè)計(jì)要求成型質(zhì)量高，傳統(tǒng)的加工方法難以保證施工質(zhì)量。運(yùn)用三維掃描儀和三維設(shè)計(jì)軟件（revit、Rhino+GH）構(gòu)建三維設(shè)計(jì)模型，進(jìn)行數(shù)字化下單、數(shù)字化加工GRC曲面裝飾板；利用三維掃描技術(shù)對(duì)模具或成型的GRC板進(jìn)行掃描對(duì)比，修補(bǔ)缺陷，提高大型異形曲面GRC板結(jié)構(gòu)安裝精度和安裝質(zhì)量。

3.2 劇院、音樂廳音質(zhì)模擬技術(shù)應(yīng)用

文化藝術(shù)中心內(nèi)劇院、音樂廳建筑內(nèi)部空間形式復(fù)雜、舞臺(tái)工藝功能設(shè)備較多，因此其建設(shè)復(fù)雜、投資占比大、對(duì)聲學(xué)質(zhì)量方面要求高。設(shè)計(jì)者依靠經(jīng)驗(yàn)和理論計(jì)算預(yù)測(cè)廳堂建成后聲學(xué)效果的設(shè)計(jì)方法已無法滿足復(fù)雜的智能化、現(xiàn)代化廳堂聲學(xué)設(shè)計(jì)要求。

本項(xiàng)目采用專業(yè)的劇院、音樂廳室內(nèi)音質(zhì)仿真模擬軟件（Odeon）模擬觀眾廳的聲學(xué)效果。通過仿真模擬參數(shù)設(shè)置，模擬計(jì)算觀眾廳（劇院、音樂廳、多功能廳、影院等）的聲場(chǎng)分布情況、混響時(shí)間、聲壓級(jí)分布、音樂明晰度等音質(zhì)參數(shù)。根據(jù)檢測(cè)計(jì)算數(shù)據(jù)，協(xié)同SPV項(xiàng)目公司、設(shè)計(jì)院、聲學(xué)深化設(shè)計(jì)、聲學(xué)顧問、監(jiān)理、聲學(xué)檢測(cè)等參建單位發(fā)現(xiàn)問題，并及時(shí)采取有效措施解決存在的音質(zhì)缺陷。

以本項(xiàng)目藝術(shù)中心的大劇院為例，Odeon軟件模擬數(shù)據(jù)顯示，室內(nèi)觀眾廳內(nèi)觀眾席的聲壓級(jí)分布比較均勻（見圖1）。其中，對(duì)于音樂清晰度和語言清晰度，觀眾坐席區(qū)的中前排清晰度較好，后排兩側(cè)懸挑區(qū)域、池座靠墻區(qū)域有部分坐席的低頻段聲音清晰度較低，但不影響觀眾區(qū)整體音質(zhì)效果，能夠滿足觀賞要求。演奏及表演區(qū)域的弧形分區(qū)隔墻及各層坐席下的弧形分隔墻主要為坐席觀賞區(qū)域提供20ms以內(nèi)側(cè)向早期反射聲，保證池座區(qū)整體音質(zhì)聲學(xué)參數(shù)較好，觀眾觀賞音感趨近于原聲。

圖1 大劇場(chǎng)觀眾席500Hz聲壓級(jí)分布（單位：dB）

4 建筑聲學(xué)工程總承包管理要點(diǎn)

4.1 專業(yè)分包計(jì)劃管理

以“創(chuàng)新策劃引領(lǐng)施工，統(tǒng)籌管理提質(zhì)增效”的計(jì)劃管理思路，將專業(yè)分包進(jìn)度計(jì)劃（舞臺(tái)機(jī)械、燈光、音響、鋼結(jié)構(gòu)、建筑聲學(xué)等）納入項(xiàng)目總進(jìn)度計(jì)劃管理，明確各專業(yè)分包考察、選擇（招標(biāo)）、進(jìn)場(chǎng)、深化設(shè)計(jì)、材料設(shè)備選型加工、建造實(shí)施等各階段的節(jié)點(diǎn)時(shí)間?？偝邪鼏挝粦?yīng)根據(jù)施工總進(jìn)度計(jì)劃要求編制深化設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)計(jì)劃，明確設(shè)計(jì)院出圖時(shí)間、各專業(yè)分包完成二次深化設(shè)計(jì)的時(shí)間。

