广州歌剧院声学设计简析与声学材料应用

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广州歌剧院由英国著名建筑师扎哈?哈迪德和声学大师马歇尔共同设计。扎哈?哈迪德是第一位获得“普利兹克建筑奖”的女设计师，马歇尔则是国际声学界最高奖“塞宾奖”得主，也是负责巴黎音乐厅声学设计的核心专家。　　
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两位大师将他们的设计理念命名为“圆润双砾”，因为歌剧院从外观上看就像静卧在珠江边平缓山丘上的两块砾石，一大一小，一黑一白。随着工程临近收尾，“双砾”造型已经呼之欲出，由石材和玻璃镶嵌而成的外墙显得玲珑剔透又不失凝重。
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衡量歌剧院的声学条件主要有三个指标：第一是进场感，即哪怕在离舞台最远的地方也能享受到声学上的亲近感;第二是清晰度，即不管坐在哪个座位上，都 能将歌词听得清楚;第三是声音优美，即能感觉出声音很丰满，混响感很强。从测试效果来看，广州大剧院就达到了国际一流剧院的声学条件。
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8 u% ?+ l- r9 F　　内部声学设计根据马歇尔大师的独特研究采用“双手环抱”式看台，此项设计为全球首创。　　观众厅采用多边形设计，乐池为“倒八字形 ”，有利于增加台上演员和乐池演奏者的沟通。　　“双手环抱”，是指观众席看台两侧的延伸部分和楼座挑台交错重叠，从舞台角度看来，犹如迎面伸来的两只手臂。据介绍，此种设计的优势在于内墙的形状和角度有利于提供侧向反射声，同时避免回声的干扰，从而使得混响音色既优美又清晰。　　内部空间　　
坐在观众席上对舞台视野良好，剧院内部空间形状形成一种强烈围合感，有利于声音反射。　
　一层视野一角。　　
: p6 A; N7 V3 [+ ^可以看出各种声波反射鳍片和弯曲的楼板底面形状、光滑的材质。

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1 k( G6 h- B0 p% w3 P( R' N底层仰视视角
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　　大胆利用二三层观众席和舞台旁边的墙壁来取代原有的反射板　　更为巧妙的是设计的座椅背面有声音反射作用，座椅软垫则有吸声作用，使座椅反转时声音人耳根本听不到。
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1 c2 d2 t$ t" I& o侧边通道壁上有声音反射设计。
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+ q: K& N' o6 ^( N# }' T座椅隔断的形状和材料。
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观众厅　　
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内表面看起来很随意没有规律可言，但没有一块是随意确定的，深化设计及施工中不可以任意改动主观众厅内的墙、天花板、看台边缘和观众席的分割拦板等的几何形状，内表面基本上是一个声反射表面，这些称之为声扩散元素，把反射声扩散开来。声音扩以后，分布就会均匀。
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  e  O7 K: p  b0 E　负责歌剧院声学设计的专家杜晓军表示，经过测试，广州歌剧院的混响时间为1.6秒，与最初设计的目标吻合。一般话剧演出或报告厅的理想混响时间是1秒，纯交响乐演奏的理想时间是2秒，而歌剧院的声效既要达到让观众听得清楚，又要保证伴奏音乐优美，所以就定位在1.6秒。
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　　广州歌剧院的室内也彻底地贯彻了扎哈?哈迪德的设计理念。借助大面积的玻璃与室外景观内外交融，延续建筑外观灵动流畅的设计风格，室内以充满视觉张 力的作法来处理墙面及顶面，构成功能交织、景观渗透的动态空间。大量的平面、斜面、曲面构成的墙面、天花、栏板、取景窗，犹如流过砾石的珠江水，时而平 缓，时而高潮迭起，但不留一丝痕迹。
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　　由于声学要求，观众厅内采用了G R G 挂板，且厚度较一般常用的大，行云流水般的观众厅内墙，是没有规律可求的。 G R G 的全称是预铸式玻璃纤维加强石膏，广泛用于声学要求较高的演出厅堂，能实现自由曲面，且具有较好的强度及抗冲击力，其不易变形。根据样板的制作，前厅则采 用较薄的G RG 挂板。这种材料实现了设计“流水经过，不留一丝痕迹”的想法，完成后表面不留任何接缝，实现了大尺度、流畅、扭动且表面光滑无缝的大体块构成。
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! a( k: P1 z" E$ W! F7 V9 o　　不规则的体形设计为声学设计不但带来惊喜, 也带来了挑战。为了获得第一次反射声和混响声的平衡，反射声在空间内的合理分布以及合理的声反射序列，经过声学设计的多番计算测试，结合建筑设计的反复修 改，并制作了一个1 ∶ 100 的小模型来进行声反射的初步测试研究，终于得到了一个能延续扎哈?哈迪德建筑风格，计算机模型声学测试又能达到设计理想值的厅堂。

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　　接下来就是声学缩尺模型试验，设计要求严格按1 ∶ 20 的缩尺比建立观众厅和舞台的声学缩尺模型，模型界面用G R G 材料制作，G R G 石膏预铸件是观众厅墙面及吊顶主要装修材料。初步测试发现，多数测点的声场均满足要求，但其中有6 个测点的脉冲响应存在能量较集中的长延时反射声。三维模型必须进行修改，声学设计建议在舞台台口两侧墙面、天花的某些部位增加了扩散构件。重新测试修改后 的缩尺模型，各测点的声脉冲响应终于达到较满意状态。声学缩尺模型试验结果为歌剧院的声学设计提供了科学的依据。声学设计也建立了室内声场三维计算机仿真 模型进行声场分析。这些技术措施保证了大剧院的优良音质。
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　　平台三区清水混凝土天花放样
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　　广州歌剧院实现了建筑设计和声学设计的完美结合，建筑不规则的非几何线性体形体现了未来建筑的动态发展，不规则的体形打破传统歌剧院观众厅的布局，灵动行云流水般的室内设计与声学设计巧妙结合，不仅给观众带来视觉上的享受，也保证了世界一流的声学音质效果。
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