這是一顆璀璨的明珠，蘊(yùn)含著激昂旋律，流淌著曼妙樂(lè)章。這里是表演藝術(shù)的殿堂，承載民族文化復(fù)興的使命，匯聚世界藝術(shù)交流的碰撞。——中國(guó)國(guó)家大劇院

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??? 一般而言，劇院建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容主要包括音質(zhì)設(shè)計(jì)和噪聲控制兩大部分。

????一、室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計(jì)

?? ·確定音質(zhì)設(shè)計(jì)指標(biāo)及其優(yōu)選值。根據(jù)廳堂的使用功能選擇混響時(shí)間、明晰度、強(qiáng)度指數(shù)、側(cè)向能量因子、雙耳互相關(guān)系數(shù)等音質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，并確定各指標(biāo)的優(yōu)選值，是音質(zhì)設(shè)計(jì)的重要任務(wù)。這些指標(biāo)及其優(yōu)選值的選定，將為進(jìn)一步進(jìn)行音質(zhì)參量計(jì)算和將來(lái)竣工后的音質(zhì)測(cè)試提供目標(biāo)和依據(jù)。

??? ·室內(nèi)音質(zhì)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：
??? 1、主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)——合適的響，較高的清晰度和明晰度，足夠的豐滿(mǎn)度，良好的空間感，沒(méi)有聲缺陷和噪聲干擾。
??? 2、客觀物理量——聲壓級(jí)，混響時(shí)間，反射聲的時(shí)間分布，反射聲的空間分布。
??? ·其基本原則有：
??? 1、充分利用直達(dá)聲。
??? 2、合理分布前次反射聲。
??? 3、正確地控制混響時(shí)間及其頻率特性。
??? 4、注意避免和消除聲音缺陷和噪聲影響。
??? ·確定廳堂體型及體量。為看得清楚、聽(tīng)得清晰，各類(lèi)廳堂都有個(gè)長(zhǎng)度的限制。廳堂的寬度會(huì)涉及到早期側(cè)向反射聲的組織，與音質(zhì)的空間感有重要關(guān)聯(lián)。廳堂的高度不僅影響豎向早期反射聲的組織，而且影響早后期聲能比和混響聲能的大小及方向。廳堂的體積和每座容積都直接影響混響時(shí)間等音質(zhì)參數(shù)。廳堂的體型更是關(guān)系到是否存在回聲、顫動(dòng)回聲、聲聚焦、聲影區(qū)等音質(zhì)缺陷。所有這些，都必須在初步方案設(shè)計(jì)階段就提供建筑聲學(xué)的專(zhuān)業(yè)意見(jiàn)。

????二、混響時(shí)間分析

??在廳堂（室內(nèi)）聲學(xué)設(shè)計(jì)中，混響時(shí)間是一個(gè)重要的概念與指標(biāo)。聲音在室內(nèi)衰減的過(guò)程稱(chēng)之為混響過(guò)程。聲音在室內(nèi)將從穩(wěn)態(tài)開(kāi)始衰減，直至衰減到其聲能為原有聲能的百萬(wàn)分之一時(shí)，這段時(shí)間被稱(chēng)為“混響時(shí)間”，也即衰減60dB所需的時(shí)間，記作（RT或T60）。
??在廳堂內(nèi)，適度的混響時(shí)間，可使音樂(lè)豐滿(mǎn)，語(yǔ)言宏亮、飽滿(mǎn)。過(guò)短的混響時(shí)間使聲音干澀無(wú)力；混響過(guò)長(zhǎng)將使語(yǔ)言清晰度降低，音樂(lè)缺乏節(jié)奏感和力度，唱詞模糊還清。
??因此，在廳堂音質(zhì)設(shè)計(jì)中，根據(jù)不同的性質(zhì)和要求，必須選擇一個(gè)“最佳”的混響時(shí)間。但混響時(shí)間并非決定 廳堂音質(zhì)的唯一指標(biāo)。噪聲控制也非常重要，也是室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)之一。

??? 國(guó)家大劇院的建筑劇院聲學(xué)設(shè)計(jì)聲學(xué)主設(shè)計(jì)為法國(guó)CSTB研究所，清華大學(xué)建筑學(xué)院作為國(guó)內(nèi)聲學(xué)配合單位，協(xié)助CSTB完成深化設(shè)計(jì)、理論計(jì)算、實(shí)驗(yàn)研究等工作，就工作中所涉及的相關(guān)建筑聲學(xué)新方法、新手段主要有以下幾個(gè)方面：

