第5章 声学设计要点及案例分析ppt课件

第5章室内音质设计5.1室内音质评价5.2大厅容积的确定5.3体型设计5.4混响时间设计5.5典型建筑声学设计要点及案例分析.一、音乐厅声学设计要点——音质要求最高的厅堂类型之一。特点：演奏席与观众厅位于同一空间，声能得到充分利用。由于交响乐队声功率较大，故大厅可有较大容积。音质方面：要求有很长混响时间及丰富侧向反射声。——音质设计时要求设计人员在保证没有回声、声聚焦等音质缺陷同时，尽量少用吸声。.典型音乐厅平剖面示意图典型剧场平剖面示意图.古典音乐厅：窄厅、矩形平面、高天花板。——鞋盒式音乐厅，两侧及后部有浅挑台，一般能使观众席获得丰富侧向反射声。——音质一直受到很高评价，其中最著名：波士顿音乐厅（2631座，中频混响时间1.8s）。现代音乐厅：为在较宽、较大的音乐厅中争取尽可能多侧向反射声，可在侧墙安装倾斜反射板，或将吊顶做成扩散面，使一部分声能被反射到侧墙，再由侧墙反射到观众席。美国加州桔县表演艺术中心多用途剧场（2903座，中频混响时间在1.4～2.2s可调），很宽平面内错落配置四层平面，利用上一层侧板为下一层提供侧向反射声。.加州桔县表演艺术中心早期侧向反射声由4个分区侧墙、大厅前部二次剩余扩散体倾斜后墙.顶部和反射体后帘幕——可调混响时间.顶部和帘幕——拉出长度以调整混响时间.二、剧院声学设计要点种类多，归纳可分三类：西洋歌剧院、地方戏院和话剧院。剧院一般有很大舞台空间。舞台上帘幕、布景、道具等吸声不够，使舞台空间混响时间过长。——对音质不利，可在舞台后墙或顶部布置吸声材料，使舞台空间混响时间与观众厅基本相同。.典型的音乐厅平剖面示意图典型的剧场平剖面示意图.西方古典歌剧院大多为马蹄形平面，大厅周边设有多层包厢及柱廊。——使观众与演员间距离缩短。大量柱廊、凸弧形包厢和各种浮雕装饰使大厅具有良好的声扩散，并且避免弧形墙面的声聚焦。——使大厅获得良好音质。规模较小的歌剧院，可采用简单矩形或钟形平面，通过设置跌落包厢和扩散体来增加扩散。.歌剧院乐池上方吊顶可做成带有弧度的反射面，将乐队声音反射到观众席。大厅可设楼座、包厢，以缩短直达声距离。台口附近吊顶和侧墙应作成反射面，争取尽量多早期反射声。大厅后墙可作一些吸声或扩散处理。其他墙面及中后部吊顶可由建筑装饰要求确定，并宜有适当扩散。大厅尽量少用吸声材料，宜通过降低大厅每座容积来控制混响时间，以提高大厅内声压级。.上海大剧院观众厅.三、多功能剧场声学设计要点——我国目前大量建造多功能剧场常用于音乐、歌舞和戏剧演出及作、放映电影等多种用途。多功能剧场一般都有较大的舞台，有的还配有乐池。混响时间确定：两种方法1）主要用途多功能剧场在确定混响时间时，可采用折衷办法，考虑满足其主要用途，同时兼顾其他。2）可调混响时间墙或顶设置可调吸声结构，使混响时间在某一范围内变化。.为满足音乐演出要求，必须配置舞台声反射罩。声学作用：反射罩可增加大量早期反射声和投射至观众区的声能，并有利于乐队之间相互听闻。声反射罩顶板应重点考虑给演员提供反射声。构造做法：反射罩应有良好的反射性能，可用20mm厚铝蜂窝板、厚木板、玻璃钢实心厚板制作。形式：多种，有封闭式（也称端室式）、分离式、简易折叠式等。分离式反射罩顶板可分块固定在舞台吊杆上，不用时收藏在舞台上空，侧板、后板可用移动式结构。.