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杭州大剧院建筑声学设计方案

文章来源:admin    时间:2024-01-05

  

  杭州大剧院坐落于被誉为杭州外滩的钱江新城南端,是杭州市标志性文化建筑,是第七届中国艺术节的主场馆之一。

  杭州大剧院工程总投资8.78亿元人民币。总用地面积146亩,其中建筑用地面积64000m2。建筑总高度为46.4m,地下最深达-20.3m。总建筑面积约55000m2,其中地下部分约1.2m2,地上部分约4.3m2。设有1600座歌剧院、600座音乐厅、400座多功能厅和演出配套的一些辅助用房以及结合市政广场设计的露天剧场。

  杭州大剧院建设方案设计通过国际招标,最终采用加拿大著名建筑师卡洛斯?奥特的方案,中国设计单位为杭州市建筑设计研究院;国內外声学设计及顾问分別为MüLLER-BBM和上海章奎生声学设计研究所。杭州大剧院的主体建筑背向东,面朝西,银白色的圆形屋面象征著明珠,前面大斜面双曲玻璃像一弯月亮,弯月的两侧就像好客的杭州人伸出一双热情洋溢的手臂,拥抱著广场,拥抱著四海嘉宾。建筑物前面的广场水域象征著西湖水面,一弯新月落在静静的水面。卡洛斯?奥特在大剧院的建筑方案设计说明中是这样写的:杭州大剧院犹如明珠出水,如镜的水面由建筑群相拥、环抱。入夜,一弯新月在静静的水面,来自水中的熠熠波光更使其珠光宝气。因此杭州大剧院不仅是一个标志性的文化设施,同时也是杭州这座美丽而又富有诗意的城市中的一尊雕塑。

杭州大剧院

 

2 歌剧院概况

  歌剧院是杭州大剧院中的主体和核心演出场所。观众厅的平面大致呈矩形,长约30m(从舞台口算起,其中二、三层楼座分別向后延伸1.7m3.6m),宽约25m,平均高度约16m。由一层池座、二层楼座和两侧上下各两排(每排6个)共24个逐级跌落式包厢组成。观众厅容座约为1600座,其中池座25排约1000座,二、三层楼座各7396座,侧包厢192座,二层楼座中间为贵宾区。在歌剧院的装修设计中,采用黑色天鹅绒、锯齿形石膏板金漆墙面和红色织物面料座椅,以红、黑、金、白四色的组合设计将现代艺术和中国传统艺术完美结合起来,烘托出热烈豪华的气氛。

  歌剧院的舞台采用字形设计,包括主舞台、左、右侧台和后舞台,舞台总面积约190m2,具备全方位升降、移动及旋转功能,可以根据剧(节)目的不同需要,及时、任意地更换和变换场景、布景。舞台机械由韩国佳思舞台设备有限公司总包,德国SBS舞台技术公司分包。

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  舞台开口可以变化,范围为18m×12m14m×9m(宽×高)。

  乐池面积约为190m2,地面可以抬升为分离的两部分,从而扩大台口面积,乐池可容纳125人同时演奏。

  剧院的扩声系统采用50多只Meyer Sound音箱,并应用RMS远端监控系统。

3 观众厅的音质设计

  歌剧院主要用于大型歌剧、音乐剧及交响乐演出,兼顾召开国际会议。建声设计主要考虑歌剧院和交响乐演出使用,观众厅演出要求以自然为主,电声为辅,扩声系统主要用于会议功能。

3.1 设定音质评价参数
  建声设计預定的各項音质指标,其中余响时间是最重要的音质评价参量,对于歌剧演出,在中频500Hz~1000Hz的设计满场余响时间为1.4±0.1秒;对于音乐(如交响乐)演出,将在舞台上增设音乐反射罩,余响时间会提高0.2秒左右,即升至1.6秒左右。余响频率特性要求低频的余响时间应有20%左右的提升,而在高频由于空气吸声允许略微降低。

3.2 观众厅的体型设计特点(马蹄形观众厅)
  观众厅体型的好坏直接关係到一个剧院音质效果的优劣,因此观众厅体型设计是保证剧院音质优良的極为重要的先决条件。一是歌剧院平面体型为古典的矩形形状,世界上许多著名的音质优良的剧院均采用此形状;根据剖面的声线分析,并结合面光橋的位置将吊頂设计成四段圆弧形的波浪形状,使声能够有效地的反射到池座及楼座观众区。二是在满足照明工艺的前提下,将耳光和面光的开口尺寸尽量小,避免对声能的吸收,从而增加台口侧墙和吊頂的有效声反射。三是两侧墙各设置12个高差变化的包厢,既丰富墙面的变化,同时又可以作为声扩散体,起到有效的声扩散作用。四是池座最前排和最后排高差达5.5m之多,不仅对視线有利,同时对声学也相当有利,避免观众席对声能的掠射吸收,从而提高观众区后排的声音强度。五是两侧墙的墙面均做成锯齿形状,避免两平行侧墙的之间可能产生的顫动回声。

