建筑声学案例分析.docx

建筑声学案例分析
——拥有完美的视听效果的广州歌剧院

广州大剧院由曾获得"普利兹克建筑奖"的英籍伊拉克女设计师扎哈·哈迪德设计，宛如两块被珠江水冲刷过的灵石，外形奇特，复杂多变，充满奇思妙想。而广州大剧院的声学设计大师，全球顶级声学大师哈罗德·马歇尔博士，精心打造了广州大剧院的声学系统，使广州大剧院传递出近乎完美的视听效果。2014年4月被美国发行量最大的日报《今日美国》评为2013年度 "世界十佳歌剧院"。这是亚洲国家的剧院首次入选世界十佳歌剧院，也是广州大剧院继日前以第六位跻身英国《每日电讯》评选的"全球最壮丽的剧院"后获得的又一荣誉。
扎哈·哈迪德是第一位获得“普利兹克建筑奖”的女设计师，马歇尔则是国际声学界最高奖“塞宾奖”得主，也是负责巴黎音乐厅声学设计的核心专家。 两位大师将他们的设计理念命名为“圆润双砾”，因为歌剧院从外观上看就像静卧在珠江边平缓山丘上的两块砾石，一大一小，一黑一白。随着工程临近收尾，“双砾”造型已经呼之欲出，由石材和玻璃镶嵌而成的外墙显得玲珑剔透又不失凝重。

衡量歌剧院的声学条件主要有三个指标：第一是进场感，即哪怕在离舞台最远的地方也能享受到声学上的亲近感；第二是清晰度，即不管坐在哪个座位上，都能将歌词听得清楚；第三是声音优美，即能感觉出声音很丰满，混响感很强。从测试效果来看，广州大剧院就达到了国际一流剧院的声学条件。
内部声学设计根据马歇尔大师的独特研究采用“双手环抱”式看台，此项设计为全球首创。“双手环抱”，是指观众席看台两侧的延伸部分和楼座挑台交错重叠，从舞台角度看来，犹如迎面伸来的两只手臂。据介绍，此种设计的优势在于内墙的形状和角度有利于提供侧向反射声，同时避免回声的干扰，从而使得混响音色既优美又清晰。 观众厅采用多边形设计，乐池为“倒八字形 ”，有利于增加台上演员和乐池演奏者的沟通。

观众厅内表面看起来很随意没有规律可言，但没有一块是随意确定的，深化设计及施工中不可以任意改动主观众厅内的墙、天花板、看台边缘和观众席的分割拦板等的几何形状，内表面基本上是一个声反射表面这些称之为声扩散元素，把反射声扩散开来。声音扩以后，分布就会均匀。
为了满足不同演出功能的需要，根据以往大剧院装饰的经验，建议采取以下措施来调节室内混响时间：与声学单位及专家充分沟通后将剧场舞台对面的墙面与天花交界处GRG预留凹槽用于悬挂升降吸音幕布的位置如果演出要求的混响时间要求降低，可以放下吸音幕布来降低室内混响时间，做到在使用过程中也对混响时间进行调节。
由于声学要求，观众厅内采用了G R G 挂板，歌剧院内行云流水般的观众厅内墙，是没有规律可求的。 G R G 的全称是预铸式玻璃纤维加强石膏，广泛用于声学要求较高的演出厅堂，能实现自由曲面，且具有较好的强度及抗冲击力，其不易变形根
据样板的制作，前厅则采用较薄的G R G 挂板。这种材料实现了设计“流水经过，不留一
丝痕迹”的想法，完成后表面不留任何接缝，实现了大尺度、流畅、扭动且表面光滑无缝的大体块构成。
另外可以在声音强度较大区域范围内的天花上（一般会出现在舞台台口上方），在施工过程中预留出悬吊反声体的吊点位置，通过对整个剧场的声学测试的结果或在演出时某个区域声音强度过大，可以在此处悬吊一定数量的反声体对该处的声强进行反射，对该处的声音强度进行调节。
负责歌剧院声学设计的专家杜晓军表示，经过测试，广州歌剧院的混响时间为1.6秒，与最初设计的目标吻合。一般话剧演出或报告厅的理想混响时间是1秒，纯交响乐演奏的理想时间是2秒，而歌剧院的声效既要达到让观众听得清楚，又要保证伴奏音乐优美，所以就定位在1.6秒。
不规则的体形设计为声学设计不但带来惊喜, 也带来了挑战。为了获得第一次反射声和混响声的平衡，反射声在空间内的合理分布以及合理的声反射序列，经过声学设计的多番计算测试，结合建筑设计的反复修改，并制作了一个1 ∶ 100 的小模型来进行声反射的初步测试研究，终于得到了一个能延续扎哈·哈迪德建筑风格，计算机模型声学测试又能达到设计理想值的厅堂。
接下来就是声学缩尺模型试验，设计要求严格按1 ∶ 20 的缩尺比建立观众厅和舞台的声学缩尺模型，模型界面用G R G 材料制作，G R G 石膏预铸件是观众厅墙面及吊顶主要装修材料。初步测试发现，多数测点的声场均满足要求，但其中有6 个测点的脉冲响应存在能量较集中的长延时反射声。三维模型必须进行修改，声学设计建议在舞台台口两侧墙面、天花的某些部位增加了扩散构件。重新测试修改后的缩尺模型，各测点的声脉冲响应终于达到较满意状态。声学缩尺模型试验结果为歌剧院的声学设计提供了科学的依据。声学设计也建立了室内声场三维计算机仿真模型进行声场分析。这些技术措施保证了大剧院的优良音质。
广州歌剧院实现了建筑设计和声学设计的完美结合，建筑不规则的非几何线性体形体现了未来建筑的动态发展，不规则的体形打破传统歌剧院观众厅的布局，灵动行云流水般的室内设计与声学设计巧妙结合，不仅给观众带来视觉上的享受，也保证了世界一流的声学音质效果。
通过对广州歌剧院的建筑声学分析，让我惊叹ZAHA建筑流动性惊艳的同时，也让我充分体会到一个建筑设计师只有统筹兼顾好各个方面，比如声学、光学、室内、设备·····等方面才能设计出完美的方案，而个性化的体验感才能让建筑更有魅力。