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上海合作组织青岛峰会主会场建筑声学设计
时间:2019-03-14 08:32:05   来源:中国演艺科技网

1 项目概述

上海合作组织成员国元首理事会第十八次会议(以下简称“青岛峰会”)于2018年6月9日至10日在山东青岛国际会议中心举行。

青岛国际会议中心由原青岛奥帆中心改建,总建筑面积约54 000㎡,为装配式建筑,主要会议空间围护构造均采用轻结构的材料,重点噪声源机房采用加气砌块墙体。会议中心主体建筑共四层,主要包括大范围会议厅、小范围会议厅、新闻发布厅、多功能厅、中小会议室以及同声传译室、控制室等辅助配套房间,主要为满足举办大型国际峰会会议的使用需求,会议功能房间有着较高的声学要求。

中广电广播电影电视设计研究院承担会议中心内会议功能房间的建筑声学、音视频系统和舞台灯光系统的设计。参加青岛峰会的各国领导人主要在大范围会议厅与小范围会议厅内会晤,因此,下文主要介绍这两厅的建筑声学设计。

2 建筑声学设计

2.1音质设计指标及要求

大范围会议厅与小范围会议厅内应有良好的声学环境,使用区域无明显的声缺陷,如长延迟的反射声、颤动回声、声聚焦等。两厅的混响时间、本底噪声、语言清晰度等建筑声学指标的设计值如表1所示。

表1 大范围会议厅与小范围会议厅的建筑声学设计指标

2.2大范围会议厅音质设计

大范围会议厅总面积约1 100 ㎡,总容积约9 000 m³。会议基本形式为大型圆桌会议,场地中间设置大型圆环形会议桌,沿桌排列各参会领导人坐席,参会随员坐席位于外侧,主会场装修效果图、平面图以及立面图见图1、图2、图3。

图1 大范围会议厅装修效果图

图2 大范围会议厅平面图

图3 大范围会议厅立面图

大范围会议厅整体高度约9 m,体型较为扁平,会议厅内顶棚与地面之间基本为大面积的平行平面。声波在垂直地面的方向上多次反射,易形成颤动回声,某些位置会听到多次有明显时间间隔的反射声,影响清晰度、舒适度。因此,在进行声学设计中,充分考虑到可能出现的声学问题,对顶面天花构造进行相应处理。

顶面天花主要由五部分组成,位于圆桌上方的大型圆形造型灯具。主花灯为圆形,直径约12 m,造型以传统文化中的如意造型为主;外圈的花灯为多层矩形堆叠构造,可提供一定的声扩散作用,以金色花纹描绘。花灯外侧为不透声环形装饰造型,内部暗装16根音柱,音柱面层为镂空装饰面,既满足室内设计风格,又满足扩声要求。环形外侧的方形框内做格栅造型,在凸起的格栅中间布置吸声材料,凹凸的格栅造型不仅具有声扩散的作用,还可以起到控制主会场内混响时间的作用。格栅外侧一圈飞檐主要材料为金属板构造,为控制会议厅内低频部分的混响时间,面积约300 ㎡。整个天花最外侧一圈布置吸声材料,主要构造为穿孔金属板(穿孔率30%)后铺玻璃棉,天花总吸声材料布置面积约400 ㎡。

四周墙面有大面积的实木木雕,共36块,约130 ㎡,以及其他金属雕刻等造型。木雕板上的雕刻内容以画作为主,非规则布置,并且凹陷深度在50 mm以上,起到一定的声扩散功能。

厅内装修设计以齐鲁文化为主题,设计元素多为玉石、木雕构成的玉带、画卷等,这就导致在室内混响时间控制方面出现一定风险。因此,为保证有足够的吸声量,在木雕、金属雕刻等造型后侧及开口内侧等部位均布置与室内设计造型风格相匹配的吸声材料,主要构造为透声装饰布面包裹穿孔金属板、后衬玻璃棉,大大增加了墙面整体吸声材料面积,最终墙面吸声材料布置约350 ㎡。实木雕刻装饰板局部构造详见图4。声学设计在兼顾室内设计美观的同时,满足了声学性能要求。地面满铺厚地毯,圆桌上布置桌布;座椅为软垫座椅,为控制室内混响时间增加了有效吸声面积。

