打开文本图片集

摘要：大剧院作为大国大城软实力的体现与象征，在新中产阶级日常文化生活中的作用日益突出。本文通过对案例中舞台机械工艺设计的介绍与分析，为舞台空间设计的前期研究和合理决策提供实践依据与应对策略，并结合工程受限条件提出了优化改进的方向性建议。

关键词：大剧院；剧场建筑；供配电；舞台机械；升降乐池；防火幕；

0 引言

进入新世纪的第三个十年，随着物质生活水平的不断提高，迅速涌现的新生中产阶级对精神文化和休闲娱乐的消费需求掀起了热潮。剧场作为公共建筑中观演建筑的重要类型，是歌舞剧、话剧、戏曲以及典礼、音乐会、电影放映等文化娱乐活动的最重要空间载体，对大城市居民的文化生活发挥着举足轻重的作用，也是国际文化交流互鉴的重要平台与世界文明对话的高地，更是国家与城市软实力不可或缺的组成部分。多数情况下，剧场建筑还作为大型城市的建筑标杆和艺术精品，既是当地文化艺术和科学技术的标志，也是多产业融合的旅游热点。

本项目位于某非洲大国首都的核心地段，与人民宫隔路相望，包含2000座的大剧院和800座的小剧院。本项目的建筑设计灵感来源于非洲鼓，同时有机融合了中国和非洲的文化与艺术理念，其核心建筑的外观呈鼓型，外立面全部采用富有当地特色的“回”字纹镂空花格方砖，整体附以浅驼色的仿石涂料，建成后将成为整个非洲大陆文化旅游的新地标和中非友好的亮丽名片。

1 项目概况

本工程主体由大剧院、小剧院及附属的3层办公内庭院拼合组成，整体建筑高度为33.2m，屋架最高控制点为34.4m。建筑正立面东西长达153m，南北宽为105m，中部鼓形建筑的半径为48m，总建筑面积约为1.83万㎡。

其中，大剧院的布局为镜框式舞台与钟形观众厅；舞台区域呈“品”字形布局，包括主舞台、左右侧台与后舞台；观众厅设有两层座席，共计2000座（含200个可变座席）。小剧院的布局为镜框式舞台与矩形观众厅；舞台部分为矩形布局，包括主舞台与左右小侧台；观众厅设仅一层座席，共计800座。

本项目以中国设计标准和施工规范为主，结合当地的强制性标准、设计规范和文化习俗，兼顾当地常用做法和使用习惯。工程总承包企业以项目管理企业提供的施工图为指导，自行组织详图深化及施工。

2 供配电系统设计

2.1 市政电力现状

当地电力以水力发电为主，全国火电站的发电总量占比不到5%，进口电力的占比约为7%，2018年全国人均用电量仅为120千瓦时/年（同时期的中国为4956千瓦时/年，其中生活用电为701千瓦时/年）。由于近年来的电力需求快速增长，导致电力供应的缺口日渐巨大，经常造成大范围的停电事故。即便是项目所在地的首都核心区，临时跳闸与拉闸限电也是常有之事。

2.2 功能等级要求

根据《剧场建筑设计规范》JGJ57-2016的相关规定，本项目内的大剧院属于特大型剧场，小剧院属于小型剧场。结合当地运营的文化需求、使用性质和观演技术要求，大剧院明确为多用途的甲等剧场，小剧院明确为多用途的乙等剧场。

2.3 供配电系统架构

本工程安装设备的计算总容量为3332kW，其中应急及备用负荷的总容量为1682kW。电源据此选定由两台20/0.4kV、1250 kVA变压器和一台常用功率为1000kW的低压柴油发电机组（自备供油时间不小于8小时）构成，分别从不同的市政高压变电站引来的2路市电同时使用、互为备用。

鉴于变配电室需要深入负荷中心，而作为重大噪声源的柴油发电机必须尽量远离剧院，综合权衡之下导致二者的距离间隔多达70m以上。此外，考虑到一级用电负荷居多，本着减少柴油发电机房的电缆配出线与馈电柜数量，同时节省后勤走道上方的桥架敷设空间，更有效地控制投资造价，在设计方案上将柴发机组的配出线路选取为一根独立的大规格母线槽，与T1变压器的总出线断路器直接并联切换后接入低压铜母排，构成“2进线1柴发1母联”的电源系统构架。下图1为本项目的供配电系统架构简图。

本项目特别选用施耐德万高公司的ATMT自动电源转换系统，具有集成化、智能化的特点和强大的环境适应能力及屏蔽抗干扰能力，内部预制的模块化插接式二次接线极大地减少了故障点，方便现场的安装接线及日常维护，可确保电力供应的连续性、安全性、稳定性。

3 大剧院舞台机械的工艺设计

大剧院位于主体建筑的南侧，舞台台口为18m×12m，假台口为14m×8m。舞台工艺设计和设备配置充分考虑到了表演的多样性与独特性，舞台机械布置可灵活多变，能够满足大型场景道具的快速切换需求。

3.1台上机械工艺设备的设计

主舞台的建筑净高为30m，栅顶的内装净高为26.7m，采用满铺式钢质葡萄架。台上设备的配置按“景区”考虑，全部机械设备均安装于栅顶上方，各吊杆分别通过6副滑轮组和钢丝绳连接。下列表1为大剧院主舞台的栅顶设备参数表。

防火幕作为安全防火专用的分隔门，采用8mm厚Q235B钢板+A级防火岩棉的三明治构造。幕体尺寸为19m×12.5m×0.2m、总重量约为15.5t，幕体面向舞台侧及两侧面均刷防火涂料2次，耐火极限不小于90分钟，其它表面喷刷2遍面漆。