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????“蛋殼”底層噴涂纖維素防止雨噪聲

??國(guó)家大劇院的4萬(wàn)m2“蛋殼”屋蓋非常巨大，為減輕結(jié)構(gòu)荷載，采用了鈦金屬為裝飾面的輕型屋蓋。存在的一個(gè)問(wèn)題是：降雨時(shí)，室內(nèi)會(huì)受到雨點(diǎn)撞擊金屬屋面所產(chǎn)生的雨噪聲干擾。在清華大學(xué)建筑物理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了該屋蓋結(jié)構(gòu)的空氣聲隔聲和雨噪聲隔絕實(shí)驗(yàn)研究，在進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地提出在屋蓋底層采用纖維素噴涂防止雨噪聲的方案，并最終得到了應(yīng)用實(shí)施。即在屋蓋板下，噴涂一層25mm厚的K-13纖維素噴涂吸聲材料。
??實(shí)驗(yàn)顯示，未噴涂纖維素前，屋蓋空氣聲隔聲量最高只能達(dá)到Rw=37dB。噴涂后，屋蓋的空氣聲隔聲性能可提高到Rw=47dB。在雨強(qiáng)1mm/min的大雨下，雨擊隔聲量可達(dá)到Lpn,w=40dB，估算大廳室內(nèi)噪聲小于25dB(A)。
??纖維素噴涂能夠大大提高屋蓋隔聲性能的主要原因是：一、纖維素均勻噴涂附著在屋蓋底的2mm厚鋼板上起到了一定的聲阻尼作用，改善了鋼板本身的振動(dòng)模式，較大提高了中低頻的隔聲性能。

???二、纖維素為密實(shí)顆粒狀粘稠材料，噴涂后起到了良好密封作用。??
??另外，纖維素噴涂材料具有良好的吸聲性能，據(jù)檢測(cè)，25mm厚纖維素噴涂層降噪系數(shù)NRC達(dá)到0.75。國(guó)家大劇院的屋蓋經(jīng)纖維素噴涂后，大廳內(nèi)混響明顯降低，語(yǔ)言清晰度明顯提高。另外,纖維素噴涂還具有良好的保溫隔熱作用，建筑節(jié)能效果明顯。纖維噴涂吸聲材料在國(guó)外已有20多年的使用歷史，但在國(guó)內(nèi)，國(guó)家大劇院劇院聲學(xué)設(shè)計(jì)工程首次大規(guī)模應(yīng)用。因其良好的聲學(xué)、環(huán)保、防火、粘著力強(qiáng)、易于施工等特性，必將廣泛地被體育、文化等大型建筑場(chǎng)所采用。

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????歌劇院：金屬網(wǎng)包出“稻草屋”
?? 歌劇院內(nèi)部也用這樣的金屬網(wǎng)包裹著，但看上去卻不覺(jué)得有金碧輝煌的冰冷，聲音穿過(guò)金屬網(wǎng)后再反射回來(lái)，形成“自然聲”，?這樣就形成了視覺(jué)的弧形和聽(tīng)覺(jué)空間的多邊形，做到了建筑聲學(xué)和劇場(chǎng)美學(xué)的完美結(jié)合。?即使在沒(méi)有麥克風(fēng)的條件下，舞臺(tái)上的聲音，臺(tái)下各個(gè)角落的觀眾都能聽(tīng)到。

??? ①金屬網(wǎng)裝飾墻面
??? 歌劇院觀眾廳內(nèi)墻面裝修采網(wǎng)格狀金屬網(wǎng)裝飾其橫向?yàn)棣?.5mm，不銹鋼鋼絲鉸線(緯線)間距6mm，縱向?yàn)棣?.5mm，鋁合金棍(經(jīng)線)間距8mm。從設(shè)計(jì)方面主要考慮二點(diǎn)聲學(xué)及裝飾效果。

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??? 觀眾廳的平面形狀與聲學(xué)關(guān)系較大，長(zhǎng)方形(側(cè)墻成角度)有利于反射聲音音質(zhì)好但視覺(jué)效果古板，墻面不完整，而圓弧形對(duì)于音質(zhì)存在致命的聲音聚焦的缺陷但在視覺(jué)美學(xué)上圓弧形墻面更加優(yōu)美。