4.2 特殊專業(yè)穿插管理

舞臺(tái)工藝（機(jī)械、音響、燈光等）、建筑聲學(xué)等專業(yè)為實(shí)現(xiàn)劇院、音樂廳建筑使用功能的核心內(nèi)容，也是建造成敗的關(guān)鍵因素。此部分建設(shè)內(nèi)容包含招投標(biāo)、設(shè)計(jì)（含深化設(shè)計(jì)）、采購、安裝、調(diào)試、驗(yàn)收、試運(yùn)行、運(yùn)營(yíng)管理等階段，周期長(zhǎng)、要求高、難度大，為整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)中的關(guān)鍵線路。與各專業(yè)穿插進(jìn)行，交叉工序多、協(xié)調(diào)任務(wù)重。由總工程師、生產(chǎn)副經(jīng)理、機(jī)電副經(jīng)理負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)管理、組織協(xié)調(diào)等工作，設(shè)置專職工程師加強(qiáng)對(duì)各專業(yè)工程之間的配合和協(xié)調(diào)力度，負(fù)責(zé)劇場(chǎng)及音樂廳內(nèi)部安裝工程的進(jìn)度、質(zhì)量、安全及文明施工等全面管理工作。由工程總承包組織各專業(yè)分包商現(xiàn)場(chǎng)巡檢并召開工程協(xié)調(diào)會(huì)。制定工程進(jìn)度計(jì)劃，明確節(jié)點(diǎn)目標(biāo)及相應(yīng)配合任務(wù)，SPV公司及總承包商及時(shí)對(duì)施工進(jìn)度情況進(jìn)行比較，總結(jié)各分包商工作，制定下一階段工作內(nèi)容及目標(biāo)。

4.3 聲學(xué)深化設(shè)計(jì)管理

對(duì)劇院、音樂廳內(nèi)部的墻體、頂棚、地面、看臺(tái)（邊緣）、觀眾席、靜壓箱等涉及聲學(xué)建造要求部位進(jìn)行二次深化設(shè)計(jì)，通過BIM建模、仿真音質(zhì)模擬輔助技術(shù)對(duì)深化設(shè)計(jì)成果進(jìn)行模擬復(fù)核，確保設(shè)計(jì)內(nèi)容符合聲學(xué)裝修要求，在圖紙上按照聲學(xué)設(shè)計(jì)要求標(biāo)注裝飾層厚度、檢測(cè)參數(shù)、材料吸聲系數(shù)、構(gòu)造層厚度等相關(guān)聲學(xué)設(shè)計(jì)參數(shù)。對(duì)一些特殊節(jié)點(diǎn)構(gòu)造進(jìn)行深化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)確保該構(gòu)造節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)固性和穩(wěn)定性。舞臺(tái)機(jī)械、追光設(shè)備、音響、下沉樂池等專業(yè)部位應(yīng)按照審核后的設(shè)計(jì)圖紙要求，由專業(yè)分包單位配合總承包單位做好相關(guān)預(yù)留預(yù)埋工作，保證預(yù)埋精度（專業(yè)分包技術(shù)員復(fù)核），專業(yè)分包單位進(jìn)場(chǎng)后做好交接工作。

4.4 聲學(xué)裝飾建造管理

將分包管理劃分為準(zhǔn)備、選擇、控制、后評(píng)價(jià)4個(gè)階段，明確各階段管理要求。在聲學(xué)裝飾工程中，要求專業(yè)分包商具備深化設(shè)計(jì)和深加工能力，同時(shí)要求分包商按設(shè)計(jì)圖進(jìn)行加工，聲學(xué)構(gòu)造節(jié)點(diǎn)所需零配件必須符合設(shè)計(jì)要求的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，包括規(guī)格、型號(hào)、材質(zhì)、形狀等。加工誤差不得超過聲學(xué)裝修和魯班獎(jiǎng)創(chuàng)建規(guī)定的誤差；材料進(jìn)場(chǎng)前嚴(yán)格執(zhí)行驗(yàn)收及隨機(jī)復(fù)檢制度，驗(yàn)收或檢測(cè)不合格的材料不得進(jìn)場(chǎng)；其中，劇院及音樂廳的反聲罩、復(fù)雜曲面GRC吊頂、鋸齒狀GRC整鑄墻面為不規(guī)則構(gòu)件，施工應(yīng)嚴(yán)格按照BIM三維模型精確制作弧形、曲面、鋸齒狀構(gòu)件，GRC板材吊掛時(shí)應(yīng)采用激光測(cè)量系統(tǒng)輔助測(cè)量機(jī)器人進(jìn)行三維空間精準(zhǔn)定位。劇院及音樂廳墻體施工時(shí)嚴(yán)禁開孔，不得留置施工縫，不得隱藏空隙。各類穿墻管線應(yīng)按照聲學(xué)設(shè)計(jì)要求做好隔聲、減振措施，避免出現(xiàn)固體傳聲，影響空間音感效果。尤其要重視舞臺(tái)工藝的深化設(shè)計(jì)和施工組織，提前策劃和進(jìn)場(chǎng)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行預(yù)留預(yù)埋工作，嚴(yán)格執(zhí)行復(fù)核制度，確保各類埋件精度。

