清华大学礼堂
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清华大礼堂建筑及其声学问题的求解 ---建筑声学在中国的奠基，源自清华大礼堂
来源：百度百科
清华大礼堂由美国建筑师亨利·墨菲设计，位于清华大学中部，与二校门隔大草坪相望，始建于1917年9月，1920年3月落成，与图书馆、科学馆、体育馆一起构成清华早期的“四大建筑”。大礼堂融合希腊式与罗马式建筑风格，1920年建成时建筑面积1840平方米，体积12350立方米，坐席900多个，是当时中国大学中最大的礼堂兼讲堂。由于没有进行建筑声学设计，建成伊始存在演说时听闻不清晰的声学问题。
建筑简介
清华大礼堂仿自美国弗吉尼亚大学的图书馆，是一座罗马式和希腊式的混合古典柱廊式建筑，设计者是美国茂旦洋行的建筑师墨菲（H. K. Murphy）和达纳（R. H. Dana），以美国19世纪典型的大学校园布局为蓝图，规划了早期的清华校园。
大礼堂位于大草坪的正北端，大礼堂平面呈正十字形，南端为门厅，北端为舞台。礼堂采用古城堡风格的大圆顶，属古罗马的拜占庭风格，四周各堆砌了一块巨大的三角顶楣，十字形的坡顶与最高处的铜面穹顶相辉映。门前有四根汉白玉爱奥尼柱。石柱约两丈多高，约两人合抱，柱上纵向凹槽若干条，各凹槽的交接棱角上设计了一部分圆面，涡券式柱头形似羊角，整体柱型设计规范而细腻，充满生气，属古希腊的爱奥尼风格。礼堂有三个圆拱形刻有富丽精致浮雕的大铜门嵌在汉白玉的门套之中，白色的门廊和红色的砖墙形成鲜明的对比，门上部的圆拱中有粗细相间的十几根钢条拼接出的图案，在礼堂整个朴素端庄之中又添了一分生动活泼，每个正门上方有一个大型窗户。
早期的清华大礼堂里高悬着两块匾额：一块“寿与国同”，一块“人文日新”匾额。
“寿与国同”是指清华成立的1911年刚刚建立的民国，然而民国命运多舛，在1949年后，大礼堂的“寿与国同”因时过境迁拆下另存了。“人文日新”的匾额悬挂至今，每次礼堂整修时都会重新油漆这个匾额，常被人用以称颂清华初创时期对人文的重视高于技术的那个年代，并用以鼓励全校学生提高人文社科修养。
1990年代，时任国务院总理的清华学长朱镕基回校做形势报告就在清华大礼堂，当时与陪同的清华校党委书记贺美英回忆1940年代的往事时语带双关地说道：当时我们觉得这个礼堂很大，现在觉得不够大了……。
2001年，清华大礼堂作为“清华大学早期建筑”的一部分被列为全国重点文物保护单位，序号5-476。
清华大礼堂声学问题的求解历史
清华大学在百年校庆之前，曾前后数次试图解决大礼堂的声学问题，或未能切中问题本质，或因经济技术条件限制未能实施，大礼堂的声学问题一直未能彻底解决。但因此开启了近代建筑声学在中国奠基的历程，清华大礼堂听音问题的校正成为开创中国近代建筑声学研究的源头，在这一过程中，我们也可以看到由一个现实问题引申为科学研究进而确定一门学科的理工融通的清华大学学术品格。
1、地板抬高方案
1924年，清华学校委派自然科学部教师海宴士等三人研讨解决大礼堂声学问题。作为一名清华学校高等科的数学教师，海宴士通过一般性观察和经验性分析，认为礼堂内部四壁直角太尖，致使声音不易传达，由此初步提出应对方案：或“将橡皮地板提高，钝其角度”；或“用布幕挂礼堂天花板作圆形，则角度可以加多”。海宴士等人得出的仅是极粗略的方案，并没能切中建筑声学问题的实质。
2、首次运用建筑声学理论提出解决方法
1926年，叶企孙教授领导创建之初的物理学系同仁以及实验辅助人员组成研究小组，对国外建筑声学的最新进展进行全面学习，掌握了通常情况下塞宾公式的意义，初步认识到大空间结构、发声特点、声场分布、温度等因素对混响时间的影响。同时，叶企孙小组创造性的研究了塞宾公式未考虑在内的室内温度变化对混响时间的影响，并完成了着中国衣服者吸音能力的测定，为当时中国建筑声学提供了重要的基础参数。
叶企孙小组运用新的建筑声学理论，分析出导致大礼堂听音困难的原因：拱顶造型的空间体型缺陷、石灰砖材质的内墙吸音材料过少直接造成混响时间过长。提出清华大礼堂最适宜的混响时间为1.75秒，并计算得出还需补充吸音能力470平方米（开的窗），圆拱顶、四弧面、四墙壁为铺设吸声材料的主要位置的结论。
应该说，叶企孙小组已从理论上准确的找出了清华大礼堂存在声学问题的原因，并提出了解决建筑声学问题的方法。虽然叶企孙小组提出的解决方法未能实施，但他们的理论研究，使建筑声学研究和实践由清华大学进入了更广泛的科学共同体视野，为中国近代建筑声学的起步奠定了基础。
3、清华大学建校90周年的声学改造
2001年清华大学90周年校庆前，清华大学组织相关专家对大礼堂进行过简单的声学改造，当时学校确定的原则是不动大礼堂的建筑与装饰，因此仅在墙面开窗位置更换了原来的窗帘，新加的窗帘比原来窗帘厚度大，重量重，吸声系数更高。同时增补了原扩声系统的扬声器数量，使观众席扩声声场更为均匀。
