流线型多功能厅室内音质设计研究_张燕.pdf
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1、 建 筑 技 术 Architecture Technology第 54 卷第 4 期 2023 年 2 月Vol.54 No.4 Feb.2023398流线型多功能厅室内音质设计研究张 燕(福建省建筑科学研究院有限责任公司/福建省绿色建筑技术重点实验室,350108,福州)摘要:随着流线型多功能厅的体量增加,其室内音质效果越来越受到关注。以具体项目为例,在建筑体形流线已经固定的情况下,通过对多功能厅内装饰界面进行二维声线分析及界面优化设计,分析建筑的声学缺陷来源,提出改善措施,并通过声学仿真模拟验证装饰界面优化设计的效果。通过研究,可为流线型多功能厅的室内音质设计提供方法。关键词:流线型厅堂
2、;多功能厅;二维声线分析;体形优化;音质设计;计算机模拟中图分类号:TU 242.2 文献标志码:A 文章编号:1000-4726(2023)04-0398-04rEsEArcH oN iNDoor souND QuAliTy DEsiGN oF sTrEAMliNED MulTi-FuNcTioN HAllZHAnG Yan(Fujian Academy of Building Research Co.,Ltd.,Fujian Key Laboratory of Green Building Technology,350108,Fuzhou,China)Abstract:With the i
3、ncrease of the volume of the multi-function hall,its indoor sound quality has attracted more and more attention.Taking the specific project as an example,under the condition that the shape and streamline of the building have been fixed,through two-dimensional sound ray analysis and interface optimiz
4、ation design of the interior decoration interface of the multi-function hall,the sources of the acoustic defects of the building are analyzed,the improvement measures are proposed,and the effect of the optimization design of the decorative interface is verified by acoustic simulation.The research ca
5、n provide a method for the design of the indoor sound quality of the streamline multi-function hall.Keywords:streamlined hall;multi-purpose hall;two-dimensional sound ray analysis;shape optimization;sound quality design;computer simulation20 世纪前,世界各地出现过室内音质非常出色的厅堂建筑,如维也纳音乐厅、荷兰阿姆斯特丹皇家音乐厅等,但这些建筑的室内音质大
6、多依靠建筑师的经验和直觉判断,存在主观性及不确定性;自 20 世纪初,赛宾、依林提出混响时间公式以来,建筑声学设计得以发展起来;20 世纪 50 年代后,随着哈斯效应的发现、侧向声能比例关系的研究开展以及厅堂缩尺模型的使用,建筑声学进入了蓬勃发展时期,全世界各种类型的音乐厅、剧场越来越多;20 世纪 70 年代以来,声学数字仿真技术快速发展起来,在设计阶段可以直观地预演厅堂的音质效果,人们对于影响厅堂音质的若干因素也有了更清楚的认识1。1 厅堂体形的发展随着历史的发展,观演建筑也在发生变化。最初观演建筑主要为剧场、音乐厅等单一功能的专用厅堂,到 20 世纪末,多功能厅因具有“一厅多用”功能,实
