国家大剧院歌剧院建筑声环境.doc

建筑声环境结课论文论文名称：国家大剧院歌剧院建筑声环境班级：2011级建筑（2）班1.国家大剧院中的歌剧院国家大剧院位于北京西长安街南侧、人民大会堂西侧，占地 118 900 m2，总建筑面积217 500 m2 （包括地下车库近 46 600 m2 ）于2001年12月13日开工建设，经过建筑师 等各方的共同努力，于 2007年12月21日正式拉开大幕国家大剧院主体建筑为独特的半 椭球壳体造型，高 46.68m,地下最深32.50 m，椭球长轴135 m，短轴93 m,周长达600 余米壳体表面由18398块钛金属板和1226多块超白玻璃共同组成，2种材料的拼接曲线， 仿佛舞台大幕徐徐拉开 建筑主体周围环绕着人工湖， 湖畔均以绿色植被覆盖， 端庄大气，自然舒适，营造出一种安逸、幽雅、温馨、浪漫的环境氛围，以一团浓绿融入到首都的政治 文化中心天安门地区国家大剧院外观如图 1所示图1国家大剧院外观图国家大剧院歌剧院是国家大剧院内比较宏伟的建筑，以金色为主色调主要上演歌剧、舞剧、芭蕾舞、及大型文艺演出国家大剧院歌剧院观众厅设有池座一层和楼座三层，共有观众席 2398个（含站席）国家大剧院歌剧院有具备推、拉、升、降、转功能的先进舞台，可倾斜的芭蕾舞台板，可容纳三管乐队的升降乐池。

这些世界领先水平的舞台机械设备为艺术家的现场表现提供了可能2.观众厅、舞台（乐池）及声控室2.1观众厅图2歌剧院观众席歌剧院观众厅采用三面围合的马蹄形布局，拥有观众席 2354席（包括135个站席），分4层，其中第2层楼座为贵宾席观众厅内部装饰与外部相互呼应，以金色和红色为主色调， 金色的金属网及橘红色的背景、 紫红色丝绸饰面的强吸声构造后墙， 橘黄色的吊顶以及红色的座椅显得歌剧院雍容华贵， 富丽堂皇，典雅庄重观众厅的装饰装修风格烘托了演出时热烈融合的气氛，歌剧院观众厅如图 2所示9.8 m3/人另外就是具有现活泼跳跃观众厅声学设1.5 s，背景噪声满足NR25歌剧院观众厅最具视觉冲击力的是巨大的空间体量，平均 代感、层层弧线型楼座的艺术灯带及顶部椭圆环灯带，环环相映,计以自然声为主、电声为辅的原则，设计中频满场混响时间为 实际测试结果都达到了预期的目标值图3 观众厅舞台平面图图4观众厅舞台平面图图5舞台正面图2.2舞台和乐池剧院舞台采用典型的“品”字形舞台形式，可储藏 3个整场布景，配置有先进的、现代化的大型舞台机械设备，歌剧院舞台如图5所示包括主舞台、左右侧舞台和后舞台，具备图6乐池6个升推、拉、升、降、转等功能，便于演出中迅速地进行场景切换。

其中，主舞台有降台，既可整体升降又可分别单独升降 左、右侧舞台各有6台可横向移动的车台， 依赖主舞台升降台可互换位置， 既可以迁换场景，又可以参与演出，观众厅舞台平面图如图3所示 后舞台下方距台面15 m处，还储存着1块国内面积最大的专用芭蕾舞台板，主舞台升降台下 降后，芭蕾舞台可移动到主舞台台面上，用于芭蕾舞演出芭蕾舞台面可倾斜至 5.7 °，采用美国俄勒冈松木，并用三层结构保证舞蹈演员所需要的弹性舞台上方栅顶高度为 32 m，景物吊杆、灯光渡桥通过钢丝绳悬挂在空中，数量之多居于世界领先地位 61道电动吊杆，78台轨道单点吊机，24台自由单点吊机，另外还设置了 1台飞行器，2块电动升降乐池的面积 为120 m2,可容纳90人的三管编制乐队，可升至观众席水平位置安装座椅，也可升至舞台平 面用于舞台在升降乐池上还特别为指挥设计了专用指挥升降台，用于调节指挥的高度2.3声控室国家大剧院歌剧院的音响师与灯光师同等重要， 位于观众厅池座后部，十分突出，“享受”有总统包厢的最佳位置和特权， 歌剧院控制室如图7所示音响师一侧视窗玻璃可向上开启，室内装修成深黑色，工作灯明亮， 演出时暗场声控室内装备有扩声系统用数字调音台、模拟调音台、CD播放机等音响设备。