??? 建筑師設(shè)計(jì)基本理念是基于經(jīng)典的馬蹄形劇院，但又避免了傳統(tǒng)式的包廂布局在視線和音質(zhì)方面的弱點(diǎn)，一方面利用金屬網(wǎng)形狀可以隨意的優(yōu)勢(shì)呈弧線另一方面利用金屬網(wǎng)的通透性，因此將觀眾廳設(shè)計(jì)成雙層墻，即建筑實(shí)體墻與金屬網(wǎng)裝飾墻這樣聲學(xué)專(zhuān)家可以大膽地為了達(dá)到各種聲學(xué)指標(biāo)在實(shí)體墻上施展才華不必?fù)?dān)心影響觀眾廳的美觀將金屬網(wǎng)背后的實(shí)體墻做成了有角度有利于聲反射的斜墻面，在觀眾廳內(nèi)看不到生硬的折角，聲音又可透過(guò)金屬網(wǎng)到達(dá)反射聲墻面。

??? 同時(shí)，在設(shè)計(jì)中不但利用金屬網(wǎng)的通透解決了聲學(xué)問(wèn)題，還達(dá)到建筑的場(chǎng)景效果：在演出前將所有照明關(guān)閉金屬網(wǎng)連接處的帶形燈照向后面的紅墻，又反射到金屬網(wǎng)，經(jīng)過(guò)金屬網(wǎng)過(guò)濾，以漫射形式柔和地撒進(jìn)觀眾廳內(nèi)，四周紅色的墻面映射著朦朧的金色的薄紗，演繹出一道現(xiàn)代、簡(jiǎn)約、優(yōu)雅，柔和而具有親和力的視覺(jué)風(fēng)景線。

??? 在歌劇院池座金屬網(wǎng)后的弧墻用凹凸形擴(kuò)散體MLS作為反射墻，此部位為了滿(mǎn)足聲學(xué)要求，做了精心設(shè)計(jì)，固定金屬網(wǎng)的鋼柱尺寸及布置規(guī)律為MLS的單元設(shè)計(jì)的一部分。

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??? 此處金屬網(wǎng)與結(jié)構(gòu)的連接方法是：鋼柱與混凝土板底、頂固定，在鋼柱上做轉(zhuǎn)接件轉(zhuǎn)接件與金屬網(wǎng)的上下連接帶連接。

??? 觀眾廳后墻是回聲的主要發(fā)源地，在后墻做了足夠的寬頻帶吸聲材料，為了與觀眾廳裝修風(fēng)格協(xié)調(diào)具體構(gòu)造，紫紅色絲布后面為玻璃絲棉吸聲材料。

??? ②吊頂
??? 歌劇院的吊頂為復(fù)合板外貼實(shí)木裝飾板吊頂，為了讓樂(lè)隊(duì)和演員之間有良好的相互交流：將臺(tái)口和樂(lè)池上方的吊頂做平，保證足夠的寬度使表演的聲音可以通過(guò)頂面反射到樂(lè)池內(nèi)、為了使反射聲效果好，木吊頂厚度達(dá)到了35mm。
??? 為了使前排觀眾獲得較好的早期自然反劓聲觀眾廳前部吊頂平面也做平，以利于將聲音反射到池座前區(qū)而中部吊頂結(jié)合三道面光的布置將木吊頂裝飾做成L形以利于聲音的反射和擴(kuò)散。

????音樂(lè)廳：建筑和聲學(xué)的完美結(jié)合

??? 完美的天花板：音樂(lè)廳的天花板像形狀不規(guī)則的白色浮雕像一片起伏的沙丘，又似海浪沖刷的海灘，有利于聲音的擴(kuò)散。

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??? 為了達(dá)到聲效的完美，在頂棚的下面還懸掛了一面由清華大學(xué)學(xué)生親手用玻璃纖維混凝土做得龜背形狀的集中式反聲板，它的作用是將聲音向四面八方散射。

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??? 音樂(lè)廳吊頂：音樂(lè)廳觀眾廳的平面形狀是稍有弧度的鞋盒型，它可提供豐滿(mǎn)而渾厚的音質(zhì)。

??? 觀眾座席圍繞演奏臺(tái)布置，即樂(lè)隊(duì)和伴唱演員在中間，觀眾在周?chē)?#xff0c;在空間上形成對(duì)演奏臺(tái)中心的圍合。這樣的布局最大限度保證了觀眾聽(tīng)到均勻的自然聲。

??? 觀眾廳周邊以扁而寬的橢圓形柱廊環(huán)繞，在柱子背后有耦合空間，可提供晚期的混響時(shí)間。

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??? 觀眾廳的高度和形狀確保了有足夠的體積，因而混響時(shí)間自然可得到滿(mǎn)足。

