苏州科技文化艺术中心大剧场建筑声学设计

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1、工程概述

　　苏州科技文化艺术中心选址在苏州工业园区金鸡湖东岸，位于金鸡湖规划中的文化水廊景区,临水而筑,总建筑面积134440M2。地块呈椭圆形，深入湖面之中,是金鸡湖景区中最重要的景观，见图1。地块北侧位于已建成的红?景观及规划中的苏州?会展中心，东侧为商业街，建成后将成为苏州市重要的科技旅游场所及大众演艺影视中心，并成为金鸡湖畔突出的标志性建筑，苏州科技文化艺术中心功能众多，设施齐全，主要由科技中心、艺术中心、电影世界及商业设施4部分?成。其中艺术中心包含1个能容纳1200座的大剧场、1个能容纳500座的观摩演艺厅;电影世界包括1个能容纳300座的影院、6个100-300座不等容座的电影厅和1个容纳60座的贵宾电影厅;科技中心包括固定展馆、临时展馆、儿童展馆，

　　2、大剧场的功能及建筑概况

* Z" w) `+ a  H9 s6 Z　　2.1使用功能
1 M. }. g, }( I* }! p  P) ]+ }
* f; x# v: x- `7 H& t5 _　　大剧场能承担多种类型的演出，且均能取得不错的割音响效果。主要演出功能有：交响乐、歌剧、室内乐以及独唱或独奏音乐会、戏剧、采用电声的音乐会等。
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　　2.2容座

　　观众厅总容座为1180座。其中池座747座，二层楼座及包厢221座，三层楼座及包厢222座

　　2.3建筑概况

- L2 A6 O0 g% n　　观众厅建筑平面呈马蹄形。厅内建筑尺寸：长26.6m，宽22.8m―31.6m，平均高约18m。舞台开口尺寸为18mX12m，池座最底标高--0.6m，舞台面标高为^.6111。台口侧墙设两道耳光，天花设两道面光天桥，一道追光。音控室、灯控室设于池座后墙的中部。
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　　观众席设两层楼座，二层楼座后墙比池座后瑭向后延伸0.9m，三层楼座后墙比池座后墙向后延伸1.6m。二层楼座下部开口高3.75m，深4.8m，高深比为1:1.28;三层楼座下部开口高4m，深4.8m，高深比为1:1.2m，基本符合规范要求的1:1.2。

　　池座观众席共20排，分2部分：前中部和侧后部，其中，侧后部区域标高铰高，观众席共20排，其中，前中部区域共13排，前后高差(总起坡)为1.794m，平均起坡为0.15m;侧后部区域共7排，前后高(总起坡)为1.668m，平均起坡为0.28m。二层楼座共5排，前后高差(总起坡)为2.05m，平均起坡为0.51m.三层楼座共5排，前后高差(总起坡)为2.384m,平均(总起坡)为0.6m各层观众席末排的视点俯角分别为池座10。，二层楼座20。，三层楼座28。。图4~图7分别为观众厅池座平面图、观众厅二层楼座平面图、观众厅三层楼座平面图、观众厅剖面图。

　　观众席前部设升降乐池，长17m,最大宽约3.8m，面积为52m、舞台包括一个主舞台、左右二个侧舞台和一个后舞台。主舞台尺寸：长18m，宽18m;面积324m2;左右侧舞台尺寸：长18m，宽15m;面积均为270III2;后舞台尺寸：长18111，宽18111;面积324m。主舞台高4747m，侧舞台和后舞台高20m,主舞台格栅顶标高为40m。主舞台共设四层马道，离舞台高度分别为：20m、25m、30m及35m。舞台上设升降舞台及转台、车台等机喊化舞台。
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　　3大剧场主要建声设计技术指标

　　3.1技术指标
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　　(1)中频满场混购时间

　　根据大剧场多功能使用要求，确定采用体积可调与吸声置可调相结合的可调混响设计技术，具体设计混晌时间可调幅度为：1.2s-1.9s，不同演出要求中频满场混响时间PT如下：

　　交响乐：PT^1.9士0.1s;

　　歌剧：PT=1.4s士0.1s;
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* p/ A. C# r% H9 g$ T　　室内乐以及独唱或独奏音乐会PT=1.6s土0.1s;

　　其他剧种〔戏剧、?用电声的音乐会)PT=1.2s土0.1s。

　　(2)混晌时间频率特性

　　为保证演出的丰满度,低频与中频的混响比应为1.1~1.3;由于^对高频的吸收，高频与中频的混响比可为0.8-0.9。
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　　〔3〕侧向反射系数L

　　在15%~35%之间。

/ k2 d2 b7 {4 v3 H　　〔4〕初始时间延迟间隙

2 A$ S: M' y; [　　Tl：<=20ms。
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　　〔5〕本底噪声<=NR20曲线

  D4 {2 F6 ^, G/ L- I$ B. C　　(6)每座面积

　　9m'-11m/(交响乐条件)，7m^8m/(歌剧条件：)。

: [0 M1 b: P( d! E. g　　3.2计算结果

　　计算结果基本符合设计要求：

' p7 p2 N  `6 K; g$ a　　(1)混响室门开且舞台设音乐反射罩的情况下(交响乐条件)
; q  d( ^$ U% \3 p$ S' A! X
: a$ V  i9 K0 V' |4 {% h" y　　总体积14000m3(其中乐罩包络体积1000m3,混晌室体积2300m，单座容积11.9m3/人。
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, S% j, f$ o2 D* T3 j/ ]" R　　(2)混响室门关闭的情况下(歌剧条件)总体面积11200m，单,积9.5m/人

