声学之美
——报告厅空间设计浅析

文 / 郎宇福 李顺

一、 声学标准解读

本期标准：GBT 50356-2005《剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范》——多用途厅堂篇

本期重点如下：

1、 混响时间

（1）在频率为500～1000Hz时，宜采用图1所示对不同容积的合适混响时间范围。

（2）混响时间的频率特性，会堂、报告厅和多用途礼堂观众厅各频率混响时间相对于500～1000Hz的比值宜符合表1规定：

2、观众厅内噪声限值

图1 会堂、报告厅和多用途礼堂对不同容积V的观众厅，在500～1000Hz时满场的合适混响时间T的范围

观众厅和舞台内无人占用时,在通风、空调设备和放映设备等正常运转条件下噪声级的限值不宜超过表2中的噪声评价曲线NR值的规定。各NR值的倍频带声压级如表3所示。

表1 会堂、报告厅和多用途礼堂观众厅各频率混响时间相对于500～1000Hz的比值

表2 观众厅内噪声限值

3、观众厅体型设计

（1）观众厅平面和剖面设计，在声源为自然声时，应使厅内早期反射声声场均匀分布。到达观众席的早期反射声相对于直达声的延迟时间宜小于或等于50ms（相当于声程差17m）。

表3 噪声评价曲线NR值对应的各倍频带声压级 （dB）

（2）观众厅的每座容积宜为3.5～5.0m3/座。

注：对有台口镜框式舞台的观众厅，其容积计算按舞台大幕线为界限。

（3）设有楼座的观众厅，跳台的出挑深度D不宜大于楼座下的开口净高度H的1.5倍。

（4）以自然声为主的观众厅，每排座位升高应根据视线升高差“C”值确定，“C”值宜大于或等于120mm。

标准解读 (图2） ：

报告厅是用于召开各类会议、学术讨论、演讲、报告、新闻发布、多媒体教学培训、观看电影等活动的独立空间。根据报告厅的使用功能，要确保厅内的语言清晰度，故需要采用强吸声短混响的建声设计。声学要求观众能够获得足够的声压级和声场分布，保证不得出现回声、颤动回声、声聚焦和共振等声学缺陷，并且不受设备噪声、放映机房噪声及外界环境噪声的干扰。为满足观众厅的听声要求，观众厅的容积超过1000m³时宜使用扩声系统，并应把扬声器位置作为主要声源点。

图2 GB/T 50356-2005 《剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范》国家标准封面

二、声学基础知识分享

1、隔声：对于一个建筑空间来说，它的围蔽结构受到外部声场的作用或者直接受到物体撞击而发生振动，就会向建筑空间传播声能，于是空间外部的声音就会通过围蔽结构传到建筑空间中来，叫做传声，传进来的声能总是或多或少的小于外部的声音或撞击的能量，围蔽结构隔绝掉的这部分就叫做隔声。

2、环境噪声：（1）在某一环境下总的噪声；常是由多个不同位置的声源产生的。（2）在某一环境中将需要听闻的声源除外的其它噪声源产生的噪声级总和。

3、噪声控制 ：研究获得适于人们工作、学习与生活而需要的安静环境的科学技术。它包括城市环境噪声、交通噪声、工厂噪声与建筑中各种设备噪声的控制。

4、消声：建筑装饰中的消声，一般是指采取适当的措施，降低或消除空调通风系统的噪声。

图3 报告厅效果图

5、隔振：利用弹性材料或阻尼材料减少设备振动传播的措施。即利用弹性支撑使振动系统降低其对外干扰的能力，在稳定状态下，隔振能力用传递比的倒数表示。

6、积极隔振：对产生振动系统的振动源进行隔振处理以减少它对外界的影响。

7、消极隔振：当仪器或设备受到外界振动干扰时，用隔振方法对其基础采取措施以减少振动的干扰。

8、声学设计和材料适用范围：声学技术应用十分广泛，范围适用于体育场馆、剧场剧院、会议厅堂、办公空间、酒店建筑空间、医院建筑空间、学校建筑、博物馆、图书馆、多功能厅、影城影院、商业空间等所有公共空间以及别墅居住空间等。声学材料是实现声学技术的载体，可使用到声学技术应用场所中的天花板、空间吸声、空间反射、空间扩散、墙面、地面等部位。