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3.3 观众厅的余响控制
  为保证观众厅內1.4秒的余响时间,通过音质计算,在观众厅的后墙做吸声处理,材料为黑色天鹅绒软包。

同时为保证低频余响时间是足够的提升,观众厅内的两侧墙和吊頂材料的面密度都要求≥30kg/m3。两侧墙的装修做法为:表面材料为增强纤維石膏板(表面金漆),后衬二层12mm厚紙面石膏板;吊頂为GRG板,后加石膏涂层,保证面密度为30kg/m3

3.4 杂讯控制措施
  围护结构的隔声措施:歌剧院的隔声墙体采用双层墙体,具体做法为:430mm厚钢筋混凝土墙体+120mm厚空腔+700mm厚钢筋混凝土墙体。由于楼上为餐厅,所以楼板采用浮筑楼板,具体做法为:60厚现浇钢筋混凝土板+30mm厚弹性垫层+180mm厚现浇钢筋混凝土结构楼板。

  设备机房的隔声措施:空调设备机组做隔振机座,具体做法为:150mm厚钢筋混凝土品质块+阻尼钢弹簧減振器+结构楼板。

  为避免演出时手机鈴声干扰观众,观众厅內采用手机信號遮罩技术。

3.5 观众厅的电腦类比分析:
  隨著电腦性能的提高和声场模拟方法的不斷完善,电腦类比软体对厅堂中声波的傳播、反射和吸收等特性的模拟也越来越逼真,模拟的结果也越来越可靠。本次电腦声场类比分析所采用的软体为丹麥技术大学編制的ODEON软体(它是世界上公认模拟结果最可靠的建声模拟软体之一)。观众厅的三維模型和厅堂音质的类比结果如下:

3.5.1 观众厅的三維模型
  根据歌剧院的平剖面图建立观众厅的三維声学模型,其由1005个平面围成。

3.5.2 观众席主要声学参量
  分別为T30C80D50LF四个声学参量的模拟分析。

3.5.3 部分测点的反射声序列
  四个测点测得的反射声序列。

3.5.4 分析结论
1)总体说来,观众厅绝大部分座区的各項声学参量的指标都比較好,可以保证歌剧演出时能够取得优良的音质效果。这与德国MüLLER-BBM公司的声场模拟報告的结论相符。

2)观众厅大天花吊頂的前部形状(尤其是靠边区域)和两层侧包厢的底部形状应有所改进,这样可以改善二层楼座的前部、后部的侧包厢和观众区靠边区域的音质效果。也与德国MüLLER-BBM公司的声场模拟報告的相符。

3)建议观众厅后部的所有观察窗的玻璃向前傾斜一定的角度,以避免可能产生的回声。

4)建议观众厅的侧墙和后墙增做一定的扩散处理,使观众厅內的反射声分布更为均匀。

4 主客观音质评价

  歌剧院竣工前后,曾多次前往进行现场音质调试和测量工作,通过对实测结果的分析,可以得到以下主要结论:
1)歌剧院的实测中频500Hz1000Hz余响时间分別为1.8秒(空场有乐罩)、1.6秒(满场有乐罩)及1.60秒(空场无乐罩),估计满场无乐罩条件下中频余响时间约为1.4秒左右,表明歌剧院的余响时间达到设计要求的满场中频(无乐罩)1.4±0.1秒音质指标,余响分布也很均匀,符合歌剧院的音质设计要求。

2)现场测量也表明本歌剧院观众厅空、满场中频余响时间的差別为0.22秒,装有音乐反射罩时观众厅內中频余响时间可比无乐罩时提高0.24秒,符合音乐会演出余响要求。

3)歌剧院观众厅有良好的余响时间频率特性,达到低频略有提升,有利于音乐演出时的丰满和厚实感,而高频(4000Hz)余响时间下降不多,有利于听音清晰度及音乐的亮度。

4)观众厅内的声场分布也十分均匀,设计要求为≤±4dB,而全厅实测55个点不同频率的声场不均匀度为±2.2±3.8dB,优于设计要求。

5)观众厅相对比較安静,空调运行时厅內本底杂讯实测为32dBA(主要是受可控机组排风杂讯的影响),基本接近设计要求的≤32dBA的指标,总体听音效果較为满意。

6)升降乐池等舞台机械运行杂讯偏大,有待改进。

5 结束语
  杭州大剧院建成以来歌剧院已經正式使用不同功能的演出,各方面反映都对音质效果比較满意,认为厅內声音响度足够、听音清晰、余响合适、低音較丰满,对总体音质給予較高的评价。 


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