现场安装时需据实调整配重块的数量，使得幕体的重量多于配重块300㎏左右。防火幕在紧急情况下，能在启动的45s内依靠重力下降到近台面处；在距台面2.5m时开始阻尼下降；到接近台面0.5m时会再次减半减速，可有效避免伤人及冲击台面。

此外，在防火幕上部的舞台侧设置了防护冷却水幕系统，按火灾延续时间3小时考虑，选用缝隙式水幕喷头，喷水强度为1.0L/sm。主舞台与侧舞台、主舞台与后舞台之间均设置防火分隔水幕，按火灾延续时间为1小时考虑，选用开式洒水喷头，喷水强度为2.0L/sm。

在所有的37道天幕吊杆中，除前后两组前檐幕、会标幕外，余下的纱幕、天幕、檐幕被分成5组，前4组各6道，最后一组7道，组内吊杆的间距均为350mm。5道横向灯光吊杆分别作为上述天幕吊杆的分界线，间距统一控制为3.25m。

3.2 台下机械工艺设备的设计

台唇处升降乐池的深度为4.3m，升降台体的面积约为73㎡。下列表2为大剧院的升降乐池设备参数表。

乐池台体通过2+4组两级联轴器与销齿举升链实现平稳升降，可灵活实现观众席、乐池和舞台之间的切换，并可满足乐队演奏时的转换需要。升降台的防剪压边缘安全开关摒弃了机械杠杆式，选用安全可靠性更高的接触式开关。此外，升降台除在控制室的主操作台进行控制外，还在舞台总监督台处设置就地操作盘，盘上配有钥匙电源开关、安全联锁、运行指示、紧急停车按钮等。

乐池正上方的4套单点吊机安装在标高为17.6m的声桥侧上方，距台口线外侧3.25m，水平间距设定为5.0m。各电机均配置独立的驱动装置和传动装置，可在许可范围内进行任意的调速控制，也可实现4个吊点作同步运行。

4 小剧院舞台机械的工艺设计

小剧院位于主体建筑的西侧，舞台台口为11.8m×6.5m，另设有宽度为3.1m的小台唇。主舞台的建筑净高为14m，栅顶的内装净高为11.6m，采用满铺式钢质葡萄架。全部机械设备均安装于栅顶上方，吊杆分别通过5副滑轮组和钢丝绳连接。下列表3为小剧院主舞台的栅顶设备参数表。

表3 小剧院舞台的栅顶设备参数表

在全部的8道天幕吊杆中，除前檐幕、会标幕外，余下纱幕、天幕、檐幕与5套横向灯光的吊杆作均匀间隔布置，各间距统一控制在900mm。

其中的舞台控制系统采用人工智能化管理，人机界面友好、显示功能直观，也可随时进行人工干预，并备有完善的安全保护及应急措施。通过集中控制及台上、台下机械的有机结合使操作程序合理化，确保场景和舞台效果的完美展现与精确再现，确保操作的安全性和故障的可控性，尽量减低运营技术人员的准备工作和维护成本。

5 优化设计的建议方向

随着项目的不断推进，通过整理、分析、评估工程总承包单位的技术意见与经验教训，结合外方运营管理团队的实际维护能力与服务水平，在满足使用安全与功能实用的基础上，仍有不少进一步优化完善的空间。

（1）.鉴于当地电网的供电稳定性较差，所在国缺乏石化企业和大型海运港口，柴油供应严重依赖进口，国家的日常储运保障能力也有限。考虑到演出活动的持续性需求，柴发机房配套备用油箱的容积应适当增大，可按两天连续安排4场活动计取16小时。

（2）.变配电室设于地上一层贴邻建筑外墙，配置多扇1.8m的高位窗。当地气温多为18~32℃，年平均气温为26.5℃，室内历史最高温度的36℃低于40℃。无需设置空调，仅需装设机械排风装置，并利用门窗作自然补风，换气次数可按15次/h，高于30℃能自动启动排风风机。

（3）.考虑到当地的配套维护能力严重不足，室内的变配电室和柴发机房均不采用七氟丙烷气体灭火系统，可选用干粉磷酸铵盐推车式灭火器。

（4）.虽然耳房的建筑空间比较紧张，但舞台设备的电气控制柜不宜直接安装在顶层，配套的逼仄钢爬梯不利于操作人员的日常通行，也不利于维修过程中的设备搬运。实际安装时可考虑与耳光室合用。

（5）.鉴于剧场的层高较大，耳房中的储藏室、备品室等被挤占在楼上，而且外方管理人员的体格略宽，日常通行使用爬梯存在不小的安全隐患，可优先设置较小尺寸的电梯，或敞开式平台。

6 结语

舞台机械作为剧场建筑设计的决定性前提，必须杜绝在不了解工艺需求的前提下，先闷头做完建筑设计，再添置舞台机械的粗放型组织方式。笔者借助此工程实例的分析和探讨，明确了剧场建筑舞台机械工艺设计的关注要点和显性化价值，以作设计界同仁担负类似项目的参考。

参考文献：

[1].顾蓉蓉，三大剧院电气设计实例介绍与分析，建筑电气，2018-37（05）

[2].陈校，观演建筑电气设计要点，智能建筑电气技术，2017-11（04）

[3].高磊，浅谈剧院电气设计和舞台工艺的对接问题，智能建筑电气技术，2013-7（01）