建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容及具體步驟

　　一般而言，建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容主要包括噪聲控制和音質(zhì)設(shè)計(jì)兩大部分。

　　根據(jù)建筑物的使用功能、等級(jí)與投資規(guī)模，參照國(guó)際或國(guó)家規(guī)范來(lái)確定建筑物室內(nèi)噪聲標(biāo)準(zhǔn)，是噪聲控制設(shè)計(jì)的首要內(nèi)容。

　　通常音樂(lè)廳、劇場(chǎng)等廳堂都要求很低的室內(nèi)背景噪聲，因此，這些廳堂的選址很重要，應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離戶(hù)外的噪聲與振動(dòng)源。另外，還要進(jìn)行場(chǎng)地環(huán)境噪聲與振動(dòng)調(diào)查、測(cè)量與仿真預(yù)測(cè)，目的是為進(jìn)行廳堂建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔聲設(shè)計(jì)提供依據(jù)，保證廳堂建成后能達(dá)到預(yù)定的室內(nèi)噪聲標(biāo)準(zhǔn)。

　　圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔聲設(shè)計(jì)分為空氣聲隔聲設(shè)計(jì)及固體聲隔聲設(shè)計(jì)兩部分，均包括隔聲量的計(jì)算、隔聲材料的選擇以及隔聲構(gòu)造設(shè)計(jì)等內(nèi)容。除理論計(jì)算外，經(jīng)常需要進(jìn)行隔聲構(gòu)件的實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，來(lái)確定其各頻帶的隔聲量。

　　噪聲控制的另一重要內(nèi)容，就是針對(duì)廳堂建筑內(nèi)部的噪聲振動(dòng)源進(jìn)行控制。這些噪聲振動(dòng)源包括空調(diào)設(shè)備、給排水設(shè)備、變壓器、某些燈光設(shè)備、舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備以及來(lái)自相鄰房間通過(guò)空氣及固體傳聲傳入的噪聲和振動(dòng)等，都將對(duì)觀眾廳的安靜造成干擾。因此，在建筑方案設(shè)計(jì)階段，聲學(xué)顧問(wèn)就必須介入，以便審視建筑內(nèi)部各種房間的平、剖面布置是否合理，盡可能在建筑設(shè)計(jì)階段就將可能的噪聲振動(dòng)干擾減至最低。

　　此外，建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的另一個(gè)重要任務(wù)就是進(jìn)行室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計(jì)。

　　音質(zhì)設(shè)計(jì)通常包括下述工作內(nèi)容：

　　一、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、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)。

　　三、對(duì)樂(lè)池、樂(lè)臺(tái)、包廂、樓座及廳堂各界面進(jìn)行聲學(xué)設(shè)計(jì)。廳堂的平面及各界面的形狀、面積、傾角等以及樂(lè)池、樂(lè)臺(tái)、包廂、樓座、音樂(lè)罩、反射板等都影響聲脈沖響應(yīng)的結(jié)構(gòu)，從而對(duì)廳堂音質(zhì)產(chǎn)生重要影響。因此，是否設(shè)樓座、包廂，設(shè)幾層樓座、包廂，樓座和包廂的深度及開(kāi)敞度多少為合適，欄板的面積與傾角多大較恰當(dāng)?shù)鹊?，都屬于建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的范疇，都需由建筑師與聲學(xué)顧問(wèn)共同磋商，加以確定。樂(lè)池的形狀和開(kāi)口大小也直接影響樂(lè)隊(duì)聲能的輸送以及樂(lè)隊(duì)與演員的相互聽(tīng)聞。此外，是否設(shè)音樂(lè)罩或反射板，設(shè)何種形式的音樂(lè)罩和反射板等等，也都需要從建筑聲學(xué)專(zhuān)業(yè)的角度提供咨詢(xún)意見(jiàn)，并給出設(shè)計(jì)方案。

　　四、計(jì)算廳堂音質(zhì)參量。當(dāng)廳堂的平、剖面及樓座、包廂、樂(lè)池、樂(lè)臺(tái)等設(shè)計(jì)方案擬定以后，就可開(kāi)始計(jì)算廳堂音質(zhì)參量。通過(guò)音質(zhì)參量的計(jì)算，提供設(shè)計(jì)反饋信息，以便對(duì)設(shè)計(jì)方案作出必要的修改與調(diào)整。這個(gè)過(guò)程有時(shí)需要反復(fù)進(jìn)行多次，以便臻于至善。在此過(guò)程中，需要輔以平剖面聲線分析、三維聲場(chǎng)計(jì)算機(jī)仿真乃至縮尺模型試驗(yàn)等技術(shù)手段，才能做出較準(zhǔn)確的預(yù)計(jì)。