5 建筑聲學(xué)關(guān)鍵技術(shù)方案應(yīng)用

5.1 建筑聲學(xué)體形設(shè)計(jì)方案

大劇院的建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)目標(biāo)是達(dá)到完全采用自然聲演出的條件，聲音親切自然、明亮、有溫馨感、無聲學(xué)缺陷和噪聲干擾。觀眾廳的聲學(xué)體形設(shè)計(jì)在劇場(chǎng)及音樂廳的音質(zhì)設(shè)計(jì)中最為關(guān)鍵，觀眾廳的體形設(shè)計(jì)將決定早期反射聲的強(qiáng)度、數(shù)量和方向，也直接影響直達(dá)聲的強(qiáng)弱。觀眾廳的聲學(xué)設(shè)計(jì)思路是把聲學(xué)設(shè)計(jì)融入建筑裝飾裝修中，且不留聲學(xué)設(shè)計(jì)痕跡，解決所有聲學(xué)要求，創(chuàng)造完美的音感效果。

為達(dá)到聲學(xué)設(shè)計(jì)目標(biāo)，豐富早期反射聲，根據(jù)劇院、音樂廳整體弧形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，觀眾廳采用經(jīng)典“馬蹄形”及大面積弧形結(jié)構(gòu)，觀眾席分區(qū)層疊布置，形成多個(gè)不同標(biāo)高的坐席區(qū)塊，使觀眾廳可獲得豐富的空間效果和音質(zhì)豐滿度（見圖2）。吊頂采用弧形GRC開孔反聲板，使頂部反射聲合理均勻分布。在觀眾廳臨近舞臺(tái)邊緣的頂部采用大面積GRC曲面反射板，為中前區(qū)域提供早期反射聲。采用室內(nèi)聲場(chǎng)模擬軟件Odeon對(duì)觀眾廳進(jìn)行音質(zhì)模擬，修復(fù)聲學(xué)缺陷，確保聲學(xué)各項(xiàng)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。

圖2 觀眾廳整體平面設(shè)計(jì)

5.2 隔聲墻體及聲閘門技術(shù)應(yīng)用

劇院、音樂廳對(duì)隔聲要求高，主要廳堂聲閘的隔聲量設(shè)計(jì)要求為65dB。在主要出入口（或?qū)Ω袈曈刑厥庖髤^(qū)域）進(jìn)行聲閘設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將聲閘設(shè)計(jì)與裝飾裝修設(shè)計(jì)融為一體，確保在滿足隔聲要求的同時(shí)能夠獲得視覺效果的美觀與統(tǒng)一。根據(jù)劇院、音樂廳的隔聲要求，設(shè)計(jì)隔聲墻體采用200mm+100mm（空腔）+200mm雙墻內(nèi)夾玻璃絲綿吸聲板構(gòu)造，按照聲學(xué)設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格控制墻體材料的容重、吸聲系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)等。為提高劇院、音樂廳的隔聲量，在主要出入口設(shè)置雙道聲閘門，在2道聲閘門之間安裝凹凸無規(guī)則穿孔鋁板（孔徑5mm，孔率＞20%）等吸聲材料，鋁板背面鋪貼無紡吸聲布，基層與骨架留置100mm空腔，空腔內(nèi)填塞纖維吸聲棉，構(gòu)成聲閘系統(tǒng)。