三、空间声环境设计

报告厅声学设计

报告厅（图3）的用途可分为学术报告厅、电化教育厅、大型讲堂和合班教室等四类。根据报告厅的使用功能，首先保证厅内的语言清晰度、丰满度，即在厅内各个位置上具有足够的声场力度和较高的语言清晰度及丰满度，为此设计混响时间宜偏短，有利于语言类的使用，也为音乐节目留出足够的可调范围，使用扩声系统时则可根据需要增加混响，提高声音的丰满度。

在现有建筑条件的基础上，设计优化报告厅的体形，主要是侧墙及顶棚的形状，使其能有效地反射来自主席台和台口前方的天花反射板的早期直达声，从而使早期声能均匀地分布在观众席上，增加声场的均匀度，同时结合室内装饰材料的合理布置消除报告厅内的建筑声学缺陷，有效控制侧向早期反射声的能量分布，创造一个高品质视觉和听觉享受的空间。

报告厅的平面形式一般有矩形、扇形和方形对角线配置3种；容积差别较大，小的可容纳十几人，大的可容纳万人，容积在100——100000m³不等，观众厅每座容积宜为3.5——5.0m³/座；等级、用途和标准的不同，内部的声学处理也有较大的差别。观众厅平面和剖面设计，在声源为自然声时，应使厅内早期反射声声场均匀分布。到达观众席的早期反射声相对于直达声的延迟时间宜小于或等于50ms（相当于声程差17m）。

为达到报告厅混响时间要求，满足所需语言清晰度，消除回声、颤动回声和声场不均匀等声学缺陷，控制室内背景噪声，使报告厅音质良好。在报告厅声学设计时可采取以下措施：

1、体形设计

报告厅的平面形式通常有矩形切角、扇形和正方形对角线配置等三种（如图4）。

2、墙面

根据报告厅用途，可知报告厅需要满足较高的语言清晰度，所以需要在报告厅墙面合理布置吸声材料，控制厅内混响时间控制在报告厅容积所对应的最佳混响时间范围内，同时能够消除回声、颤动回声等声学缺陷和降低背景噪声。若厅内混响时间合理或稍高时，出现回声或颤动回声或声场不均匀，可在墙面合理设计扩散体，在扩散体表面增加吸声材料增加吸声量，以使声场尽可能的均匀。

为防止声音通过后墙反射至观众前区而引起回声缺陷，大型报告厅的后墙必须铺设强吸声材料，控制反射声能，避免声学缺陷的产生。

3、吊顶

报告厅的天花通常作为反射面（如图5），由于声音会通过距离的增长而衰减，但通过天花反射声的补充可以补充声能，使后排观众获得良好音质。通过声线分析设计顶面反射角度，有助于报告厅使用时，舞台的声音反射至观众席。吊顶材料宜使用防火A级且材质较硬的材料，厚度宜超过10mm，才有利于声音的反射。

天花应避免设计成顶凹面圆弧型顶部，声波在凹面上传播时，反射声形成集中反射区，造成声能过分集中，形成声聚焦现象。会使声能汇聚点声音嘈杂，扩大声场分布的不均匀性，严重影响听众的听音条件。为了避免出现声聚焦现象，应尽量控制厅内界面的曲面弧度，避免形成圆形凹面，可选择采用凸形结构。

