Строительство концертных залов

Концертные залы проектируются индивидуально. Базой при их проектировании служат общие требования к общественным зданиям, сформулированные в СНиП, а также результаты обобщения опыта проектирования концертных залов и исследований в области акустики закрытых помещений и в особенности концертных залов. Проектирование и строительство концертных залов весьма актуально в связи с тем, что реальная обеспеченность ими едва превышает 20 % градостроительной нормы.

Концертные залы размещают в центральных районах городов, формируя часто перед зданием специальную площадь, либо в ансамбле с другими зрелищными и культурными зданиями центра города.

Здания концертных залов классифицируются по назначению зала (для симфонической, камерной или другой музыки) и его акустическому благоустройству. Различают залы с естественной акустикой; естественной, совмещенной с системой звукоусиления; с воспроизведением звучания с помощью звуковоспроизводящей аппаратуры. Акустический режим оказывает влияние на вместимость зала: при естественной акустике она составляет 2,5-3 тыс. чел., смешанной - до 4,5 тыс., звуковоспроизводящей - до 10-15 тыс. Наиболее целесообразно проектирование многозальных зданий со специализацией залов по виду исполняемой в них музыки (таков, например,Гевандхаус в Лейпциге). Только при невозможности строительства многозального здания со специализированными залами его проектируют с одним залом многожанрового назначения. В этом случае обеспечить удовлетворительное звучание музыки каждого из жанров только архитектурно-строительными средствами без взаимодействия с электроакустическими мероприятиями невозможно.

Особенность объемно-планировочного решения зданий с концертными залами по сравнению со зданиями кинотеатров состоит в увеличенных объемах зала и помещений для зрителей (помимо фойе, санузлов - кулуары и гардеробы), а также в наличии помещений для артистов - репетиционные, артистические, санузлы. Однако ядро композиции, наиболее важное в функциональном и конструктивном отношении, составляет концертный зал (залы). В связи со скоплением большого числа слушателей несущие конструкции залов проектируют несгораемыми I и II степени огнестойкости. Применение трудносгораемых материалов допускается только для акустических облицовок и обшивок стен и потолков при креплении их к несгораемому каркасу. В зависимости от объема помещения необходимое время эвакуации зала составляет 2—3 мин.

Ответственная задача - создание требуемого в концертном зале акустического режима. Принципы акустического проектирования концертного зала рассмотрены на примере наиболее крупного из специализированных залов - зала с естественной акустикой для симфонической музыки. Исходные геометрические параметры для проектирования следующие: высота зала не менее 9 м, ширина - 16-22 м, глубина - не менее 30 м. Максимальная вместимость таких залов - 2,5-3,0 тыс. чел. при предельном удалении от эстрады 42-45 м. Минимальное удаление от оркестра для целостного восприятия звучания инструментов 6,5 м. Размеры эстрады должны составлять не менее 200 м 2 (10X20 м), горизонтальный угол зрения зрителя первого ряда к эстраде - не более 120°, вертикальный к плоскости эстрады - 30°.

Основные акустические требования к проектированию такого зала заключаются в обеспечении требуемого времени реверберации и диффузности звукового поля должной интенсивности. Реверберация — процесс постепенного затухания звука после окончания звучания его источника - возникает только в закрытых помещениях за счет отражения идущих от источника звуковых волн ограждающими конструкциями. Критерием служит стандартное время реверберации — период снижения плотности звуковой энергии в 10⁶ раз или уменьшение уровня звукового давления на 60 дБ.

Время реверберации в концертных залах и оперных театрах должно составлять до 1,8-1,9 с, способствуя обогащению звучания источника (эффект правой педали фортепиано). Чтобы достичь такого большого времени реверберации, объем помещений концертных залов проектируют существенно большим, чем кинотеатров (до 8-8,5 м3/ /чел). В таких больших залах увеличивается длина свободного пробега звуковой волны, число ее отражений становится меньше, замедляется процесс затухания звука, повышается гулкость зала. Физическое содержание критерия хорошо корреспондируется с субъективными ощущениями слушателя. В концертных залах полезные первые отражения, необходимые для обеспечения требуемой интенсивности звука, возникают уже при отдалении от источника на 8 м.

Для оценки интенсивности и диффузности звукового поля прибегают к помощи двух дополнительных критериев: отношению плотности диффузной звуковой энергии к плотности прямой энергии источника и разности во времени прихода к слушателю первого отражения и прямого звука источника.

Оптимальное значение имеет разность в 0,02-0,03 с, при которой происходит обогащающее прямой звук его слияние с отраженным. Исходя из скорости распространения звука в воздухе легко представить, что эта разность во времени отвечает разнице длин пробега отраженной и прямой волн в 7-10 м.

При разности во времени в 0,05 с и более (L=17 м) прямой звук и отраженный воспринимаются раздельно - возникает эхо. Оно может появиться в очень больших помещениях или в залах с параллельными стенами, которые отделаны материалами с малым звукопоглощением, например полированными плитами естественного камня (эффект «порхающего эха»).

