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琴房的声学设计

 

  • 设计依据

《民用建筑隔声设计规范》 GB50118-2010
 

  • 琴房介绍

琴房是乐器演奏、声歌演唱用的个人(或声部)练习小室,也称乐室和演唱室。琴房属大量性建筑,在音乐院校、乐团、歌舞团体等建筑中,琴房占有很大的比重。 但是作为个人或少数人练习演奏或演唱用的房间,面积都很小。目前,一般情况下按照面积大小可以分成三类:

小型琴房(个人练习用)7——11㎡,容积20——30m³;

中型琴房(个人练习用)12——14㎡,容积35——50m³;

大型琴房(分声部和三角钢琴)15——30㎡,50——200m³。

按照琴房用途来分可以分为:打击乐、铜管乐、木管乐、弦乐、弹拨乐以及声乐和歌剧演唱用的声乐琴房。

声学设计中噪声分区的要求分类,按其声级分为三类:

高声级琴房:演奏(唱)时的声级>90dBA;

中等声级琴房:演奏(唱)时的声级在85——89dBA范围内;

低声级琴房:演奏(唱)时的声级<85dBA。

 

  • 主要声学技术指标

  琴房建筑的特点是建筑量大、每间面积小、造价低而音质要求高。因此,需要合理地选择房间比例和室形,根据大小和用途确定最佳混响时间和混响频率特性,并且做好噪声控制等措施。
 

  音乐学院校内的琴房是学生练琴、教师监听、指导用的房间。要求真实的反应演奏或演唱者的水平和便于纠正错误;所以音质要求较高,需要有较短的混响时间和平直的特性,均匀的声场分布和良好的频率响应。乐团、歌舞团、剧场和音乐厅内的琴房是为具有相当演奏水平的乐师、演员设置的,多数仅作为排练和演出前练习用,且流动性较大。所以需要有较大的面积和可调混响设施,以扩大其适应性。但音质要求不如音乐院校严格。
 

  琴房混响过长会降低音节和唱词的清晰度,不宜暴露演奏或演唱时的差错;但是美化音色和提高声级,会使在演出时难以控制力度而失去平衡。混响过短,则使声音明显干涩,就会费力而加大力度,容易过早引起疲劳,同时也因增设吸声材料(或结构)而提高造价。
 

  由于国内、外关于琴房混响时间的设计没有确切的规定,对于不同的用途混响时间皆不相同,例如高声级的乐器,如打击乐、钢管乐,则需要混响尽可能短,而弦乐和木管乐则需要混响稍长。本文采用《实用建筑声学声学》中混响时间推荐值作为参考。根据琴房面积不同,大、中、小三类琴房的最佳混响时间建议值如表1。

 表1  频率最佳混响时间建议值1
 

    根据琴房的用途不同,适用于高声级乐器或演唱的混响时间建议值如表2。

表2  琴房最佳混响时间建议值2

    注:《民用建筑隔声设计规范》 GB50118-2010中规定,房间容积≤50m³时,空场500——1000Hz混响时间≤0.4s;房间容积>50m³时,空场500——1000Hz混响时间≤0.6s,可供参考。

根据《民用建筑隔声设计规范》 GB50118-2010中规定,学校建筑中音乐教室、琴房允许噪声级(A声级,dB)值≤45dB;普通教室与各种产生噪声的房间(产生噪声的房间系指音乐教室、舞蹈教室、琴房、健身房)之间的隔墙、楼板的计权隔声量和粉红噪声频谱修正量有:
即琴房的隔墙、楼板空气声隔声量>50dB;普通教室与各种产生噪声的房间之间的计权标准化声压级差和粉红噪声频谱修正量有 : 即琴房的空气声隔声量≥50dB;产生噪声房间的门计权隔声量和粉红噪声频谱修正量有 , 即琴房门的空气声隔声量≥25dB;琴房、音乐教室之间的实验室测量楼板计权规范化撞击声压级 现场测量楼板计权规范化撞击声压级

但是实际中,需要考虑演奏或演唱的声级。根据信噪比要求,琴房内的背景噪声应低于演奏或演唱时可能出现的最低声级10dB,即测得的最低声级减去10dB;综合演奏或演唱不同力度、曲调等因素,再加5dB余量,即最低声级减去15dB。在此,给出《实用建筑声学》中不同用途琴房的允许噪声标准,可供工程中参考。用于乐器演奏琴房的允许噪声级如图3,用于声、歌演唱时的琴房允许噪声级如图4.

