长沙梅溪湖国际文化艺术中心首次部分对外开放首次对外开放的长沙梅...
杨志刚+刘京城+赵换江+张羽
【摘 要】 介绍长沙梅溪湖国际文化艺术中心大剧院的工程概述、大剧院建筑概况、大剧院的主要功能和建声设计技术指 标、观众厅的体型分析及调整建议、观众厅表面装修用材的声学设计要求、凹槽造型的GRG吸声性能检测、非 常规座椅的吸声性能检测、大剧院前厅的声环境优化以及竣工后的建声测试结果和评价。
【关键词】 混响时间RT；早期衰变时间EDT；明晰度C80；清晰度D50；空间感（1-IACCE3）；声场力度G；亲切感ITDG
文章编号： 10.3969/j.issn.1674-8239.2017.11.006
【Abstract】The author introduces the overview of Changsha Meixihu international culture and art center theatre project， theater building outline， main functions and acoustical design technology index of the theater， auditorium shape analysis and proposal for adjustment of auditorium， surface decoration materials of the acoustical design requirements， groove modeling GRG absorption performance detection， non conventional absorption seat the lobby of the theater performance detection， sound environment optimization and sound evaluation and test results of theatre after completion.
【Key Words】RT； EDT； C80； D50； （1-IACCE3）； G； ITDG
1 工程概述
長沙国际文化艺术中心坐落于岳麓山下，梅溪湖畔。总投资28亿元，总用地面积100 000 m2，总建筑面积120 000 m2，项目包括1 800座位的大剧院、500座位的多功能小剧场和艺术馆，艺术馆由9个展厅组成，展厅面积达10 000 m2。中心能承接世界一流的大型歌剧、舞剧、交响乐等高雅艺术表演，是湖南省规模最大、功能最全的国际文化艺术中心。
2011年6月，“国际建筑大师对话梅溪湖”活动吸引了汉斯·霍兰因建筑事务所、蓝天组建筑事务所、扎哈·哈迪德建筑事务所、阿克雅建筑事务所、保罗·安德鲁建筑师事务所5个世界级国际建筑大师团队。经过激烈的角逐，最终扎哈·哈迪德建筑事务所设计的方案以其独特的设计视角和理念胜出。设计之初，扎哈的方案是以盛开的梅花的理念构思的（见图1）。经过沟通和优化，扎哈根据湖南素有的“芙蓉国”之称，把建筑方案变为了盛开的芙蓉花瓣落入如镜的梅溪湖水面激起不同形态“涟漪”的概念（见图2），建筑外观的线条更加流畅。
2 大剧院建筑概况
艺术中心大剧院整体建筑情况见图3～图8。观众厅平面近似于圆形，池座有两处不对称栏板分区，两层楼座均用栏板分成4个不对称的分区。池座长34 m（其中二层楼座后墙向后延伸0.8 m，三层楼座后墙向后延伸2 m）；最大宽33.8 m；平均高约18.5 m。舞台开口：18 m×12 m，舞台面高度比第一排观众席高1 m。观众席前部设升降乐池，开口尺寸：平均长约21.5 m，最大宽约4.8 m，开口面积92 m2，乐池内面积约126 m2。
