由于地下空间的结构及物理特征,声音的传播与地面空间不尽相同。地面噪音对空间内部听觉环境影响相对较小,但地下空间内部噪音源产生的噪音声压级却要比地面高很多,对内部环境影响大,可以被归属为非扩散声场[45]。这些内部噪音主要来自机动车及轨道交通所造成的噪音、内部设备工作时产生的噪音及地下空间使用者活动产生的噪音等。地下空间中的噪音会因空间尺度、空间形式及建筑材料的不同引起回声及声聚等问题,极大地破坏地下空间中听觉声场环境的营造。据相关研究显示,相同的噪声源对于地下空间相较于地面空间所产生的声压级要高出5dB~8dB[2],这就使得地下空间往往因设计考虑欠妥而加大噪声污染问题。
正是由于地下空间是和城市外部环境隔离的极为良好的声学空间,外界的噪声和振动环境对地下空间几乎没有干扰,背景噪声级很低。这样良好的隔离条件很适宜于一些拥有特殊功能、对声学要求极高的公共空间,如电影院、音乐厅、歌剧院等;但是,如果对听觉环境的纯度、丰满度处理不当,将无法满足该类空间的功能基本要求。对于这类空间,一方面,需要尽可能地减少噪声源产生,并运用噪声控制技术,降低噪声音量;另一方面,应用隔声结构,控制噪声的空间无序传播,把噪声环境与安静环境有效隔离开,对各种地下设备、设施进行隔振与减振处理。
上海文化广场剧场基地位于上海市中心的卢湾区,处于上海最大的历史建筑保护区内,特殊的地理区位造就其主体全部采用地下空间的设计理念,从而可以达到充分保护及协调风貌区整体形象的目的。于2003年竣工的剧场总建筑面积64 927m2,其中最深处达到地下五层-26m,面积为57 104m2,是世界上最大、最深的城市地下文化空间。剧院设计主要用于大型百老汇音乐剧、大型戏剧及大型歌剧演出,声场以扩声系统为主,建声为辅(见图4-11、图4-12)。听觉环境被特别考虑并着重设计,主演出厅声场设计频满场混响时间RT:1.3s±0.1s;明晰度C80:1dB~3dB;侧向反射系数LF:0.15~0.35;声场力度G:-1dB~2dB;本底噪声:NR≤20曲线[46](见图4-13)。在其地下观众厅的声学环境中,大厅、过道灯辅助空间采用中高频吸声材料,侧墙面均做硬质反射面,以尽可能地减少对低频声能的吸收。选择在天花吊顶、挑台等处,不同材质及厚度的板之间共振起到低频吸声的作用(见图4-14)。可以说,建成的上海文化广场剧场内混响特性良好,声场分布均匀,观众厅有足够的声场清晰度和一定的丰满度、满意的音质效果,充分展示了地下空间听觉环境的优势。
图4-11 上海文化广场地下剧场空间实景
(图片来源:作者拍摄)
图4-12 上海文化广场地下空间
(图片来源:杨志刚,章奎生.上海文化广场音乐剧院的建声设计)(www.daowen.com)
图4-13 上海文化广场地下剧场电脑声学场模拟彩色图
(图片来源:杨志刚,章奎生.上海文化广场音乐剧院的建声设计)
因此,在地下空间设计中保持这些特殊功能、地下空间适当的混响时间[3]以及对背景噪声加以有效的控制和消除尤为重要。设计时应综合考虑城市地下空间声场的一些特殊的声学特性,比如沿着长度的较大的声衰减以及混响时间的变化,还有非线性的声衰减,通过地下空间的声场设计和吸引材料的选择来营造良好的听觉环境,调整主要声场中空间的形状和比例,界面选择效果良好的吸引材料,在保证满足清晰度的情况下来降低地下空间的整体声压级和控制混响时间。
图4-14 上海文化广场地下剧场 观众厅声学材料
(图片来源:作者拍摄)
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