　　五、進(jìn)行聲學(xué)構(gòu)造設(shè)計(jì)。廳堂音質(zhì)除了受前述建筑因素影響之外，還與室內(nèi)裝修材料與構(gòu)造密切相關(guān)。因此，聲學(xué)顧問(wèn)還需與裝修設(shè)計(jì)師密切配合，共同完成室內(nèi)裝修設(shè)計(jì)。聲學(xué)裝修構(gòu)造設(shè)計(jì)通常包括各界面材料的選擇和繪制構(gòu)造設(shè)計(jì)圖，需詳細(xì)規(guī)定材料的面密度、表觀密度、厚度、穿孔率、孔徑、孔距、背后空氣層厚度以及龍骨的間距等技術(shù)參數(shù)。

　　六、聲場(chǎng)計(jì)算機(jī)仿真。對(duì)廳堂建筑進(jìn)行仔細(xì)的聲場(chǎng)分析和音質(zhì)參量計(jì)算，有賴(lài)于聲場(chǎng)三維計(jì)算機(jī)仿真。從這一點(diǎn)意義上講，要進(jìn)行成功的現(xiàn)代廳堂音質(zhì)設(shè)計(jì)已離不開(kāi)計(jì)算機(jī)仿真的輔助。

　　七、縮尺模型試驗(yàn)。對(duì)于重要的廳堂，除了計(jì)算機(jī)仿真外，通常還須建立一定縮尺比的廳堂模型，進(jìn)行縮尺模型聲學(xué)試驗(yàn)?？s尺模型試驗(yàn)優(yōu)于計(jì)算機(jī)仿真之處，在于唯有它能對(duì)室內(nèi)聲波動(dòng)效應(yīng)做出仿真，而前者僅能在中、高頻段，在幾何聲學(xué)的范圍內(nèi)提供較準(zhǔn)確的仿真結(jié)果。此外，計(jì)算機(jī)仿真從本質(zhì)上說(shuō)是將聲學(xué)家已知的聲學(xué)原理輸入計(jì)算機(jī)中，而縮尺模型則可較客觀地展示廳堂中發(fā)生的實(shí)際聲物理現(xiàn)象。目前，華南理工大學(xué)建筑聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室正在負(fù)責(zé)對(duì)在建的廣州歌劇院作1∶20的聲學(xué)縮尺模型試驗(yàn)，以確保該劇院建成后的高水準(zhǔn)音質(zhì)。

　　八、可聽(tīng)化主觀評(píng)價(jià)。對(duì)于重要的廳堂，必要時(shí)還可在計(jì)算機(jī)仿真和縮尺模型試驗(yàn)基礎(chǔ)上，應(yīng)用先進(jìn)的可聽(tīng)化技術(shù)進(jìn)行主觀聽(tīng)音評(píng)價(jià)?？陕?tīng)化技術(shù)是通過(guò)仿真計(jì)算，或者通過(guò)模型試驗(yàn)測(cè)量獲得雙耳脈沖響應(yīng)，將之與在消聲室中錄制的音樂(lè)或語(yǔ)言“干信號(hào)”卷積，輸出已加入廳堂影響的聲音信號(hào)，供受試者預(yù)先聆聽(tīng)建成后的廳堂音質(zhì)效果。這是近年發(fā)展起來(lái)的建筑聲學(xué)領(lǐng)域一項(xiàng)高新技術(shù)。

　　九、建筑聲學(xué)測(cè)量。建筑聲學(xué)測(cè)量包括噪聲與振動(dòng)測(cè)量，圍護(hù)構(gòu)造隔聲測(cè)量，重要材料與構(gòu)造的吸聲量測(cè)量以及廳堂音質(zhì)參量的測(cè)量等。廳堂音質(zhì)參量測(cè)量除了在工程竣工之后進(jìn)行，以驗(yàn)證聲學(xué)設(shè)計(jì)是否達(dá)標(biāo)外，有時(shí)還需要在廳堂建筑主體完工，進(jìn)入內(nèi)部裝修階段時(shí)進(jìn)行，以便為施工的最后階段進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)修改與調(diào)整提供科學(xué)數(shù)據(jù)。

　　十、對(duì)電聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供咨詢(xún)意見(jiàn)。對(duì)于需要安裝電聲系統(tǒng)的廳堂，建筑聲學(xué)專(zhuān)家尚需與音響工程師配合，對(duì)電聲系統(tǒng)的設(shè)備選型、設(shè)計(jì)與安裝提供咨詢(xún)意見(jiàn)。

　　十一、組織主觀評(píng)價(jià)。對(duì)于重要廳堂，在工程落成后，組織專(zhuān)門(mén)的演出和主觀評(píng)價(jià)，來(lái)檢驗(yàn)建成后廳堂的音質(zhì)效果，是建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)。為了做好主觀評(píng)價(jià)工作，必須仔細(xì)選擇節(jié)目、演員、樂(lè)隊(duì)以及參與主觀評(píng)價(jià)的人員，才能獲得較客觀、滿(mǎn)意的主觀評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)廳堂音質(zhì)作出鑒定。