台口侧墙设一道台口侧光、二道耳光；天花设二道面光天桥，一道追光。一层眺台开口高4.8 m，深4.9 m（到最后一排的距离，而不是后墙），高深比接近1：1；二层眺台开口高3.0 m，深4.8 m，高深比为1：1.6。池座观众席为全台阶形式，共24排，第一排标高为-5.000 m，最后一排标高为0.000 m，前后高差（总起坡）为5 m，平均每阶高差约为0.22 m；二层楼座共5排（中间分区），第一排标高为4.270 m，最后一排标高为6.000 m，前后高差（总起坡）为1.730 m，平均每阶高差约为0.43 m；三层楼座共6排（中间分区），第一排标高为8.450 m，最后一排标高为11.000 m，前后高差（总起坡）为2.550 m，平均每阶高差约为0.51 m；各层观众席末排的视点俯角分别为池座8°，二层楼座18°，三层楼座25°。
舞台包括主舞台、左右侧舞台和后舞台。主舞台尺寸：长32 m，深25 m，净高33.65 m；面积为800 m2；左右侧舞台尺寸：长19.8 m，深25 m，高20 m（到结构楼板），面积为495 m2；后舞台尺寸：长24 m，深21 m，高20 m（到结构楼板），面积为504 m2。
大剧院实景照片见图9～图12。
3 大剧院的主要功能和建声设计指标
3.1 主要功能
大剧院以演出大型歌剧、舞剧为主，能满足国内外各类歌剧、舞剧、音乐剧、大型交响乐、大型歌舞、戏曲、话剧等大型舞台类演出的使用要求。
3.2 主要建筑声学技术指标
（1）中频满场混响时间RT
大型歌剧、舞剧、大型综艺晚会的演出：1.5 s～1.6 s；
交响乐、室内乐、合唱等演出：1.8 s±0.1 s （设置舞台声学反射罩）；
（2）混响时间频率特性（相对于中频500 Hz～1 000 Hz的比值）：见表1；
（3）音乐明晰度 C80，3：1.0～3.0；endprint
（4）声场力度 Gmid：-1.0 dB～2.0 dB；
（5）背景噪声：≤NR-20噪声评价曲线；
（6）每座容积：7 m3/座～9 m3/座。
4 大剧院观众厅的体型分析及调整建议
根据Odeon计算机模拟软件估算，观众厅体积约为15 600 m3，单座容积为8.67 m3/座，符合设计要求的7 m3/座～9 m3/座。采用多种技术手段对大剧院观众厅建筑体型进行分析，具体手段如下。
4.1 CAD平剖面的二维声线分析
大剧院观众厅平面近似于圆形，建筑体型并不是太好。从建筑平面声学分析图（见图13）可以看出前中区绝大多数观众区缺少侧向反射声，而且在观众区后部声线比较集中，可能产生声聚焦。从建筑剖面声学分析图（见图14）也可以看出来自顶部的声线分布并不均匀。因此，台口侧墙的形状必须进行优化处理，顶部形状也需进行优化或扩散处理。
4.2 Rhino模型的三维声线分析
从Rhino模型的三维声线分析中发现，台口侧墙和一层眺台栏板形体存在一定问题。从观众厅台口侧墙声线分析（见图15）来看，台口侧墙的反射声几乎没有到达观众席中心区域。从一层眺台栏板声线分析（见图16）来看，部分凹形栏板的反射声在池座形成了声聚焦。
4.3 Odeon模拟分析
从Odeon模拟分析的侧向反射系数LF格栅图（见图17）也可以发现前中区绝大多数观众区缺少侧向反射声，而且在观众区后部还容易产生声聚焦等声缺陷。
4.4 缩尺模型试验（中频1 000 Hz）
通过缩尺模型（见图18）试验各测点的反射声序列发现：池座前中部区域（见图19）缺乏侧向反射声；池座与二层楼座的后区中部（见图20和图21）发现直达声后面40 ms左右有强烈的反射声，疑是声聚焦现象。
4.5 体型调整建议