典型的音乐厅平剖面示意图典型的剧场平剖面示意图虚线表示音乐罩构造出类似音乐厅的乐台空间.多功能剧场平面图.多功能剧场剖面图.多功能剧场舞台反射罩.杭洲师范学院音乐厅舞台反射罩.浙江音乐厅舞台反射罩.——多功能剧场，观众厅加舞台合在一起为一长方形平面，宽27m，长36.5m。可变舞台形式：建筑师把舞台口两片墙面设计成活动框架，当台口墙面向舞台内移，原本镜框式舞台形式成为舞台与观众厅一体的音乐厅形式。观众厅有560座，容积3600m³。浙江音乐厅音质设计.舞台反射罩：为满足音乐演出需要，舞台上设置活动声反射板。歌舞演出时活动声反射板升至舞台塔内。反射板采用刚度很大的8mm厚防火板材。构造处理：观众厅墙面结合造型采用扩散反射面。为防止回声及控制混响时间，观众厅后墙部分采用阻燃炽物面吸声结构。浙江音乐厅音质设计.可调混响时间：为更好地满足多种用途，采用可调混响，在观众厅顶部设置天窗式可变吸声结构。——在顶部设置可向吊顶内开启的窗扇，窗扇关闭时不吸声，开启时观众厅声能通过开口传入吊顶内部而被吸收——调节吸声量。镜框舞台形式：顶部可变吸声结构开启处于吸声状态，观众厅中频空场混响时间为1.2s。音乐厅舞台形式：顶部可变吸声结构关闭。观众厅中频空场混响时间为1.55s。浙江音乐厅音质设计.四、体育馆——多功能体育馆声学设计要点——除举办各种体育比赛外，常被用于举办文艺演出及召开大会，有时还被用来放映电影——多功能大厅。声学要求：体育馆都装有电声系统，对音质要求相对较低。要求具有良好的清晰度和一定的丰满度，且没有回声、声聚焦等声缺陷及噪声干扰。地面和天花间易产生颤动（多重）回声。.特点：容积大，座椅一般为吸声较少的夹板椅或塑料椅，可布置吸声材料的墙面又很少。从声学角度考虑，体育馆上部宜满做吊顶——可压缩容积，还可在吊顶上布置吸声材料。同时由于吊顶上部的空腔作用，往往可在全频域获得较大吸声效果，以便达到理想的混响时间。——目前采用网架结构，出于造型和经济等方面考虑，常采用暴露结构形式。——仅靠墙面来吸声远不能满足要求。——解决办法是在网架空间内悬吊空间吸声体以增加大厅吸声量。.主席台及裁判席附近的墙面宜做吸声处理，以便减少进入话筒的反射声，有利于提高扩声系统的传声增益。体育馆屋面板普遍采用钢质复合板，即双层钢板之间加一层保温层。复合板中间的保温层如用超细玻璃棉、岩棉等既保温又能吸声的材料，则在复合板内侧钢板上钻孔即可用来吸声。——可大大降低工程造价.体育馆.体育馆空间吸声体.体育馆空间吸声体.五、会议厅、报告厅声学设计要点语言清晰度——强吸声、短混响的声学处理会议厅、报告厅、审判厅的声学设计，在声学要求、设计指标和声学处理上有共同之处，也有各自的特点。共同之处：确保语言清晰度，采用强吸声、短混响，并用扩声系统使听众获得足够声级和均匀的声场分布。.（一）会议厅声学设计要点：1、特点：会议厅规模（容量和容积）的差异比较大。小至十几人（容积100m3），大可容纳万名观众（容积100000m3）——根据容积确定混响时间（0.4s～1.8s）。由于会议厅采用强吸声、短混响的声学处理方式，因此，体形在声学上作用不大，选择比较自由。.2、最佳混响时间的选择会议厅最佳混响时间可根据容积，参考会议厅混响时间的推荐值确定。当容积小于30m3时，不必低于0.4s，当容积大于40000m3时、不应大于1.8s。据调查，大容积会议厅，当混响时间大于1.8s时，语言清晰度都较差。.