图4 大范围会议厅墙面木雕装饰板局部构造图

在青岛峰会召开前夕,对大范围会议厅室内声学指标进行了现场测量。本底噪声实际测量值如表2所示,达到了预期的设计目标NR25。对语言清晰度进行测试,在大范围会议厅内设置10个测点,测得厅内语言清晰度(STI)为0.67,符合会议厅内语言清晰度≥0.60的设计要求。混响时间的现场测量值为1.34 s(中频,空场状态),测量数据如表3所示;满场状态下(室内约80%满员)室内混响时间中频值会继续降低约0.1 s,达到设计要求。

表2 本底噪声现场测量数据达到满足NR25级别

表3 空场混响时间测量值

2.3小范围会议厅音质设计

小范围会议厅室内面积约940 ㎡,总容积约6 600 m³,会议基本形式为圆桌会议,场地中间设置圆环形会议桌,沿桌排列各参会领导人坐席,参会随员坐席位于外侧。主会场装修效果图、平面图以及立面图见图5、图6、图7。

图5 小范围会议厅装修效果图

图6 小范围会议厅平面图

图7 小范围会议厅立面图

天花上布置大面积GRG(GlassFiber Reinforced Gypsum,玻璃纤维加强石膏板)造型,吸声材料主要布置在天花外侧一圈,以及墙面上。圆桌中间上方为八角型花灯,分为上下两层环形,以体现峰会汇聚八方的寓意。天花GRG造型也与地面为非平行平面,尽可能避免产生颤动回声,并提供一定的声扩散作用。GRG造型内设置八条镂空饰面,内部暗装音柱。天花外侧满铺吸声材料,对会场内混响时间控制提供支持,吸声构造为穿孔金属板后铺玻璃棉,面积约360 ㎡。

由图6、图7可见,小范围会议厅两侧墙面均有平行平面。根据历来建筑声学设计的案例以及现场调查显示,在两个平行平面间的声波多次反射形成的颤动回声对室内听觉感受造成相当大的影响,与声聚焦不同,颤动回声会对一个区域产生影响,而不是聚焦在一个特定的点上,因此,尽可能采取吸声、扩散等措施,配合扩声系统设计,以达到较为满意的声学环境。另外,四个墙角位置墙体为弧形,易在会场内形成声聚焦。

根据声学扩散体理论,平面扩散与弧形面扩散图对比如图8与图9所示。因此,在两侧墙面的声学设计时应尽量避免平行平面,但由于还需兼顾室内设计整体风格、设计元素的体现,在不进行材料更换的情况下,对其进行声学手段处理,降低颤动回声等声缺陷的形成。因此,墙面GRG造型设计为多个弧面组成的装饰造型,造型面层布置海浪波纹浮雕,如图10所示,避免产生颤动回声,为小范围会议厅提供了良好的声扩散效果。

图8 平面墙面扩散示意图

图9 弧形墙面扩散示意图

图10 小范围会议厅墙面扩散体图

位于小范围会议厅四个墙角位置墙面布置连续多个内凹型吸声体,其构造为穿孔金属板面层蒙透声织物、板后衬玻璃棉,其造型结构见图11所示,在兼顾吸声的同时,避免形成声聚焦。

图11 角落墙面造型图

位于圆桌会议背景板位置为实木木雕并结合两侧凸起造型,表面浮雕深度在50 mm以上,具有声扩散的作用。

小范围会议厅内墙面造型在兼顾室内装修美观的条件下,结合室内装修所要体现的内容,通过改变其造型样式及使用材料,同时满足声学性能要求,总墙面吸声材料布置面积约330 ㎡,扩散体面积约130 ㎡。

小范围会议厅地面同样为满铺厚地毯,桌面铺设桌布,座椅面层为软包,提供吸声作用,以控制混响时间。

小范围会议厅内本底噪声实际测量值同样达到NR25,达到了预期的声学设计目标。语言清晰度的测试,共设了10个测试点,测试结果为0.65,符合会议厅内语言清晰度设计要求。会议厅内混响时间现场测量值为1.48 s(中频,空场状态),现场测量值较设计值偏高,分析具体原因主要有以下几点。