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4、大剧场不问演出功能的声学设定条件

　　交响乐是音乐演出中规模最大的一类，同时交响乐也是混响时间要求最长的音乐(管风琴演奏除外、一般混晌吋间要求在1.8s~2.08左右;而歌剧场的音质要求与音乐厅不同，通常采用折衷的办法，即在音乐丰满与唱词清晰的最佳值之间取值，混晌时间一般取1.4s左右。这主要表现在兼顾演唱和乐队伴奏的丰满度与唱词的清晰度上、两者的要求相互矛盾。对于戏剧，由于要清楚了解剧情，唱词的清晰比演唱和乐队伴奏的丰满度更重要，因此，混响时间要求更短一些，一般在1.2s左右。
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　　为了保证以上各种演出均能取得满意的音质效果，从建筑声学的角度考虑，必须采用可调混响的措施，本剧场可调混响的具体措施为：在两侧墙设置混晌室(凋节体积)，以及在后墙和混和混响室内安装可上下升降的吸声帘幕(调节吸声量〉。

　　交响乐演出条件：混响室门全部开启，体积约增加2300m;舞台设置音乐反射罩，体积钓增加1000^;两者相加体积共增加约3300m同时,所有的吸声帘幕均处于收起状态〔即不吸声)，通过音质计算表明,中频满场混响时间可控制在1.9s左右。
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　　戏剧、采用电声音乐会的演出条件混响室门全部关闭,且舞台不设音乐反射罩;同时所有的吸声帘幕均处于放下状态(即吸声状态)，通过音质计算表明，中频满场混响时间控制在1.1s左右。

　　歌剧演出条件：混响室门全部关闭，且舞台不设音乐反射罩;同时所有的吸声帘幕均处于收起状态(即不吸声状态)，通过音质计算表明，中频满场混晌时间可控制在1.4s左右。
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! ~, u8 l, r+ `$ [　　室内乐以及独唱会或独奏会演出条件：混响室门全部开启，内疰吸声帘幕;舞台设置音乐反射罩。同时所有的吸声帘幕均处于收起状态(即不吸声)，通过以上音质计算可以看出，中频满场混响吋间可控制在1.6s左右。

　

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　5、可调混响技术
+ O& H6 q( L/ b2 _　　现代厅堂要求的演出功能越来越多，为了保证各种演出功能都能取得良好的音质效果，必须设置可调混响结构。从建筑声学的角度，可调混响技主要分为三种：可调吸声结构、可调体积结构以及吸声和体积均可调节结构。在现有的音质厅堂中绝大部分只使用可调吸声结构，通过改变厅堂内的吸声量来改变混和侧向反射声等声学参数。但是，对于音乐厅和歌剧场而言，总体积和每座容积对厅堂的声学特性也起着非常重要的作用。要控制与体积有关的参数，必须改变厅堂的体积。
　　由于体识可调结构在建造技术上有一定的难度，造价也十分昂贵,所以,这种办法虽然很早就提出来，但是实际上采用的并不多。
$ x4 u, B& L: G9 ?- [8 c2 K　　苏州科技文化艺术中心大剧场采用吸声和体积可调节结构，其中体积可调的混响室分布于观众厅的两侧，在两侧墙上各分3层.共48樘可电动控制调节开关的门,总可凋节，体积为2300m，混响室分布平剖面见图8、图9。实际上，由于混响室内结构梁、走道、吸声帘幕盒和控制机据等占据了不少体积，因此，实际,、要小于2300m，混响调节的幅度也没有紐十要求的大。吸声调节结拘均采用可升降的吸声帘幕，分布在混响室内、混晌室门外侧、观众厅后墙等。
　　6、计算机模拟分析
　　计算机声学模似分析所采用的软件为丹麦技术大学编制的ODEON建声模拟软件，是世界上公认模似结果最可靠的建声模拟软件之一。模似主要分两沖情况：交响乐演出条件和歌剧演出条件。
　　6.1模拟歌剧演出条件
7 p* y( D& _, y3 U2 {8 Q　　模拟歌剧演出条件下(混晌室门全部关闭、舞台不设音乐反射罩、吸声帘幕均处于收起状态)，观众厅的三维模型和音质模似结果如下：
, U7 ?, [' a" G0 d# i　　〈1观众厅的三维模型根据剧场的平剖面图建立观众厅的三维声学模型，共有1005个包绻面围成，见图10、图11。
　　(2)观众席主要声学参量的示意图图12中的A、B、C、D分别为：T30、D50及Lf四个声学参量的模拟分析结果图。
　　6.2模拟交响乐演出条件
, e1 e% I2 w3 H: u, Z　　模拟交晌乐演出条件下(混晌室门全部开启、舞台设置音乐反射罩、吸声帘幕均处于收起状态)，观众厅的三维模型和音质模似结果如下：
　　(1)观众厅的三维模型
　　根据剧场的平剖面图建立观众厅的三维声学模型共有1541个包络面围成，见图13、图14。
　　(2)观众席主要声学参量的示意图15中的A、B、C、D、分别为?T30,C80,D50及Lf4
& g0 g8 |) A0 O! o( B2 ?" H　　苏州科技文化艺术中心大剧场于2007年国庆之夜正式竣工首演，由匈牙利布达佩斯节庆管弦乐团和我国著名青年钢琴家李云迪同台献演国庆音乐晚会，乐团团长兼指挥费舍尔和李云迪都对剧场音质表示十分满意。业主特聘的新加坡音响顾问评价曲线认为本剧场的建声设计已达国际先进水平，其音质效果同类效果十分优良的。

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