??? ①M(fèi)LS聲學(xué)墻

??? 樂(lè)隊(duì)演奏臺(tái)周?chē)膲κ锹晫W(xué)墻，即按照數(shù)學(xué)理論精確地計(jì)算出來(lái)的墻面凹凸形狀，縮寫(xiě)術(shù)語(yǔ)稱(chēng)為“MLS”，原意為“Mathematics Length Sequence”，此墻的作用是，高度擴(kuò)散反射，它可使樂(lè)師們有良好的相互聽(tīng)聞，讓聲音均勻、柔和地反射、擴(kuò)散保證坐在每個(gè)位置的觀眾，都能聽(tīng)到同樣優(yōu)質(zhì)的聲音。

??? 凹凸墻體的構(gòu)造為用雙層木板(12mm> 2厚)做出凹凸形狀，凸出部位里邊為密實(shí)的玻璃絲棉。

??? ②GRC墻板
??? GRC是由抗堿玻璃纖維、石英砂和高強(qiáng)水泥按一定配比，使用模具(噴射)制作，一體成型。其特點(diǎn)與GRG類(lèi)似：質(zhì)量輕、防火環(huán)保、聲音效果好，使用壽命長(zhǎng)、安裝方面等特點(diǎn)。板的圖案樣式與具體構(gòu)造同前GRG墻板類(lèi)似。
??? 音樂(lè)廳的墻面與吊頂在材質(zhì)方面達(dá)到了整體統(tǒng)一，同時(shí)較硬材質(zhì)的材料在低頻維持較長(zhǎng)的混響，且GRC起伏的墻面對(duì)音樂(lè)廳的演奏聲音起到漫反射的作用，既兼顧了功能，又兼顧了美觀。

??? ③GRC吊頂
??? 建筑師將音樂(lè)廳巨大的GRC整體吊頂設(shè)計(jì)成一幅完整的形狀方向各異、波浪起伏的抽象圖案，你可以想象成一片起伏的沙丘：一片正開(kāi)墾的荒地，波浪；山脈；音樂(lè)的節(jié)奏，韻律>>吊頂與墻面的柔和感形成強(qiáng)烈的對(duì)比，你會(huì)感到寧?kù)o中有一股巨大的力量蓄勢(shì)待發(fā)，精彩的演出即將拉開(kāi)序幕。
??? 吊頂除了增添藝術(shù)氛圍外，它還是一個(gè)考慮聲學(xué)效果的設(shè)計(jì)。
??? 對(duì)于音樂(lè)廳來(lái)說(shuō)，第一重要就是聲音，一切建筑和裝飾設(shè)計(jì)都要為聲學(xué)效果服務(wù)，凹凸不平的頂棚，更加有利于聲音的擴(kuò)散，不規(guī)則圖形的浮雕吊頂，就像是一個(gè)聲音擴(kuò)散器，把舞臺(tái)發(fā)出的聲音擴(kuò)散到觀眾席上的每個(gè)角落。
??? 音樂(lè)廳吊頂面積約1300m2，由164塊GRC板組成，其中標(biāo)準(zhǔn)矩形板118塊，異形板46塊，一般每塊面積7m2左右。標(biāo)準(zhǔn)塊尺寸：3.2m>2.26m>0.024m和3.4m>2.26m>0.024m，兩種其厚度控制在24mm，厚度的要求除構(gòu)造需要外，更重要的是有聲學(xué)要求，板精細(xì)度要求對(duì)角誤差控制在2mm。每塊板起伏較大，平均起伏250mm，起伏落差最大達(dá)480mm，重約110Kg/m2，總重量超過(guò)100噸。設(shè)計(jì)提供用聚苯做的1:10的小樣，由廠商根據(jù)小樣經(jīng)過(guò)數(shù)道工序，做成1:1實(shí)樣。

??? 具體構(gòu)造：GRC板四周帶有配筋邊框，每塊板上預(yù)埋20個(gè)預(yù)埋件上部焊接不銹鋼吊筋，吊筋與槽鋼架連接槽鋼架上有6個(gè)安裝吊點(diǎn)，此吊點(diǎn)與吊頂次鋼梁連接次梁與主鋼梁連接，主鋼梁與鋼筋混凝土頂板梁下預(yù)埋件連接。

??? GRC吊頂做成凹槽形狀的空箱，噴灑設(shè)置在吊頂以上，為了使用中的安全，一旦發(fā)生火災(zāi)，噴淋?chē)娝?#xff0c;有可能會(huì)使凹槽箱內(nèi)積水后造成吊頂板荷載過(guò)大，造成固定件脫落，砸向觀眾廳造成新的災(zāi)難，所以每塊浮雕板上預(yù)留了泄水孔，用于導(dǎo)流浮雕內(nèi)的積水。

