建筑和室内空间声环境设计——会议厅堂
会议厅的声学设计应确保厅内的语言清晰度,通常采用强吸声短混响的声学处理方式。会议厅的规模(容积和容量)的差异较大,小至十几人,容积100m³左右;大的可容纳万名听众,容积为100000m3乃至更大规模的会议厅,差距达千倍。因而相应的混响时间差别也很大,必须根据容积确定混响时间值,通常在0.5s~1.8s范围内;会议厅的等级、用途和标准的差异很大,如有本部门或本系统的会议厅,也有供国际会议使用的各类会议厅、室。由于等级、用途和标准的不同,所用的设备、内装修和声学处理,显然也有较大的差别。由于会议厅均采用强吸声、短混响的声学处理方式,因此,体形在声学上作用不大,选择比较自由。会议厅根据容量和用途可采用扩声系统,也可用自然声,这在建筑设计和声学处理上也将区别对待。
2.1会议厅堂的混响时间及其频率特性
会议室根据用途,需要满足一定的语言清晰度,要采用短混响声学设计;同时无明显回声和颤动回声等的声学缺陷;因此,需要用强吸声措施,降低室内混响时间,保证厅内语言清晰度。会议厅堂的混响时间值可以根据《剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范》GB/T 50356-2005中规定,不同体积的会议厅堂按下图 进行设计。
图1 会议室最佳混响时间
会议厅堂内满场混响时间各频率特性比值如下表所示:
表1
2.2会议厅堂的背景噪声控制
根据《剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范》GB/T 50356-2005中规定会堂、会议室和多用途礼堂的室内噪声限值,采用自然声时,会议中心内背景噪声应满足NR-30,采用扩声系统时,会议中心内背景噪声应满足NR-35。自然声报告时,室内噪声级不大于30dBA;采用扩声系统时,应低于35dBA。
表2
根据《民用建筑隔声设计规范》 GB 50118-2010中规定,办公建筑的空气声隔声标准如表3,一般会议室隔墙应满足隔声≥45dB。对噪声控制要求较高的会议室应对附着于墙体和楼板的穿线源部件去防止结构声传播的措施。
会议室隔墙、楼板空气声隔声标准
表3 会议室隔声标准
3、会议厅堂吸声结构的选择:
在会议厅内吸声材料和结构具有控制混响时间和音质缺陷的双重功能。
由于会议厅采用短混响,因此,必须选用强吸声的结构。建筑师经常采用各种容易引起声学缺陷的体形,如圆形、椭圆形、卵形平面、穹形屋顶等,而控制音质缺陷的措施,除了配置扩散结构外,通常用强吸声方法,因为它同时起到控制混响时间的作用。
会议厅吸声结构的配置和选择要根据它的容积和标准(即装修要求)而定:在100m3左右的特小型会议室内(一般的圆桌会议),如果室内陈设有地毯、窗帘和沙发座,通常不需另作吸声处理,即可达到预计的混响时间值。在200m3以上的会议厅,一般都应配置吸声材料或结构。
在大、中型会议厅内控制混响的难点是低频混响时间。由于厅内的观众、座椅、地毯、门窗帘幕和多数建筑材料,都在中、高频范围内显示其较好的吸声性能。因此,如不对低频作有效的吸声处理,势必造成低频混响过长而影响语言清晰度。目前,适合于会议厅用的低频吸声结构有如下三类:
·薄板共振吸声结构:用胶合板(5~7mm厚)作木护墙,离刚性墙面100~200mm的结构是控制低频混响的有效措施,同时,也有很好的装修效果,最适合于会议厅内使用。但需做防火处理。
·共振吸声器,即亥氏共振器,这类结构可将其共振频率设计在欲控制的范围内,会获得显著的效果。它的表面形式通常为穿孔吸声板结构,常用的如木质吸声板、硅陶吸声板。
·大空腔吸声结构,即在厚度较大的多孔性吸声材料后面设置符合控制低频所需的空腔。如在多孔吸声板背后设200~500mm空腔。
在会议厅内控制中、高频混响时间,除了主要依靠听众本身和座椅的吸声外,应根据混响计算,确定在墙面配置强吸声材料,这对平行侧墙和凹弧形墙面来说,还可以消除颤动回声和声聚焦等缺陷。作为墙面控制中、高频的吸声材料,通常有聚砂吸声板、吸声软包、聚酯纤维板等,也可以配置穿孔吸声结构如穿孔铝板、木质吸声板、硅陶吸声板等。
会议厅讲台的后墙,也应作适当的吸声处理,以免后部反射声,引起讲台上传声器的声反馈;在放映电影时,则由于后墙反射声与扬声系统直射声的相位差,引起不利的声干扰。
