建筑学建筑设计音乐厅音质设计实例

建筑声学设计实例,中央音乐学院附中音乐厅,建筑概况,该音乐厅属中小型音乐厅，769座，以演奏交响乐为主，兼顾室内乐、民族乐。观众厅吊顶最高处为13.26米，大厅平均高度为10.5米，宽为20米，后部布置有一层眺台，两侧设置逐次跌落的浅眺台。演奏台面积170.82m2，平面开口16.97米，深11.82米，演奏台高为7.7211.05米。观众厅总容积7137.12立方米，每座容积为9.28m3。,音乐厅平面,音乐厅剖面,音质设计要求,该厅是中央音乐学院附中专业排练音乐厅。演奏端的音质要求（1）演员能尽情地发挥演技，保证彼此听闻，使演奏具有整体感。（2）演员能感觉到演奏中大厅效果，以便调整自己的音乐演奏。观众厅的音质要求（1）合适的混响时间和频率特性曲线，适于音乐欣赏。（2）厅堂内各个部位，包括后部座位，都应有足够的响度。（3）厅堂内的声能应均匀地分布，声音扩散充分。（4）短的延迟反射时间，使音乐厅具有亲切感。（5）厅堂内无回声、长延迟反射声、颤动回声、声聚焦、声失真、声影等缺陷；（6）允许噪声指标为NR2530。,混响时间的确定,目前国内外同一大厅适应不同混响时间要求的工程实践，一般采用3种方法：以一种功能为主，使这种功能在使用时达到良好的效果，而其他功能处于从属地位；取一个折衷值，兼顾各种功能的使用要求，一般都达不到理想的效果；采用可变混响措施（建筑措施或电声措施），通过改变混响时间的长短来保证各种功能达到使用要求。看来，第三种方法是较为理想的，但设置可变吸声结构会增加工程的造价，施工管理及操作也比较复杂，而且许多实例表明，混响可调范围有限，混响频率特性很难达到理想效果，电声措施目前造价也不低，而且其音质效果有待进一步认证。经与业主商讨，采用第一种方法确定混响时间设计指标，着重保证在交响乐演出时具有良好的使用效果。,从演奏乐器方面讲，交响乐中弦乐是主角，混响时间较长。因本音乐厅还考虑管风琴演出，混响时间可更长一些。从演奏乐曲方面讲，对于古典主义音乐，混响时间建议为1.71.8秒，对于一般的交响乐团保留剧目，合适的中频混响时间为1.82.0秒。对于激情或者伤感的现代音乐，中频混响时间一般设计为1.71.8秒，仅仅对于巴洛克时期的音乐，期望有一个低的混响时间约1.61.8秒，对室内乐、民族乐一般可以取下限。借鉴世界上成功的音乐厅的经验，它们的混响时间范围是1.82.05秒。综合以上各个要素，考虑到中央音乐学院附中音乐厅属中小型音乐厅，容积不大，选择混响时间不宜过长，将设计最佳混响时间定为1.8秒（满场中频500Hz）。频率特性曲线低频可有20%的提升，高频曲线部分希望比较平直，也可下降10%15%。,近次反射声的利用,建筑设计上采用窄的侧墙，浅的挑台及舞台反射板提供早期侧向反射声，可以保证声能较均匀地进行反射，演奏台天花逐步升起，保证直达声与一次反射声的时差较短。充分利用了这些短时差的近次反射声对保证观众厅声场的均匀和提高前中部观众席的音质有重要的作用,中央音乐学院音乐厅池座中部的脉冲声响应图谱,体型设计（平面）,中央音乐学院附中音乐厅容量较小，属中小型音乐厅采用矩形比较合适，一来侧墙不是很宽，大厅宽为20米，环绕大厅后部布置一层挑台，两侧设置一层逐次跌落的浅挑台，其栏板为前倾式反射板，最窄处为15.4米，以上处理，均可为观众提供大量侧向短延时反射，增加音色的丰满度、有利于提高听音的亲切感和环绕感，使音乐音质优美；二来矩形平面结构简单，各工种配合容易，经济效果好；三是内装修限制少，便于做内装修，将声学和美学很好的结合。,体型设计(剖面）,音乐厅建筑的横、纵剖面设计首先要考虑声学因素，让声音得到充分扩散，使观众厅声场均匀，提高音乐之音质效果。设计中重点照顾楼下前中部缺少前次反射声或接受长时差反射声的区域，避免产生盲点、回声、聚焦、颤动回声等声学缺陷，以提高该区域音质。在古典“鞋盒式”音乐厅中，如阿姆斯特丹音乐厅、波士顿交响音乐厅、维也纳金色大厅、柏林Konzerthaus音乐厅、莱比锡音乐厅和苏黎士音乐厅，横、纵剖面均为矩形，其声扩散是利用侧墙上的雕塑、柱子、壁龛、天花上的浅隔栅、不规则包厢等不规则突出物，混响充满整个空间，使音乐柔美，动听。