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琴房的聲學設計

 

  • 設計依據

《民用建筑隔聲設計規范》 GB50118-2010
 

  • 琴房介紹

琴房是樂器演奏、聲歌演唱用的個人(或聲部)練習小室,也稱樂室和演唱室。琴房屬大量性建筑,在音樂院校、樂團、歌舞團體等建筑中,琴房占有很大的比重。 但是作為個人或少數人練習演奏或演唱用的房間,面積都很小。目前,一般情況下按照面積大小可以分成三類:

小型琴房(個人練習用)7——11㎡,容積20——30m³;

中型琴房(個人練習用)12——14㎡,容積35——50m³;

大型琴房(分聲部和三角鋼琴)15——30㎡,50——200m³。

按照琴房用途來分可以分為:打擊樂、銅管樂、木管樂、弦樂、彈撥樂以及聲樂和歌劇演唱用的聲樂琴房。

聲學設計中噪聲分區的要求分類,按其聲級分為三類:

高聲級琴房:演奏(唱)時的聲級>90dBA;

中等聲級琴房:演奏(唱)時的聲級在85——89dBA范圍內;

低聲級琴房:演奏(唱)時的聲級<85dBA.

 

  • 主要聲學技術指標

  琴房建筑的特點是建筑量大、每間面積小、造價低而音質要求高。因此,需要合理地選擇房間比例和室形,根據大小和用途確定最佳混響時間和混響頻率特性,并且做好噪聲控制等措施。
 

  音樂學院校內的琴房是學生練琴、教師監聽、指導用的房間。要求真實的反應演奏或演唱者的水平和便于糾正錯誤;所以音質要求較高,需要有較短的混響時間和平直的特性,均勻的聲場分布和良好的頻率響應。樂團、歌舞團、劇場和音樂廳內的琴房是為具有相當演奏水平的樂師、演員設置的,多數僅作為排練和演出前練習用,且流動性較大。所以需要有較大的面積和可調混響設施,以擴大其適應性。但音質要求不如音樂院校嚴格。
 

  琴房混響過長會降低音節和唱詞的清晰度,不宜暴露演奏或演唱時的差錯;但是美化音色和提高聲級,會使在演出時難以控制力度而失去平衡。混響過短,則使聲音明顯干澀,就會費力而加大力度,容易過早引起疲勞,同時也因增設吸聲材料(或結構)而提高造價。
 

  由于國內、外關于琴房混響時間的設計沒有確切的規定,對于不同的用途混響時間皆不相同,例如高聲級的樂器,如打擊樂、鋼管樂,則需要混響盡可能短,而弦樂和木管樂則需要混響稍長。本文采用《實用建筑聲學聲學》中混響時間推薦值作為參考。根據琴房面積不同,大、中、小三類琴房的最佳混響時間建議值如表1。

 表1  頻率最佳混響時間建議值1
 

    根據琴房的用途不同,適用于高聲級樂器或演唱的混響時間建議值如表2.

表2  琴房最佳混響時間建議值2

    注:《民用建筑隔聲設計規范》 GB50118-2010中規定,房間容積≤50m³時,空場500——1000Hz混響時間≤0.4s;房間容積>50m³時,空場500——1000Hz混響時間≤0.6s,可供參考。

根據《民用建筑隔聲設計規范》 GB50118-2010中規定,學校建筑中音樂教室、琴房允許噪聲級(A聲級,dB)值≤45dB;普通教室與各種產生噪聲的房間(產生噪聲的房間系指音樂教室、舞蹈教室、琴房、健身房)之間的隔墻、樓板的計權隔聲量和粉紅噪聲頻譜修正量有:
即琴房的隔墻、樓板空氣聲隔聲量>50dB;普通教室與各種產生噪聲的房間之間的計權標準化聲壓級差和粉紅噪聲頻譜修正量有 : 即琴房的空氣聲隔聲量≥50dB;產生噪聲房間的門計權隔聲量和粉紅噪聲頻譜修正量有 , 即琴房門的空氣聲隔聲量≥25dB;琴房、音樂教室之間的實驗室測量樓板計權規范化撞擊聲壓級 現場測量樓板計權規范化撞擊聲壓級

但是實際中,需要考慮演奏或演唱的聲級。根據信噪比要求,琴房內的背景噪聲應低于演奏或演唱時可能出現的最低聲級10dB,即測得的最低聲級減去10dB;綜合演奏或演唱不同力度、曲調等因素,再加5dB余量,即最低聲級減去15dB。在此,給出《實用建筑聲學》中不同用途琴房的允許噪聲標準,可供工程中參考。用于樂器演奏琴房的允許噪聲級如圖3,用于聲、歌演唱時的琴房允許噪聲級如圖4.