会议厅的顶部,当厅内的声吸收是以控制混响时间达到设计值时,通常不作吸声处理。而作为反射面。
案例:重庆市农业农村委员会会议厅
重庆市农业农村委员会会议厅是位于重庆市渝北区,作为市政府组成部门,多功能厅承担了召开政治会议,文化活动,大型报告的重要场所。其主体部分长约43.4m,宽约31.8m,高约8.8m,室内有限容积约9800m³。体形近似为椭圆形,观众厅最多可容纳人数为488人。
由于设计之初未进行专项的声学设计处理,吊顶采用连片式石膏板层跌级造型,大部分墙面为15mm厚的硬质软包,少部分墙面采用木质吸音板但由于错误的施工方式,未预留空腔导致吸声效果较差。空间整体吸声量较小,混响时间过长,在多功能厅内举办的大型报告、重要会议的声学效果不佳,与会人员经常反映听音不清。
(改造前多功能厅室内实景)
依据国标《GB-T50076-2013室内混响时间测量规范》,进行现场实测。实测表明,室内声场的不均匀度较高,中频混响时间长达3.05s,达不到《剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范》的要求。
根据《GB/T50356-2005剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范》中的要求,该多功能厅在中频(500-1000Hz)时满场的合适混响时间范围为1.0~1.4s,由于观众吸声量占一定的比重,推测空场混响时间中频(500Hz—1000Hz)合适值为1.4~1.6s,各频率混响时间相对于500Hz~1000H混响时间的比值在低频(中心频率125Hz的倍频带)的混响时间应有15%-20%的提升,在高频(中心频率2000-4000Hz倍频带)的混响时间应有10%-15%的降低。背景噪声级的限值不宜超过噪声评价曲线NR-35。
从经济性角度出发,在达到预期声学效果的前提下,应尽量减少改造部分,计划替换的材料尽可能易于拆除改动。同时,美学效果上,所采用的声学材料应与原装修材料质感类似,尽量保证设计风格的统一。
在室内声场计算机模拟分析的基础上,决定对其体型、吊顶形式不做调整。确定了以局部材料替换为主的改造原则,通过吸声材料和构造增加其整体吸声量。由于多功能厅的墙面硬包易于替换,结合声学计算的结果,设定了以改造墙面为主、改造吊顶为辅的改造策略。
声学改造方案对墙面装修材料进行替换,墙面改造位置如下图,该方案吸声处理部分的面积为660㎡。在原墙面硬包和木质吸声板的基础上,安装25mm厚复合吸声软包。为了在最大程度上保持其原有的设计风格,吸声软包选择与原装饰硬包同色阻燃透声布。
(墙面改造位置平面图)
原吊顶装修造型别致,安装吸声构造会影响美感,改造方案中将原天花凹造型区域内喷涂AGG聚砂透声涂层,该吸声涂层厚度5mm,可以实现与原装修材料类似的无缝效果,在中高频的吸声性能良好,并且自重较轻。
(天花改造位置平面图)
在改造工程施工前,为准确预测改造设计的效果,应用声学软件ODEON进行模拟。通过大量实测数据在计算机中重现多功能厅内部的装修构造,细化房间内部表面。通过预测不同方案建成后的声学效果,最大程度地降低前期决策和改造成本。
模拟结果显示,改造工程完成后的空场中频模拟混响时间为1.6s左右,语言清晰度得到明显的提高。在满场情况下,其声品质基本可满足该厅堂的使用要求。
(多功能厅ODEON混响时间声学模拟分析图)
【改造后效果】
根据多功能厅的声学改造要求,改造后多功能厅的空场中频混响时间为1.57s,与改造前相比,混响时间有明显的改善,在低频有所提升,高频略有降低,尚在允许范围内。改造后,基本解决了多功能厅的听音不清的问题,满足语言声的听闻要求,符合正常使用标准,装饰效果也基本保留原有风格。
(前后混响时间对比)
(改造后多功能厅室内实景)
随着国民经济的进一步发展,国内会议报告及各类学术交流日益频繁,规模不断扩大,会议厅堂的数量也逐年增长。室内音质已经成为会议厅堂的重要评判标准,专业的声学设计是解决其音质问题的主要技术手段。
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