会议厅混响时间的推荐值摘自《实用建筑声学》.3、吸声材料的选择和音质缺陷的控制——布置吸声材料和结构具有控制混响时间和音质缺陷的双重功能。——建筑师经常可采用易引起声缺陷的体形，如圆形、椭圆形、卵形平面、穹形屋顶。会议厅吸声结构配置和选择要根据容积和标准（即装修要求）而定：1）100m3特小型会议室（一般园桌会议）：室内陈设有地毯、窗帘和沙发座，通常不需另作吸声处理，即可达到预计混响时间。.2）200m3以上会议厅，一般都应配置吸声材料或吸声结构。——控制混响时间的难点是低频混响时间。由于厅内观众、座椅、地毯、门窗帘幕和多数建筑材料，中、高频范围有较好吸声性能，会造成低频混响时间过长而影响语言清晰度。——会议厅讲台后墙，应作适当吸声处理，以免后部反射声，引起讲台上传声器声反馈——扩声系统传声增益。.4、设计实例（1）大会议厅的声学设计会议、即兴演出（音乐、歌舞、电影），厅内容纳2500人，有效容积16000m3，每座容积6.4m3。大厅设有楼座，首层不设坡度，配置活动座椅，以备会议期间宴会、舞会所用，楼座设固定座椅。大厅为八角形平面，横向宽45m，纵向长36m，平均高度10m，两侧分别设同声翻译室和记者席。.声学指标以语言清晰度为主，兼顾文艺演出，确定如下声学指标：最佳混响时间（1.4s）频率（Hz）125250500100020004000混响时间1.61.51.41.41.31.2厅内噪声级（dB）：NR-30（35dBA）483934302625基本平直.大会议厅平面.大会议厅剖面.内装修：波浪形石膏板吊顶作为反射面，台口两侧为塑料贴面板；侧墙和后墙作为吸声面，控制不利声反射；后墙局部设三角形扩散体；挑台栏板宽频带吸声结构；地面满铺地毯。.噪声控制：为隔离外界噪声对会议室的干扰，屋架上弦杆下加设水泥压力板（FC板）夹层，以提高屋面板的隔声性能；通向会议大厅的门均为隔声门；大厅空调、制冷系统均配置消声和减振措施。开向厅内的同声传译室：采用双层6mm厚玻璃隔声窗，具有35分贝的隔声量；而同声传译室之间采用双面各两层石膏板（24mm），中间填50mm厚岩棉的墙体结构，达到40分贝的隔声量。混响时间0.4s。.（2）中会议厅的声学设计以会议为主，兼小型演出和放映电影，厅内容纳652人，有效容积3230m3，每座容积5.0m3。厅平面呈钟形，横向宽21m，台口至后墙纵向长度为26.5m，平均高度6.5m，后侧分别设同声翻译室和控制室。.为满足会议和电影的要求，故大厅混响时间较短，声学指标以语言清晰度为主，兼顾电影，确定如下声学指标：最佳混响时间（0.6s）频率（Hz）125250500100020004000混响时间0.70.70.60.60.60.6室内噪声级（dBA）：32.中会议厅平面.中会议厅剖面.（3）阶梯会议室的声学设计专供学术报告使用的大厅，可容纳170人，容积470m3，每座容积2.8m3。会议室为矩形平面，横向宽11.4m，纵向长15m，平均高度2.9m，讲台上设卷帘屏幕；室两侧入口设双道隔声门（声闸）。声学指标以语言清晰度为主，确定如下声学指标：最佳混响时间（0.5s）频率（Hz）125250500100020004000混响时间0.630.540.500.470.480.49室内噪声级（dBA）：33.阶梯会议厅平面(声闸).阶梯会议厅剖面.