??? ④玻璃反聲罩
??? 在音樂(lè)廳演奏臺(tái)上部，GRC吊頂下方設(shè)計(jì)了巨大的橢圓龜背形玻璃反聲罩(長(zhǎng)約17m、寬約11m)，可有效地改善演奏人員的聽(tīng)聞效果，并將樂(lè)隊(duì)演奏的聲音向四周反射，解決了前后音質(zhì)不一致的難題。

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??? 玻璃反聲罩由88塊超白10mm+PVB+gmm夾膠玻璃組成，玻璃的厚度與聲學(xué)有關(guān)，其中60塊為標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)方形尺寸約為1.6m>1m，其余28塊為異形尺寸。其構(gòu)造即是水平放置的點(diǎn)式玻璃幕墻主體鋼架為三角空心鋼梁(其內(nèi)部穿燈具的電纜線)，鋼架交叉位置下方焊接支撐桿，支撐桿端部固定球鉸駁接爪，連接片玻璃單元上四角的沉式駁接頭，各組單元之間由φ10的鋼絲線對(duì)角線連接固定，保證了玻璃反聲罩的整體剛度。另外玻璃反聲罩下方吊掛了16盞舞臺(tái)照明燈具和52盞普通照明燈具。玻璃反聲罩整體是通過(guò)主吊頂鋼結(jié)構(gòu)上固定的卷?yè)P(yáng)機(jī)調(diào)節(jié)，由四根纖細(xì)的φ32鋼絞線從GRC吊頂板縫問(wèn)穿過(guò)與其主鋼梁連接固定。

??? 戲劇場(chǎng)：材質(zhì)多重展示

??? ①伸出式舞臺(tái)

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??? 戲劇場(chǎng)舞臺(tái)最大特點(diǎn)在升降樂(lè)池前設(shè)置了伸出式舞臺(tái)當(dāng)樂(lè)池升至伸出式舞臺(tái)臺(tái)面標(biāo)高時(shí)表演區(qū)將前移使觀眾最大程度地聽(tīng)到演員清晰的自然聲和觀賞到演員細(xì)膩的表情，演員站在舞臺(tái)前區(qū)，置身于熱情觀眾的包圍之中不僅拉近了與觀眾之間的距離而且有利于調(diào)動(dòng)演員的表演熱情，形成良好的觀演氣氛。

??? ②活動(dòng)耳光
??? 由于舞臺(tái)的前移戲劇場(chǎng)設(shè)置了雙道耳光如果按常規(guī)的耳光室設(shè)計(jì)是開(kāi)敞的，這樣將吸收大量的自然聲音質(zhì)效果不理想。
??? 為了使聲能得到充分的利用改變前區(qū)音質(zhì)差的缺陷，戲劇場(chǎng)將雙道耳光做成活動(dòng)翻板式。在不使用耳光的情況下，各層耳光的翻板可以關(guān)閉，且耳光靠觀眾廳一側(cè)其裝飾面采用與觀眾廳內(nèi)墻裝飾相同的絲綢布面與觀眾廳內(nèi)部整體裝修效果融為一體。

??? ③MILS聲學(xué)墻
??? 戲劇場(chǎng)根據(jù)觀眾廳演出劇目的功能、混響時(shí)間及空間體積關(guān)系，周?chē)鷫Α⒚鏄亲⒊刈坎捎肕ILS聲學(xué)墻面外裝飾是紫暗紅、橘黃、黃相間的豎條絲布，使人感到沉穩(wěn)中的跳躍寫(xiě)實(shí)間又有延伸。展現(xiàn)出劇場(chǎng)的親切、熱烈而傳統(tǒng)的氣氛，凸出的部位里邊填充密實(shí)的玻璃絲棉。
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??? ④吊頂
??? 戲劇場(chǎng)的吊頂為木條板，由兩種厚度規(guī)格5mm、8mm隨意排布組合，為了使聲音在觀眾廳內(nèi)得到更好的反射，增加了吊頂?shù)暮穸?#xff0c;在木條板背后增加一層15mm厚的木板及20mm厚的水泥砂漿加鋼筋網(wǎng)，吊頂中區(qū)結(jié)合兩道面光的布，置以凸弧面為基本元素進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便于聲音的反射和擴(kuò)散。

??? 吊頂讓反射聲更有效均勻地覆蓋觀眾廳。

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??????????????????????????? 龜背反聲板（戲劇廳）

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的国家大剧院建筑声学设计方案及设计选材的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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