表3 用于乐器演奏用琴房的允许噪声级

表4 用于声、歌演唱时的琴房允许噪声级

 

四、声学设计

 

  根据琴房的特点,合理控制混响时间,避免不利反射声十分重要。因此,在设计时需要合理地选择房间比例和室形。有条件选择琴房用地时,还应避免交通噪声干扰,远离交通要道,并且远离电梯、楼梯间等;远离居民区,避免干扰周围居民。在配置琴房位置时还可以根据声级大小进行分区设计。
 

  相比之下,不规则室形较好,其次是梯形和扇形,矩形最差;因此在琴房体形设计时应选用不规则形状,并且相对的墙面应该不平行,避免产生颤动回声。但在在琴房楼的设计中,无论哪种室形,在房角处声级都会较高,所以选用不规则室形应切除其锐角,以使声场尽量均匀。
 

  在已选定体形的设计中,为保证混响时间达到合理,避免房间内产生颤动回声、声聚焦等缺陷,使声场尽量均匀。设计琴房时还必须对地板、墙和天花进行吸声或隔声处理,合理布置吸声材料、结构和隔声结构。具体处理措施有以下几个方面:


1、墙和窗 

    内墙面:相对的墙面尽量保持不平行,并合理的在墙面布置吸声材料,使室内混响时间尽量达到最佳值,在琴房内设置吸声材料(或结构)可以改善声场不均匀的状况和降低频率不均匀度值,避免声缺陷。如果由于某种原因,室形无法选择时,可在控制混响时间允许的条件下,增加吸声材料,加强声吸收,对于低音乐器和演唱用的琴房甚至可把混响时间低于最佳值,而用强吸声的方法改善室内低频响应更为重要。

     隔墙:为了避免各琴房之间相互干扰或琴房与其他产生噪声房间相互干扰,琴房墙体需要隔声,基本上采用一砖墙的隔墙,隔声量即可达到要求。

     外墙和窗:琴房外墙的隔声,主要取决于外墙窗的隔声性能。琴房窗具有采光和通风的功能,琴房窗的隔声是琴房噪声控制中最薄弱的环节。对外墙窗的处理有以下几种方法:

①琴房采用锯齿形平面,或在外墙切角处开窗,以此提高毗邻窗间的隔声量。虽然在低频几乎无作用,却在中、高频约有3——7dB的改善量。

②把高声级的琴房(如打击乐、铜管乐等)隔离在一个区域内,局部采用空调,并把中等声级和低声级琴房也进行配置。

③在其后严寒地区,开窗时间正值假期间,采用隔声量较大的隔声窗即可。

2、门   琴房的门主要阻挡室内外声音的干扰,在较低声级琴房内采用两层或三层夹板内天矿棉、玻璃棉隔声门即可;但高声级琴房内必须采用双层隔声门。  

3、天花  安装AGG吸声材料,控制混响时间,避免产生垂直方向的声缺陷。

4、楼板  琴房内在使用钢琴和打击乐器时,会产生撞击声,需要对楼板做撞击隔声处理。(在底层的琴房在乐器下加橡胶垫或地毯即可)

5、常用于吸声降噪的材料有:聚砂吸声板、AGG无缝吸声板、AGG透声涂层、强化玻纤吸声板,复合吸声软包等;常用于隔声的材料为石膏板、硅钙板、阻尼复合隔声板,通过合理的构造进行隔声。

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