通过CAD平剖面的二维声线分析、Rhino模型的三维声线分析、Odeon模拟分析和缩尺模型试验等4种技术手段的分析，大剧院观众厅建筑体型主要存在以下三方面问题：
（1）池座前中部区域缺乏侧向反射声；
（2）观众区后部声线比较集中，容易产生声聚焦；
（3）一层眺台部分凹形栏板的反射声在池座形成了声聚焦。
分析其原因，主要是原有建筑体型近似呈圆形以及一层眺台部分栏板呈内凹形所致。因此，声学设计和建筑设计、室内设计专业综合考虑各种因素，调整建议如下：
（1）台口侧墙形状由内凹形调整为外凸形，使观众区的前中区也能被侧向反射声能覆盖（见图22）；
（2）侧墙、顶面和眺台栏板均做扩散处理（结合装饰灯带，见图23、图24），使观众区的声能分布比较均匀，避免声聚焦等声缺陷。
5 大剧院观众厅表面装修用材的声学设计
計算机模拟软件采用的是Odeon14.0，各声学参量（中频1 000 Hz）的计算机模拟分析结果见图25。
根据计算机模拟和音质计算结果，确定了观众厅各界面的声学装修材料、配置及构造，具体要求如下。
5.1 观众厅内地坪及走道
观众厅内地坪用料为樱桃实木复合木地板+毛地板45°斜铺（底面刷防火漆），龙骨间隙填实，以避免地板共振吸收低频。
5.2 墙面和顶面
观众厅墙面和顶面均选用GRG板，艺术漆饰面。墙面和顶面的GRG面密度分别为45 kg/m2和50 kg/m2。墙面和顶面均结合灯带做扩散处理。
5.3 舞台墙面
由于舞台包括1个主舞台、2个侧舞台，空间比较大。为了避免舞台空间与观众厅空间之间因耦合空间而产生的不利影响，声学设计要求舞台空间内的混响时间应基本接近观众厅的混响时间。声学设计要求在舞台（包括主舞台、侧舞台）一层天桥以下墙面做吸声处理。具体做法为：3 m以下墙面采用25厚防撞木丝吸声板（刷黑色水性涂料）+75系列轻钢龙骨（内填50厚48 kg/m3离心玻璃棉板，外包玻璃丝布）+原有粉刷墙体；3 m以上墙面采用5厚穿孔LCFC板，穿孔率20%（刷黑色水性涂料）+75系列轻钢龙骨（内填50厚48 kg/m3离心玻璃棉板，外包玻璃丝布）+原有粉刷墙体。
6 凹槽造型的GRG吸声性能检测
由于整个墙面、顶面和眺台栏板均为一条一条的凹槽造型（内藏灯带），考虑到过多的凹槽可能对声能的某个频率造成有选择的吸收，因此，声学要求对凹槽造型的GRG造型样板到同济大学混响试验室进行声学检测（见图26）。GRG样板的投影面积为10 m2，由于GRG表面起伏比较大，周边用18厚细木工板封堵，挡板面积17 m2。材料表面积把周边的细木工板考虑在内，由于细木工板的吸声系数比45 kg/m2的GRG要小，所以，实际的GRG吸声系数比较测试数据还要小一些。从测试报告可以看出，各个频率的吸声系数都比较小，最小的仅为0.03，最大也不超过0.08，且没有出现某个频率吸收过多的现象。
根据GRG的吸声检测报告（见图27），声学确定凹槽造型的GRG板不会对观众厅的声场造成不利影响。
7 非常规座椅吸声性能检测
除了座椅，观众厅没有布置任何吸声材料，因此，座椅的吸声量占整个观众厅总吸声量的比例最大（中频的吸声量约占到80%）。所以，座椅的吸声系数对观众厅内的混响时间控制会起到决定性作用，故对观众厅内座椅吸声系数提出声学要求，见表2。
经过长时间反复修改，座椅样式由业主和扎哈·哈迪德建筑事务所共同确认通过。座椅式样与常规剧院的座椅式样不同，不仅座椅靠背的上边及两侧边没留木边（以减少吸声），而且靠背后板约一半面积也包布，布料采用一家丹麦公司专用布（见图28）。座椅厂家通过调整座椅内部构造（如高弹棉的密度、内衬薄膜）极大地提高了座椅的舒适度，并在清华大学实验室进行了五次反复试验（见图29），第五次座椅吸声系数已最大限度接近声学最初提出的要求。只是由于工期紧迫，无法再做深入调整，留下400 Hz左右吸声系数偏高的遗憾。endprint