这次改造，在一定程度上改善了大礼堂室内声学效果，但并没有从根本上解决建筑声学混响时间过长的问题。
中国建筑声学因何奠基于清华大学
赛宾开创的近代建筑声学
1895年，新建成的哈佛大学弗格艺术博物馆（FoggArt Museum），讲演厅却因无法听闻的音响效果而不能使用，哈佛大学校长埃利奥特（Charles W. Eliot，1834—1926年）向物理学系求助，27岁的助教W.C.赛宾(Wallace Clement Sabine，1868—1919年)受命，试图从科学中为这个多年悬而未决的问题找到一个合乎逻辑的、可定量的答案。
塞宾与两位实验室助理通过研究和测试得出：
当声源停止发声后，室内声场逐渐减弱至听不到所延续的时间，即混响时间，是衡量室内音质的重要参量；混响时间与房间体积成正比，与房间界面及家具对声音的总吸收量成反比，即著名的塞宾混响公式：
T=0.163V/A
（其中T为混响时间，单位秒；V为体积，单位立方米；A为总吸声量，单位平方米。）
此外，赛宾还测得一些普通建筑材料的吸声系数，得知地毯、帘幕、座垫以及类似材质具有缩短混响时间的功能。通过在后墙上部和穹顶凹陷处安装毛毡的补救措施，弗格讲演厅最终获得了良好的声学效果。
塞宾公式作为近代建筑声学创立的标志，成为人们处理建筑声学非常有效、实用而简明的指导理论。特别是“混响时间”概念，具有明确的物理意义和可测得数据，为建筑声学设计和音质评价提供了规范的技术参量。
建筑声学在中国的奠基，源自清华大礼堂
近代建筑声学在中国的奠基，源自清华大礼堂听音问题校正，叶企孙创建的清华物理学系开创了建筑声学在中国的实验和研究。同时，叶企孙敏锐地意识地建筑声学学科之于中国科学体系建构和国家社会需求的战略意义，通过清华大学留美公费生制度，中国科学家在国际建筑声学前沿取得了理论创新，培养出20世纪50年代引领中国声学事业迅速崛起的科学家马大猷。
客观上，美国建筑师墨菲设计的清华大礼堂，在埋下听音困难隐患的同时，也埋下化解隐患的需求，尽快运用建筑声学理论求解现实难题成为必然，清华大礼堂作为研究对象开启了中国建筑声学研究。当然，求解清华大礼堂听音困难可以就事论事地完成，但是此后十余年中，叶企孙仍然为确立中国建筑声学事业奠基，作为构建中国科技发展蓝图的一部分。
叶企孙、马大猷作为近代建筑声学在中国的奠基者，以他们为中心的中国早期建筑声学研究群体，怀着“科学救国”的共同价值取向，从国家战略和“学术独立”的高度谋划科学发展。1936年，叶企孙拟定清华大学第四批留美公费生专业，在物理学门中注重电音学方向作为培养建筑声学人才的路径。按在国内制定的研究计划，马大猷第一年习建筑声学，第二年加习超声波、信号测量等问题，延长期进入电音仪器工厂取得实际经验。 这就使专精研究建基于宽厚的科学基础之上，发挥学科关联与辐射带动的作用。马大猷回国后，或从事电机学研究，或创办北京大学工学院，或在建筑声学、超声学、噪声、非线性声学研究方面广有建树，与他深厚的理科基础和前瞻性的科学洞察力是分不开的。
清华大学建校一百周年时的改造
改造项目立项
2009年，在清华大学建筑学院院长朱文一老师推动下，清华大礼堂修缮工程经清华大学批准正式立项，将大礼堂定位为“学生活动的观演空间为主的多动能礼堂”，在保留原大礼堂建筑风貌的基础上，将大礼堂建筑进行全面修缮，完善功能、加固结构、改善建筑声学效果和增加舞台工艺功能。清华大学由朱文一老师带领清华大学各专业专家组成设计团队，其中由北京清华同衡规划设计研究院有限公司建筑声学与室内设计研究所石慧斌老师负责大礼堂的建筑声学设计，建筑声学设计在项目过程中得到了朱文一老师充分的重视和全力支持。
改造概况
改造功能定位：礼堂，含演出、会议、电影等多种功能
座位数量：1011个
修缮竣工时间：2011年4月
修缮完成后的使用情况
2011年4月清华大礼堂修缮后可容纳观众1011人，其中池座面积583平方米，可容纳观众642人，楼座面积317平方米，可容纳观众346人，舞台面积162平方米。
修缮完成后，大礼堂语言清晰度、声场均匀度均有提高，消除了声聚焦、颤动回声等声缺陷，混响时间从3.9秒降到了1.3秒。修缮工作将原来缺失的舞台工艺进行了完善，已能满足学校学生活动场所的基本使用要求。竣工后大礼堂举办过音乐会、会议、话剧、电影、舞蹈、婚礼等各种活动，其中包括2012年9月温家宝总理的演讲，大礼堂建筑声学改造满足了“学生活动的观演空间为主的多动能礼堂”的要求，声学效果得到了清华大学的肯定。
从海宴士到叶企孙，再到朱文一、石慧斌，清华大学大礼堂承载了清华人几代人的不懈努力，承载了中国建筑声学九十多年的发展历史，清华大礼堂的声学改造也可以称为是对中国建筑声学史的回顾和总结。这次百年校庆对大礼堂的成功修缮，重新赋予了清华大礼堂新的生命，解决了大礼堂由来已久的声学问题，探索了文物建筑声学改造的过程与方法，同时也是对清华大学建筑声学前辈“知行合一”、“自主创新”学术精神的传承与发扬。OK💝