遗憾的是演出中音响师与灯光师在同一空间中，略 感拥挤，且灯光师们会制造出“噪声” 控制室是演出音响和舞台灯光的控制中心 为了使控制室达到良好的声音环境， 利于工作人员的工作， 又使控制室内的声音不会泄露到观众厅中影响观众看戏，控制室做了吸声处理，使混响时间控制得比较短吊顶采用 15 mm矿棉吸声板，墙面采用厚50 mm空腔填充矿棉，表面12 mm厚木吸声构造板图7歌剧院控制室3歌剧院的建声环境3.1降声隔噪3.1.1地铁振动干扰问题地铁一号线作为北京人出行的重要交通线路， 东西横贯北京城区而国家大剧院恰恰坐落在地铁一号线边旁在建设之初，地铁对大剧院震动和噪声的干扰问题， 曾让设计者和使用者担心过，希望由地铁振动而引起的噪声级比剧场内允许的背景噪声级低 3 dB地铁一号线距离大剧院外表壳体最近为160 m到歌剧院外墙为220 呼啸的地铁从天安门西站风弛而过，如果振动产生的噪音在40 dB ~ 50 dB之间，就需要在剧院外部建隔振墙 ；如果振动大于50 dB，就必须对剧场结构和地铁进行必要的减振措施振动衰减的计算结果表明 ：在超过150 m的衰减后，地铁的振动和噪声不会对大剧院的演出产生影响。

竣工后试演出情况验证了当时的判断的正确性，工程上节省了投资，保证了工期f輛 h财 I Cantor thn 鼾U~天安门广场西南•口国家大剧院图8地铁一号线天安门站3.1.2减振降噪措施依靠建筑壳体和四周的地下围墙， 使大剧院被自然地保护起来 使用高阻尼连接和钛金属板隔断噪声的干扰，使得壳体隔声量 Dn, w = 40 dB ==> Rw = 42 dB 为了进一步减少噪声，创造一个安静的声音环境，除了隔断外部噪声干扰以外，还针对观众厅内的噪声源进行 了严格的控制例如：电梯竖井远离观众厅， 并且在竖井内加装钢套；采取置换式座椅椅脚送 风的空调方式，减小空调风口产生的噪声 ；观众座椅采用阻尼缓冲装置以减少座椅翻起的冲击噪声等等3.1.3剧场空调出风口的降噪措施作为现代化的剧场，确保观众能够在温度舒适的环境中观看演出是至关重的， 因此观众席的空调使用必不可少 而空调又是最容易对声音效果产生影响重要环节， 因此如何处理好空调的噪声问题，是摆在声学专家面前的重要课题国家大剧院选择的是座椅下送风方式， 即每一个座位下部都有一个通风口行送风， 置换送风的方式为“下送上回”与常规的顶棚“下送上回”送风方相比，“下送上回”换送风方式的优点在于： 1)每一个观众座椅下方的风口对众进行送风，针对性强、送风效率比较高，且风量平均； 2 )因其送风效率高，此有效的避免了因空间巨大而引起的能量的损耗。

虽然距离人腿较近的送风方第 3章歌剧院建筑声环境效率较高，同时也带来了因距离过近而引起的 “吹腿”现象为解决这个问题清华大学建筑物理实验室专门建造了极低背景噪声通风实验室， 通过实验开发静音均流风口 风口内的均流和静音结构， 既确保了风流的均匀传播，同时有的控制了噪声 根据测试，风口在常规50m3/小时的风量下，垂直流场风速低 0.2m/s，噪声声功率小于5 dB(A)，观众席的换风次 数根据需要为5-8次/小时图9观众座椅下送风口4.音质设计4.1观众厅形状歌剧院观众厅形状设计十分独特巧妙， 很好地解决了建筑师希望的完美造型与声学专家希望的良好建声条件的矛盾声学专家认为长方形的观众厅两侧墙有利于近次声反射， 音质设计获得好评的成功率高 但是对于建筑师来说，长方形的观众厅视觉效果略显古板，圆弧形墙面更加优美图10设计师手绘观众席图经过建筑师和声学专家的多次交流达成共识， 决定采用建筑结构实体墙与金属网装饰面相结合的双层墙面，实现了视觉空间与听觉空间的完美融合 声学设计如图11所示建筑师的基本设计理念是基于典型的马蹄形剧院形式， 又摈弃传统式包厢布局在视线和音质上的缺陷内墙的金属网装饰， 利用其易变优势能随意地将观众厅围成弧线状，另一方面，利用金 属网的通透性，为了达到各种声学指标使声学专家可大胆地创建最佳建声环境， 而不必担心影响观众厅的美观。