8 大剧院前厅的声环境优化
由于大剧院前厅的体积比较大，且地面为高强水泥基钢化地面、墙面为GRG造型板和玻璃幕墙等，因此，混响时间特别长（顶部不做吸声处理，混响时间估计大于6 s）。大剧院前厅是观众参观、交流和休憩的主要场所，若混响时间太长，人们讲话时声音会在前厅各个界面多次反射、经久不息，造成声音比较混浊、听不清楚，使人产生烦躁之感。因此，建议在前厅的顶部做一定的吸声处理（见图30），具体做法为在GRG造型板下实贴STO无缝连接吸声系统板，安装面积约4 000 m2。实际效果较为理想，几百人同时在前厅参观和讲话并没有嘈杂之感。
9 竣工后的建声测试结果和评价
9.1 建声测试仪器
华东建筑设计研究院声学所于2017年9月1日对大剧院进行了空场建声测试工作。测试的仪器和软件为丹麦B&K 7841-DIRAC Room Acoustics Software建声测试分析软件、丹麦B&K 4292无指向球面声源、丹麦B&K 2734测试功率放大器、丹麦B&K 1704-A-002 信号放大器、丹麦B&K 4101A头戴式双耳传声器、丹麦B&K 2250 D手持頻谱分析仪、德国SENNHEISER MKH800无线测试传声器、德国SENNHEISER SKP500无线发射系统、德国SENNHEISER EW500无线接收系统等。
9.2 主要建声测试结果及分析
大剧院空场建声测试结果见表3。
空场混响时间RTmid为1.66 s，根据以往工程经验，预计满场RTmid为1.5 s左右，符合设计要求的1.5 s～1.6 s（满场）。由于座椅在400 Hz的吸声系数较大，导致250 Hz～500 Hz频段的混响时间较低。满场时观众会遮挡座椅，主要反映的是观众的吸声效果，因此，正常演出时（满场）混响时间的频率特性会比较好。
中频早期衰变时间略小于设计推荐值，原因是观众区后中部的测点声能早期衰变较快，后期衰减相对平缓，表现为双折线衰减的声能量曲线，该特性在保证早期声音的清晰度的同时，兼顾了后期的混响声。G125（低频声场力度）、Gmid（中频声场力度）和1-IACCE3（空间感）等参量均符合优选范围，说明大剧场的响度和空间感是非常好的。
初始时延间隙ITDG偏长，主要是由于中国剧院普遍台口偏大、池座偏宽所致。有关中国剧院ITDG偏大的详细论述可参见《演艺科技》2017年第3期《探讨中外大型剧院观众厅体型与音质》一文。
大剧院厅内背景噪声（见图31）控制效果也较好，几乎达到了NR-20的标准，只是1 000 Hz的噪声略高。测量时大剧院厅外有打磨地板等施工作业影响，预计实际还要优于目前测量结果。
9.3 首演主观评价
2017年9月2日，大剧院上演了首场演出剧目——话剧《明年此时》，该剧由俄罗斯和法兰西最高荣誉奖章获得者、著名导演尤里·伊万诺维奇·耶列明执导，中国观众熟知的实力派演员蒋雯丽和刘钧主演。笔者现场观看了演出并聆听了观众的感受，大家认为大剧院的语言清晰度较高，能够听清楚每一句对白，且声音非常通透。
整个艺术中心的内部装修、外面景观施工等预计最快2017年底完工，毕竟长沙梅溪湖国际文化艺术中心才刚刚建好，大剧院的建筑声学条件调音师还需要慢慢适应，然后逐步地调试扩声系统。这可能需要很长一段时间才能使大剧院音效达到完美的效果。华东建筑设计研究院声学所正积极联系业主和保利剧院管理公司，希望对大剧院的满场状态以及增设音乐反声罩的状态（音乐反声罩最近才刚运抵现场）再进行一次详细的声学测试，以补全相关声学参量的测试数据，并验证预测结果是否正确。
（编辑 薛云霞）endprint