表3 用于樂器演奏用琴房的允許噪聲級

表4 用于聲、歌演唱時的琴房允許噪聲級

 

四、聲學設計

 

  根據琴房的特點,合理控制混響時間,避免不利反射聲十分重要。因此,在設計時需要合理地選擇房間比例和室形。有條件選擇琴房用地時,還應避免交通噪聲干擾,遠離交通要道,并且遠離電梯、樓梯間等;遠離居民區,避免干擾周圍居民。在配置琴房位置時還可以根據聲級大小進行分區設計。
 

  相比之下,不規則室形較好,其次是梯形和扇形,矩形最差;因此在琴房體形設計時應選用不規則形狀,并且相對的墻面應該不平行,避免產生顫動回聲。但在在琴房樓的設計中,無論哪種室形,在房角處聲級都會較高,所以選用不規則室形應切除其銳角,以使聲場盡量均勻。
 

  在已選定體形的設計中,為保證混響時間達到合理,避免房間內產生顫動回聲、聲聚焦等缺陷,使聲場盡量均勻。設計琴房時還必須對地板、墻和天花進行吸聲或隔聲處理,合理布置吸聲材料、結構和隔聲結構。具體處理措施有以下幾個方面:


1、墻和窗 

    內墻面:相對的墻面盡量保持不平行,并合理的在墻面布置吸聲材料,使室內混響時間盡量達到最佳值,在琴房內設置吸聲材料(或結構)可以改善聲場不均勻的狀況和降低頻率不均勻度值,避免聲缺陷。如果由于某種原因,室形無法選擇時,可在控制混響時間允許的條件下,增加吸聲材料,加強聲吸收,對于低音樂器和演唱用的琴房甚至可把混響時間低于最佳值,而用強吸聲的方法改善室內低頻響應更為重要。

     隔墻:為了避免各琴房之間相互干擾或琴房與其他產生噪聲房間相互干擾,琴房墻體需要隔聲,基本上采用一磚墻的隔墻,隔聲量即可達到要求。

     外墻和窗:琴房外墻的隔聲,主要取決于外墻窗的隔聲性能。琴房窗具有采光和通風的功能,琴房窗的隔聲是琴房噪聲控制中最薄弱的環節。對外墻窗的處理有以下幾種方法:

①琴房采用鋸齒形平面,或在外墻切角處開窗,以此提高毗鄰窗間的隔聲量。雖然在低頻幾乎無作用,卻在中、高頻約有3——7dB的改善量。

②把高聲級的琴房(如打擊樂、銅管樂等)隔離在一個區域內,局部采用空調,并把中等聲級和低聲級琴房也進行配置。

③在其后嚴寒地區,開窗時間正值假期間,采用隔聲量較大的隔聲窗即可。

2、門   琴房的門主要阻擋室內外聲音的干擾,在較低聲級琴房內采用兩層或三層夾板內天礦棉、玻璃棉隔聲門即可;但高聲級琴房內必須采用雙層隔聲門。  

3、天花  安裝AGG吸聲材料,控制混響時間,避免產生垂直方向的聲缺陷。

4、樓板  琴房內在使用鋼琴和打擊樂器時,會產生撞擊聲,需要對樓板做撞擊隔聲處理。(在底層的琴房在樂器下加橡膠墊或地毯即可)

5、常用于吸聲降噪的材料有:聚砂吸聲板、AGG無縫吸聲板、AGG透聲涂層、強化玻纖吸聲板,復合吸聲軟包等;常用于隔聲的材料為石膏板、硅鈣板、阻尼復合隔聲板,通過合理的構造進行隔聲。

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