（二）报告厅的声学设计通常在150～500人左右，多数150～350人，容积在400～2500m3范围，由于报告厅容量和容积变化范围不大，因此，声学设计通常采用统一指标。根据经验，工程设计中采用通用指标：混响时间：中频（500Hz）混响时间为0.8～1.0s，混响频率特性曲线接近平直。噪声级：自然声报告时，厅内噪声不大于30dBA；而采用扩声系统时，则应低于40dBA。没有音质缺陷。报告厅的平面形式通常有矩形切角、扇形和正方形对角线配置等三种，如图所示。.矩形切角扇形正方形对角线配置.报告厅应控制好低频混响；其它部位可设多孔吸声材料或结构，如矿棉吸声板、穿孔石膏板或铝板等。报告厅的地面起坡应大于视线设计要求（即c值为8～12㎝），以此减少听众对直达声的掠射吸收。.（三）综合声学案例分析——萧山报告厅——1个多功能报告厅及4个会议室一）多功能报告厅1、概述观众厅平面为不规则形，长约19.8米，最宽处约20.4米。观众厅座椅为短排法，错排，排距1000mm。舞台口宽12m，高6.3m。多功能报告厅声学设计定位：以小型歌舞剧、音乐会为主，兼顾会议。.报告厅.2、多功能报告厅建声设计（1）建声设计目标主观听音方面：丰满度与清晰度之间适当平衡；合适响度；一定空间感；无回声、声聚焦等音质缺陷；无噪声干扰。——主观评价指标与主观听音对应，客观评价指标：合适混响时间及频率特性；合适声压级；丰富早期反射声，特别是侧向早期反射声；声场分布均匀；无回声、声聚焦等音质缺陷；低背景噪声。.根据报告厅使用要求，建筑声学设计总目标：会议及报告时有较好的语言清晰度，演出时通过电声系统获得较好的丰满度；力求使声场分布均匀，避免回声、声聚焦等音质缺陷。具体声学指标：满场混响时间中频（500Hz）为1.0s，混响时间频率特性为中高频基本平直，允许高频稍短，低频混响时间稍长。混响时间取值参考表该报告厅背景噪声控制目标小于NR30。频率(Hz)125250500100020004000T60(s)1.0～1.31.0～1.2110.9～1.00.8～1.0.主要措施：使早期反射声分布均匀，特别是观众席前区也有较多早期反射声。舞台口处的侧墙比较重要，把台口处墙面处理成弧形且具有扩散机理的木条结构，能使反射声均匀地覆盖较多地观众区域。中间及后部侧墙做折形反射面，给观众席提供尽可能多地早期反射声，同时在侧墙镶嵌木条吸声结构，既控制混响时间又丰富侧墙造型。观众厅后墙做木质穿孔板吸声结构——控制混响时间和防止回声等声缺陷。3、建声设计内容（1）体形设计.（2）舞台设计演出及会议等使用时，需利用整个舞台空间。为获得良好的演出效果，舞台宜具有与观众厅相同的声学条件。由于舞台空间很大，台上固有吸声又不多，因此，舞台墙面从舞台面至一层天桥做全频强吸声结构，以控制舞台空间混响时间。做法采用穿孔FC板吸声结构。——穿孔率为20％的穿孔板占2/3面积，穿孔率为2％的穿孔板占1/3面积，两者相间布置，穿孔板离墙10cm，内衬5cm吸声材料羊毛板，并紧靠穿孔板放置。.（3）吊顶设计大厅吊顶应是一个封闭面，并有良好的声反射性能。吊顶的形体要为观众厅提供充足的早期反射声，所以吊顶的设计模型可在电脑中进行优化。观众席上方做扩散反射吊顶，给观众席区提供早期反射声，同时使声能扩散。吊顶内设计一道面光，面光室内表面做穿孔板吸声结构。吊顶材料选用2层12厚纸面石膏板，外乳胶漆，以保证其良好的反射效果。.