5.3 聲學(xué)裝飾GRC板技術(shù)應(yīng)用

為防止觀眾廳出現(xiàn)回聲干擾，獲得設(shè)計(jì)需要的音質(zhì)混響時(shí)間，結(jié)合劇院、音樂廳的建筑造型，觀眾廳墻面可采用大面積雙曲面造型的GRC開孔板，表面貼實(shí)木皮的反射裝飾結(jié)構(gòu)，后墻面布置部分吸聲結(jié)構(gòu)（面層裝飾為GRC開孔板）。為使劇院、音樂廳獲得良好的聲擴(kuò)散，觀眾廳吊頂采用凸弧面GRC模鑄板，墻面結(jié)合裝飾造型設(shè)置為凹凸鋸齒狀，能夠起到良好的聲音擴(kuò)散作用。在觀眾席分區(qū)的隔墻采用弧形凹凸欄板的聲擴(kuò)散結(jié)構(gòu)。

采用三維數(shù)字化加工模鑄GRC板材，重點(diǎn)復(fù)核GRC板材三維設(shè)計(jì)模型，對(duì)完成的模具采用三維掃描儀對(duì)比復(fù)核，保證加工及安裝精度；實(shí)木皮應(yīng)注意外部施工環(huán)境，確保黏貼質(zhì)量，避免脫落或空鼓。

5.4 觀眾廳噪聲控制技術(shù)應(yīng)用

噪聲控制是大劇院、音樂廳場(chǎng)館聲學(xué)設(shè)計(jì)的重要部分。在外部環(huán)境噪聲控制方面，應(yīng)分析建筑物周邊環(huán)境，在外部干擾較大的區(qū)域設(shè)置一些輔助用房，阻隔外部噪聲的傳遞；大劇院及舞臺(tái)采用鋼骨混凝土或多層吸聲屋頂，可有效防止上部屋面噪聲傳入（如雨雪大風(fēng)天氣）。大劇院、音樂廳的觀眾廳出入口處均設(shè)置多道聲閘及隔聲門，以防止門廳、休息廳、走道的噪聲傳入。

劇院觀眾廳內(nèi)的中央空調(diào)系統(tǒng)采用座椅下送風(fēng)（座椅柱腳）、頂部回風(fēng)方式，有利于控制風(fēng)速及噪聲影響；階梯觀眾席下部設(shè)置鋼筋混凝土靜壓箱，內(nèi)貼吸聲材料，可有效控制空調(diào)系統(tǒng)的噪聲傳遞。

大劇院、音樂廳中觀眾席座椅是廳堂中最大的吸聲體，聲學(xué)設(shè)計(jì)要求座椅吸聲量適中且符合要求。其中，觀眾席是否坐人與吸聲量變化關(guān)系不大，因此對(duì)座椅的選用更為重要。設(shè)計(jì)要求座椅軟面材質(zhì)厚度適中，吸聲量應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。大劇院及音樂廳觀眾席座椅采用專業(yè)廠家定制座椅，為保證座椅吸聲系數(shù)滿足聲學(xué)設(shè)計(jì)要求，在座椅批量生產(chǎn)時(shí)應(yīng)先制作試驗(yàn)座椅，在第三方聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行吸聲量檢測(cè)試驗(yàn)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果判定座椅吸聲量是否符合聲學(xué)設(shè)計(jì)要求。

5.5 減隔振消聲技術(shù)應(yīng)用

為防止設(shè)備振動(dòng)、人員活動(dòng)等噪聲對(duì)外部的影響，劇院、音樂廳中與觀眾廳相鄰的設(shè)備用房、輔助用房、辦公用房應(yīng)進(jìn)行噪聲控制分析，設(shè)備用房或噪聲較大的活動(dòng)用房應(yīng)整體設(shè)計(jì)為浮筑樓面，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行減振、隔振技術(shù)處理，達(dá)到聲學(xué)設(shè)計(jì)要求。浮筑樓板聲學(xué)設(shè)計(jì)可采用JF型橡膠減振隔聲墊（天然合成橡膠），間隙填充玻璃棉，設(shè)置防水防潮層（聚氨酯或水泥基滲透結(jié)晶）。浮筑樓板施工前，應(yīng)審核風(fēng)機(jī)安裝區(qū)域樓板承載能力。

6 結(jié)語

該藝術(shù)中心項(xiàng)目功能復(fù)雜，建筑造型獨(dú)特，建造難度大。項(xiàng)目從SPV工程總承包管理思路出發(fā)，組織策劃PPP模式下大型復(fù)雜文化藝術(shù)場(chǎng)館工程的建筑聲學(xué)技術(shù)管理，探索一套成熟劇場(chǎng)類工程建筑聲學(xué)的管理思路和建筑聲學(xué)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)理想的聲學(xué)效果。