7、现了经济效益及社会效益的最大化,进入了高速发展阶段,建筑体量逐年增加。建筑厅堂体形与室内音质效果息息相关,随着信息技术的发展及国内外交流的增多,我国厅堂建筑体形发展经历了由单纯的模仿到独立创新阶段,现今已经发展成熟的基本体形包括矩形、钟形、扇形,六边形、马蹄形等,而千篇一律的传统厅堂体形已经引起了人们的审美疲劳。随着建筑外形的大胆创新,厅堂体形不再拘泥于传统设计的框条,采用流线体形表现自然、科技、文化、想象的建筑越来越受人们欢迎,室内装饰设计可谓是天马行空,流线型在厅堂中得到了广泛的应用,而科技的发展、材料加工技术及生产工艺水平的提高,为流线造型艺术的实现提供了有力保障,越来越多的规则几何体形
8、厅堂建筑被高科技感的流线体形替代2。2 流线型多功能厅设计面临的挑战经过近一个世纪的发展,传统体形厅堂的建筑声收稿日期:20230123基金名称:厦门市建设局建设科技项目“多用途厅堂建筑声环境改善措施的研究及应用示范”(XJK2021127)作者简介:张燕(1987),女,黑龙江绥化人,高级工程师,硕士,e-mail:.2023 年 2 月399张燕:流线型多功能厅室内音质设计研究学设计已经被声学设计师掌握,与传统建筑体形相比较,流线型厅堂的声学设计还处于起步阶段,大量流线型厅堂在声学设计上,盲目模仿声学效果较好的剧院体形设计方法常造成顾此失彼,使得厅堂出现声音环绕感差、声聚焦、声音干涩等问题
9、。究其原因,流线型厅堂音质效果在工程上存在着一定的偶然性,同时国内外标准及声学规范对体形设计并未提出明确的定义及要求2。因多功能厅的功能较多,规模通常较小,功能和规模等因素导致其未受到足够的重视,可借鉴的声学设计经验较少,建筑声学设计常在装饰设计阶段由装饰设计人员进行简单考虑。综上,面对新的建筑环境,如何使流线型多功能厅达到较好的视听效果,为建筑声学设计提出新的挑战。3 案例分析3.1 项目概况某多功能厅建筑以展厅和报告厅功能为主,可作为企业展览、开展大型活动、现场发布会等多种功能,以语言功能为主。多功能厅的平面大致为三叶形,叶片顶点连接可形成边长约 72 m 的正三角形,外围护结构为钢架铝合
10、金结构,三侧面设置玻璃幕墙,建筑面积2 009.5 m2,声学有效房间容积约为 26 569.1 m3,室内总表面积 10 389.46 m2,满座时大约 300 个座位。3.2 问题分析多功能厅在已经确定功能的前提下,其建筑室内音质的好坏与建筑的体形、装饰界面的造型、材料的选择有关3。建筑的体形设计,首先要充分利用直达声,厅堂内的直达声应均匀分布,同时应保证直达声的强度;其次,早期反射声对厅堂内音质效果的影响也较大,早期反射声也应合理均匀地分布于整个大厅,这样听众才能收到来自各个方向的均匀声压;再次,应避免厅内任何位置出现回声、多重回声、颤动回声、声聚焦和共振等声学缺陷。本项目体形为三叶形平
11、面,建筑主体已经建设完成,如何在原始建筑体形不变的情况下,进行室内装饰设计,使厅堂内具有较好的声学效果是设计的主要目标。通过室内装饰体形设计及界面设计,改善声线路径,确保声线分布均匀;通过室内装饰界面材料设计,保证厅内具有较好的听觉效果。3.3 主出入口签到墙体形优化建筑声学设计中进行体形设计时较常用的方法是声线法4。对本多功能厅 1.5 m 高平面进行二维声线分析,声源点距建筑中心 8 m 处,在主出入口设有签到墙,原设计签到墙较为平直,弧度较小,声音从声源发出后的声线经签到墙反射情况如图 1 所示,从图 1 可知,声音经签到墙反射后,一次反射声扩散范围较小,均向中间聚拢,而三叶形平面端头方
12、向的早期反射声较少(见圆形标示区),因此应对该签到墙进行体形优化,可将签到墙弧度增加并展开,使早期反射声覆盖的范围增加,优化后声线经签到墙反射情况如图 2 所示,从图中可以看出,向三叶形平面端头方向反射的声线增加。优化后的签到墙与原始签到墙相比,声音反射角度更好,早期反射声声线覆盖范围更广,分布更合理。优化后的签到墙与主出入口距离3 900 mm,角度为 50 ,弧长 13 274 mm。图 1 原设计签到墙时 1.5m 图 2 签到墙优化后 1.5 m 接收平面声线示意 平面声线示意3.4 端头设备间外立面声学设计当多功能厅分为多个小区域使用时,声源位于端头设备间外侧,此时的声线如图 3 所
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