（4）观众厅座椅为获得合适混响时间，需要合适的每座容积。因为观众及座椅是观众厅内主要的吸声量，约占总吸声量的一半以上，所以每座容积对观众厅混响时间有很大的影响。本方案观众厅容积为2550m3，座位295个,每座容积8.6m3。座椅声学要求：吸声量大小合适，且坐人时与不坐人时相比吸声量变化不大，以保证观众厅有稳定音质。——吸声座椅.4、噪声控制设计包括：防止外部环境噪声传入对观众厅的影响；防止内部不同房间之间的噪声干扰；控制室内设备产生的噪声。为防止噪声进入观众厅及舞台，通向观众厅及舞台门均采用隔声门（35dB）。观众厅入口处均设声闸以防止噪声干扰。设备房均采用隔声门，以防止设备噪声传出。设备间墙、顶均做吸声结构，可做穿孔FC板吸声结构，吸声材料可用50厚离心玻璃棉（外包玻璃丝布）。.二）会议室建声设计2个110m2左右的中会议室和2个55m2左右的小会议室。根据中会议室体积，其中频（500Hz）混响时间在0.5s为佳，混响时间频率特性为中高频基本平直。墙面可做织物或穿孔板加羊毛棉做法。吊顶局部吸声结构，局部石膏板吊顶，采用金属穿孔板加羊毛棉做法。玻璃窗悬挂厚重窗帘，用来调节混响时间。地面可铺防静电地毯。根据小会议室体积，中频（500Hz）混响时间在0.4s为佳,要达到混响时间，做法同中会议室。.三）材料和结构工程所用吸声材料，有卫生要求地方，用阻燃羊毛（下脚料）吸声棉或板。设备房、舞台、乐池台仓内可用玻璃丝布包离心玻璃棉。面层采用无石棉穿孔FC板，穿孔率为P=20%和P=2%两种。耳光室内墙、面光室墙面和顶部、音控室及灯控室均采用穿孔FC板吸声结构。注意事项：由于吸声材料厚度、密度、背后空腔大小多会对吸声性能产生很大影响，故施工时不能随意改变。所有吸声结构中，吸声材料均靠近面层设置。穿孔板穿孔率的不同会具有完全不同的吸声频率特性，因此，穿孔率必须严格按设计要求执行。.六、录播室、演播室声学设计要点（一）录播室一般规模较小，设计不当很容易产生低频共振频率的“简并”即“声染色”。——房间长、宽、高应避免彼此相等或成整数比。——录播室也可采用不规则形状，但不得出现凹面墙、穹顶。矩形录播室的推荐比例录播室高宽长小录播室11.251.6一般录播室11.62.5.录播室混响时间一般取0.4~0.5s；其吸声材料的布置应符合“分散、均匀”的原则。录播室内不应出现大面积平行声反射面，以避免颤动回声等音质缺陷。录播室要求非常低的背景噪声，因此在噪声控制方面应特别注意，一般做成“房中房”隔声、隔振结构。.（二）演播室——强吸声短混响——制作电视和录像节目。大演播室如中央电视台大演播室面积达1000m2。录制新闻、教育节目的演播室面积一般只有几十平方米，容积变化较大，故其混响时间也有做相应的变化。容积100~1000m2的中频混响时间（0.3~1.0s）。一般演播室的顶棚及周墙应做吸声处理。由于演播室内布置有大量灯光，故要求采用非燃性吸声材料。.（三）控制室录播室、演播室都带有控制室。控制室供录音师录音，并进行监听和调整之用。控制室通过观察窗与录播室、演播室相连。观察窗应具有高的隔声量——隔声窗。控制室房间混响时间要求较短，可控制在0.4s左右。.小结：典型建筑声学设计要点及案例分析重点：音乐厅、剧场、多功能剧场、体育馆、会议室及报告厅建筑声学设计要点。难点：音乐厅、剧场及多功能剧场建筑声学设计。.