因此，利用金属网的视觉遮蔽， 把背后的实体墙做成了有利于声反射的 斜墙面，在观众厅内看不到更多的声学设计痕迹，金属网及声学折线墙如图 12所示图11声学设计图12 金属网及声学折线墙如图4.2装饰装修面4.2.1金属网侧墙面观众厅装饰金属网背后凹凸不平墙面构成了一个扩散空间， 声音能够透过金属网在扩散空间中进行乱反射，使厅堂的声音达到最佳在池座后墙金属网后， 以及台口和乐池上方的吊顶面均采用了专为国家大剧院设计的 mlst散构造墙面，即按照数论的解析方法计算确定的凹凸形状分布，目的是使每个位置的观众都能够听到同样优质的声音 同时，使演出声能够通过顶面反射到乐池内，使乐队和演员之间有良好的交流也有利于将声音反射到池 座前区，使前排观众能够获得较好的早期自然反射声MLS扩散墙面，全称为 Max Len gth Serices 最大长度序列声学扩散构造，戏称为"数码 墙”国家大剧院内 MLST散构造N=31, 1=10 cm，深度为15 cm不仅在歌剧院、音乐厅侧 墙，也在戏剧场侧墙广泛采用 MLS “数码墙”构造如图13所示，ML施工图如图14所示 童■祺蕉 *■ W[.s Ml.s 1'爵鼻 AR-旦mi s i jf-ti mi h i.珂腸 AHlUtJM■Mt電*斤・血鼻 (T.图13 MLS “数码墙”构造4.2.2强吸声构造后墙面观众厅后墙做了足够宽频带的强吸声构造,图14 MLS施工图采用玻璃丝棉吸声材料和穿孔木板， 并在外玻璃丝棉上覆盖紫红色丝绸，与观众厅装修风格和谐一致。

歌剧院观众厅后墙强吸声构造墙节点如图15所示Mi ・瞽札R ■ I■甘摹 WiFtf* W图15歌剧院观众厅后墙强吸声构造墙节点4.2.3 天花歌剧院的顶棚天花及每层楼座眺台均采用了与地板相同的松木， 既有很好的声音反射效果，外观又大方典雅，再配合大型的椭圆形灯带，与金属网统一色调，典而别致 观众厅后部的吊顶结合三道面光的布置，将木吊顶装饰做成斜 L形，远看就像三层柔和的波浪，即起到装饰作用又利于声音的反射和扩散观众厅吊顶如图 16所示4.2.4 地板观众厅中除了演出声、 观众话语声外，最容易发出声音的就是地板 观众进入观众厅或退场时所产生的脚步声会直接影响观众厅噪声水平， 地板的吸声情况对观众厅的声学性能影响也较大通过对备选木材进行脚步声测试、 地板振动测试和地板吸声测试， 歌剧院的地板采用了软硬适中的松木， 除了与歌剧院的色调和谐统一外， 最重要的是声学指标良好 在脚步声测试中，人穿普通皮鞋和高跟鞋以普通速度行走的噪声分别仅为 53.2 dB(A)和61.6 dB(A)图17观众席地板425 声闸观众厅是一个声音封闭的空间， 观众不希望观众厅堂外部的嘈杂声音影响到演出， 同时厅堂外部也应尽量避免演出声的外泄。

那么观众厅的入口就成为了建筑声学设计的薄弱环节歌剧院的观众厅入口采用双道门的声闸， 歌剧院声闸如图18所示，声闸内部的墙面和顶部采用了与观众厅地面、吊顶相同的木材，并且将侧墙设计为带有吸声孔的强吸声墙面， 能够有效地吸收声闸内外的声音 两道门之间的地毯柔软厚实，观众进入。