Для проверки возможности возникновения эха, а также для оценки диффузности звукового поля (особенно в помещениях с криволинейными и ребристыми поверхностями) при проектировании проводят геометрический анализ основных проекций зала путем построения «лучевых эскизов» прямых звуковых волн и их первых отражений (рис. 80).

Рис. 80. Лучевые эскизы помещений различных геометрических форм: а, б- фиксирование отраженных звуковых волн при малых радиусах кривизны сводчатого покрытия; в - отсутствие фокусирования при больших радиусах; г - лучевой эскиз при плоском покрытии; д-ж - изменение распределении отраженных звуковых волн при различных формах зала (продольный разрез): и, к - то же, при различных формах потолка: л - в плане зала

Анализ лучевых эскизов позволяет установить следующее:

• интенсивный равномерный поток первых отражений дает возможность создать наклонный подвесной потолок над эстрадой; такой потолок выполняет функции звукоотражателя наклонной или выпуклой формы с массой конструкции не менее 50 кг/м2 и высотой подвески до 10 м;
• примыкание потолка к задней стене зала под прямым углом увеличивает свободный пробег волны и удлиняет путь обратного отражения к источнику, вызывая нежелательное запаздывание отраженного звука; такой недостаток может быть устранен устройством скоса потолка или наклона самой стены; эта мера одновременно улучшает акустический режим в глубине зала, так как туда направляется равномерный поток отражений от скошенной части потолка;
• устройство сводчатых и купольных поверхностей покрытия с радиусом кривизны, соизмеримым с высотой зала, а также применение круглой в плане формы зала вызывает неравномерность распределения отраженной звуковой энергии за счет ее фокусирования (концентрации) в отдельных точках зала, расположенных в местах пересечения отраженных звуковых волн; использование сводчатых форм покрытий возможно в случаях, когда их радиус кривизны превышает вдвое высоту зала;
• применение потолка со сложным профилем (ломаным или из выпуклых фрагментов) способствует диффузности звукового поля, в то время как ребристые формы нарушают диффузность из-за возникновения «акустической тени» за ребрами.

В связи с тем что в специализированных залах филармоний, рассчитанных на восприятие естественного звучания музыкальных инструментов, обеспечение требуемых акустических качеств по времени реверберации, интенсивности и диффузности звукового поля должно достигаться архитектурно-строительными средствами (формой зала и его отделкой), приведенный выше анализ позволяет сформулировать следующие принципы объемно-планировочного решения концертного зала:

• в проекте должно быть соблюдено соответствие объема зала мощности источника звука;
• форма зала должна способствовать диффузности звукового поля, для чего целесообразно предусматривать пространственное слияние эстрады и зала за счет преимущественного размещения основной массы слушателей амфитеатром. При проектировании балкона его профиль и габариты не должны вызывать образования «акустической тени» в под-балконном пространстве;
• соотношение размеров зала по длине и ширине не должно превышать 2:1, поскольку при больших соотношениях возрастает неравномерность звукового поля;
• основные ограждающие поверхности не должны быть параллельны. Чтобы избежать возникновения порхающего эха, достаточно нарушить параллельность стен на 5-6°. Если непараллельность стен оказывается неприемлемой по архитектурным соображениям, порхающее эхо может быть устранено их звукопоглощающей облицовкой;  непараллельность потолка и пола обычно бывает обеспечена за счет подъема зрительских мест;
• над эстрадой следует предусматривать установку наклоненных в сторону зала звукоотражающих щитов или фрагментов подвесного потолка, причем угол их наклона (настройка) может меняться в соответствии с характером исполняемой музыки;
• в связи с тем, что наиболее удаленные от эстрады торцовая стена зала и примыкающие к ней участки стен и потолка дают наименее благоприятные запаздывающие отражения, нужно отделывать их поверхности звукопоглощающими материалами;
• форма потолка избирается, как правило, не плоской: в эстрадной зоне ей придает скос звукоотражающий щит, а в торцовой — наклон к торцовой стене; заключенная между этими участками поверхность потолка должна иметь многогранную или выпуклую форму, способствующую рассеянию отраженных волн.

Для выполненного по этим рекомендациям объемно-планировочного решения зала должна быть проведена расчетная проверка времени реверберации и при отклонении полученных значений от заданных скорректированы соотношения размеров поверхностей или материалов звукопоглощающих и звукоотражающих отделок и устройств.

На рис. 81 представлены примеры наиболее известных из числа построенных в последние десятилетия концертных залов в разных странах мира. На их объемно-планировочных решениях легко проследить влияние вышеприведенных принципов. Особенно характерны в этом отношении примеры залов в Штутгарте и Ташкенте.

Первый в целях веерного рассеивания отражений получил специфичную несимметричную форму плана с выпуклой примыкающей к эстраде стеной. Второй (многоцелевой зал Дворца искусств) имеет цилиндрическую форму зала, акустические качества которой скорректированы членением общей вогнутой цилиндрической поверхности стен на узкие выпуклые фрагменты цилиндрических поверхностей. Рис. 81. Примеры объемно-планировочных решений концертных залов: а - киноконцертный зал в Ташкенте; б - Лидер-халле в Штутгарте (Германия); в- симфонический и камерный залы музыкального центра Клейн-хаус в Буффало (США)