因装修风格需牺牲大量吸声面积。

在进行混响时间计算时,按照室内与会人员的80%满场人数进行计算,而测量数据为会议厅空场测量数据,满场混响时间较空场混响时间会降低。

在测量过程中发现部分吊顶内与墙面内玻璃棉未安装,导致吸声效率降低。

3 噪声与振动控制设计

影响会场环境主要的噪声来源包括:来自建筑物外部的雨噪声、交通噪声等噪声源;来自建筑物内部的空调系统的噪声、灯光设备的噪声、两个会议场相互干扰噪声等噪声源,均需控制处理。

3.1围护结构隔声设计

3.1.1 墙体围护结构隔声设计

青岛当地气候较为潮湿,项目位于海边,工期较紧,如选用混凝土构造,由于其材质不易干燥、施工工期较长,无法满足项目实际需求。经多方论证与协商,及对隔声风险的预估,最终采取轻结构的多层复合墙体构造,在项目组的统一指挥下,协调设计、施工和管理,最终达到了较好的效果。

根据大范围、小范围会议厅与周边房间的位置关系,以及其使用功能上的实际需求,墙体围护结构的计权隔声量应不小于50 dB;与其他会议室或者噪声敏感房间相邻墙体,墙体围护结构的计权隔声量应不小于55 dB。现场测量会议室与会议室之间墙面隔声量均达到55 dB,确保相邻两间会议室同时使用时不会相互干扰。

3.1.2 楼板围护结构隔声设计

空调系统噪声作为会议中心内主要的噪声源,对空调系统的噪声与振动控制是会场内建筑声学设计不可或缺的重要设计任务。位于夹层中的空调机房(二层与四层)对一层与三层的主要会议空间产生噪声干扰。空调系统噪声包括空气传播的噪声与结构传播的噪声。另外,小范围会议厅的下方设置有制冷机房,制冷机组运行时噪声以及振动均较普通空调机组大,因此,极易产生有感振动,其噪声多为低频噪声。

因此,除了对空调机房以及机组设备进行隔声隔振的声学处理外,同时在各会议房间顶部楼板下设置了隔声吊顶,确保在使用过程中,减小空调噪声影响以及上下会议室之间的相互影响。

3.2振动控制设计

空调系统的隔振和消声设计满足周围房间的噪声控制要求,对整个会场的声环境有着非常重要的作用。位于小范围与大范围会议厅上方的空调机房虽然不是直接上下叠落关系,但是空调机组在运行时产生较大的噪声以及振动依旧对会场内的声学环境造成不良影响。因此,除了在空调机组设备下方加装隔振措施的同时,对整个机房地面设置浮筑楼板。

3.3空调系统消声设计

空调系统消声设计需根据系统的噪声特点、设备的声功率级和管路条件等进行计算,确定消声器的数量、形式。

4 声学计算机模拟

为保证主会场内声学效果,声学设计中对青岛国际会议中心内各个会议空间都进行了计算机建模模拟。计算机声学模拟将整个主会场内复杂的几何构造简化为与声学有关的简单面,忽略灯光系统、相关设备条件、装饰雕刻细节等。下文介绍大范围与小范围会议厅声学模拟情况。

大范围会议厅计算机模型及声源点、接收点分布如图12所示,会议厅内混响时间模拟结果为各个接收点模拟值的平均值,如表4。

图12 大范围会议厅计算机模型及声源点、接收点分布图

表4 大范围会议厅混响时间(T30)计算机模拟值

由模拟结果可见,大范围会议厅内中频混响时间约1.40 s,与声学设计目标值符合较好。

小范围会议厅计算机模型及声源点、接收点分布如图13所示,会议厅内混响时间模拟结果为各个接收点模拟值的平均值,如表5。

图13 小范围会议厅计算机模型及声源点、接收点分布图

表5 小范围会议厅混响时间(T30)计算机模拟值

由模拟结果可见,小范围会议厅内中频混响时间约1.35 s,与声学设计目标值符合较好。

5 结语

本项目为设计团队继雁栖湖国际会展中心(APEC会议)、杭州G20峰会、乌镇世界互联网大会后以及金砖国家领导人会晤后,再次接手国际大型会议主会场的声学设计。声学设计团队的工作以及会议中心声学效果也得到了业主的肯定,圆满完成青岛峰会主会场声学设计任务。

选自《演艺科技》2019年第2期 韩雨桐,陈建华,朱自淙《上海合作组织青岛峰会主会场建筑声学设计》,转载请标注:演艺科技传媒。更多详细内容请参阅《演艺科技》。

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