现代音乐厅一般追求简洁的风格，座椅追求舒适，一般用软椅，吸声较大，为了获得良好的视觉条件，池座和楼座都起坡，起坡有利于听众听音，可以减少声音掠过听众席的声吸收，获得足够强的直达声，这对自然声音乐演奏的厅堂来说非常重要，因为没有足够的响度，就谈不上音质，现代音乐厅运用新材料、新工艺，但材料的反射与吸收系数与传统的材料不一样，制作手法上，从极尽工巧到强调空间效果，使现代矩形音乐厅已不是传统“鞋盒式”音乐厅，在横纵剖面设计中，不能完全模仿古典传统的音乐厅，而要对各表面均进行精心设计，使现代音乐厅依然能获得最佳的音质。,体型设计（天花）,一般认为，提供早期反射最有效的表面是顶棚，顶棚的形状和不规则面层，起到反射声与扩散双重作用，令声音柔美动听。如果演奏台突出，顶棚很高，常需要在演奏台上悬吊一些反射板，其反射面积与地面面积之比一般较小，反射板的平均高度，如果距演奏台不超过68m，将是有效果的。根据调查表明，小尺寸的构件比大尺寸的构件更可取，它可以扩散更大频率范围的声波。,地面升起,为保证直达声不受掠射吸收的影响，达到整个观众席，观众厅地面应升起，池座前区升起较低，池座前三排每排升起10公分，中间8排每排升起20公分，后部6排每排升起30公分，楼座6排每排升起45公分，达到听闻要求。,楼座的设计,音乐厅内设置了楼座及包厢，可利用楼座侧面和下表面向池座观众席提供早期侧向反射声。为了使挑台下面观众得到良好的听觉条件，对挑台开口与楼座深度的比例控制在D/H=1，符合=2的要求，张开角度大于450。,音乐厅楼座悬挑D与开口高度H音乐厅横剖面声线分析(半场),室内装修材料的选择,该音乐厅以自然声为主，需要混响声弥补直达声能的不足，并提高声音的丰满度。混响时间定为满场1.8秒(500Hz)需要通过适当的表面装修处理并进行精心的计算。音质良好的音乐厅选择材料应选择质地密实厚重、刚度大的材料，以使声音得到充分的反射。设计选材要平衡多方面因素，如材料频率特性、耐火性、装饰性、材料的供应情况，建筑造价以及施工条件等等。为达到混响时间设计指标，根据各种材料混响频率特性，调配了所需要的反射及扩散结构的种类、材料及面积，根据初步混响计算，观众厅的装修材料拟选为：w天花铝合金板条板吊顶，后粘贴20厚木板。在一般观众厅内，天花对声音的吸收是较多，尤其对低频的共振吸收更为强烈，致使观众厅的低频混响时间变短。为避免这种情况，选择此天花，其吸声系数低，反射性好，且装饰效果也较好。,观众厅侧墙15mm厚石膏板外贴榉木板，2m以下为花岗岩护墙上设浅浮雕，以减少低频吸收，并有利于声扩散。w演奏台侧墙5cm厚木板。w观众厅地面实贴木地面。w演奏台地面双层木地面下设空腔，演奏台地面常常使用厚木板下设空腔，这样可以扩大固定于地板上的低音提琴和大提琴的声音辐射，并可适当减弱打击乐过响的声音。w座椅半硬质木边椅，椅背为成型木板，实木扶手，半硬椅垫及靠背。减少声吸收，尤其是低频音。为了保证达到声学要求，所选座椅必须经过严格检测。w演奏台后墙3.5m以下是QRD木制扩散体，3.5m以上是5cm厚木板。w观众厅后墙池座为QRD木制扩散体，楼座为1.5cm厚石膏板外贴榉木。,观众厅噪声的防止,噪声对语言和音乐的听闻有很大的掩蔽作用，特别是低频噪声。对于听音要求较高的大厅，必须做好噪声控制，一般对音乐厅形成干扰的噪声源主要有内部（观众及空调机械噪声）和外部环境噪声（交通噪声、社会噪声）此外还有雨噪声，因此设计中需采取有效的降噪措施。观众厅内的本底噪声也是音质指标的一个重要部分。本设计噪声指标为：在开空调时大厅的背景噪声小于NC-25或35dBA。,由于总体布局的限制，冷冻机房、水泵房、空调机房等设备机房大多设置在地下层，为了减小空调噪声对大厅的影响，除了对空调管道系统进行消声处理，如空调风管系统设置足够长度的消声器；应特别注意控制固体声的传递，设计中除了选用低噪声设备外，对空调冷冻、给排水机组应采取隔振设计，设置减振器、减振垫；进出风管、水管配接帆布及橡胶软接管，此外机房内平顶、墙面均做吸声降噪处理。观众厅正下方是车库和形体训练房，为了避免噪声对观众厅的影响，采用增加楼板厚度下面加轻质复合隔声吸声吊顶；为了减弱城市环境噪声对观众厅的影响，设置周围廊，观众厅无直接暴露的外墙，并采用双层围护墙，厚度为190mm+90mm的空心砼砌块墙，为加强屋面