当自然声报告时，讲台台口两侧墙和吊顶应作为反射面，按几何作图法确定反射面的倾角，使厅内反射声均匀分布，并使最后排的听众也能有足够的声级（应≥65dB）。

图5 报告厅顶面反射声设计示意

图4 报告厅常用的平面形式示意

4、地面

地面铺设地毯，可降低厅内人员走动、物品掉落等噪声对室内声环境影响，增大背景噪声；同时地毯具有一定吸声量，有利于控制混响时间。

5、门窗

报告厅一般较多使用电声系统，为了防止周围环境噪声传入室内干扰报告厅正常使用，包括来自房屋内其他部分的噪声，如来自休息厅的喧哗，放映机房、舞台设施、办公室和厕所设备等处的噪声，同时包括户外交通噪声（车辆、铁路、航空等噪声）以及其他社会噪声，也防止报告厅使用时的声音传出干扰周围环境，报告厅使用的门、窗均需要满足一定的隔声量。报告厅使用门均需采用隔声量≥35dB的隔声门，同时注意对门四周缝隙的密封处理。报告厅使用窗户均需采用隔声量≥40dB 隔声门，同时注意对窗四周缝隙的密封处理；若需要增加室内的吸声量，可以采用吸声窗帘。当墙体隔声性能达不到要求时，根据当地外界噪声级，必要时可增加墙体隔声。

6、其他

（1）报告厅内设备噪声。包括观众厅的空调系统、送回风系统（包括电扇）和电器系统噪声等。若报告厅内设备噪声较大时，应对空调系统、送回风系统风口做消声处理；电器噪声系统做减震和加隔声罩。

（2）声影区。声影区是由于障碍物或折射原因，使直达声不能直接辐射到的区域。声影区内声压级很低，响度很小，解决方法是尽量减少高大的障碍物。

四、声学材料介绍

材料名称：吸声硅陶板

图5 槽孔吸声硅陶板

图6 圆孔吸声硅陶板

材料详情：吸声硅陶板（如图4.1、4.2）是一种专用于各类吸音环境的多功能复合材料。以硅陶土热压成型的深灰色硅陶吸声板，表面贴覆三聚氰胺纸，防火皮，木皮，制作而成的具有吸声特性的板材。根据开槽尺寸和孔径，以及不同开孔率来达到不同的吸声效果。

材料特点：吸声硅陶板以硅陶土热压成型的深灰色硅陶无机材料，具有极佳的环保性能和防火性能；符合中国建筑材料防火检测中心A级不燃标准，E1级环保等级。吸声硅陶板具有极高的密度和强度，因此表面可抗一定程度的冲击而不会变形，因原材料为无机纤维材料，不亲水，有机物及微生物无法生存和发展，非常适合体育馆篮球馆等场合适用。表面装饰可根据三聚氰胺面层、防火板、科技木皮、金属面等饰面定制颜色和纹路，适用于会议中心、报告厅、文体中心、剧场剧院等公共场所建筑空间墙面，装饰效果佳，耐候性强。

常用厚度：12mm、15mm、18mm厚，常规尺寸为132＊2440mm;197＊2440mm。

安装方式：（1）在轻钢龙骨或者热镀锌角钢上均匀排布木龙骨或者类似木龙骨（例如玻镁板基层）的情况下，从板材的侧面射枪钉在材料的侧面打在龙骨上。

表4 吸声硅陶板吸声系数和吸声特性曲线

（2）在轻钢龙骨或者热镀锌角钢上使用专用轻钢龙骨和扣片进行组合安装，龙骨间距建议为400-600mm,扣片建议每平方12-20个。

吸声硅陶板吸声系数和吸声特性曲线见表4，检测报告试件规格：15mm吸声硅陶板+50mm玻璃棉+地面。（报告包含边缘效应）。

五、常用室内装饰声学施工节点

1、节点说明（图7）：对于超高空间大于 1m 以上的空间构造，建议采用反支撑节点工艺施工，此构造能更加有效地确保吊顶空间的强度，预防吊顶变形，增强主龙骨的荷载重量。 此构造采用三层石膏板(9.5mm+12mm+9.5mm）错缝安装，适用于剧场、剧院等对隔声有较高要求的空间，能有效降低室内背景噪声，造型吊顶可根据设计需要进行声扩散反射，同时具有一定的吸声作用。

2、节点说明（图8）：对于超高空间大于 3m 以上的空间构造，建议采用双层反支撑节点工艺施工，此构造能更加有效地确保吊顶空间的强度，增强主龙骨的荷载能力，预防吊顶变形。此构造采用三层石膏板(9.5mm+12mm+9.5mm）错缝安装，适用于剧场、剧院等对隔声有较高要求的空间，能有效降低室内背景噪声，造型吊顶可根据设计需要进行声扩散反射，同时具有一定的吸声作用。

图7 施工节点1

图8 施工节点2