戲曲劇場雙層大轉臺的工藝特點及結構設計

宋耀軍

（浙江大豐實業股份有限公司（杭州）舞臺設計院，浙江 杭州 315400）

戲曲劇場雙層大轉臺的工藝特點及結構設計

宋耀軍

（浙江大豐實業股份有限公司（杭州）舞臺設計院，浙江 杭州 315400）

介紹適合于戲曲劇場的雙層大轉臺的工藝特點，以及為滿足這些特點所采取的結構設計。

戲曲劇場；雙層大轉臺；工藝特點；結構設計

1 戲曲表演形式與舞臺設備配置

我國戲曲藝術源遠流長，曾在一個很長的歷史時期成為演出藝術的主流形式。在演出藝術更加多樣化的今天，戲曲藝術仍是體現中華民族藝術特色的瑰寶。

隨著中國戲曲藝術的不斷發展，戲曲藝術不再局限于無布景、少道具的單純表演，恰當的布景與道具為經典藝術表現增添了許多感染力。因此，戲曲藝術對舞臺設備配置的要求越來越高。

一般來說，戲曲劇場對舞臺設備的基本要求是簡略、樸實，不求大型和豪華。上世紀末到本世紀初，國內以上演戲曲為主的劇場，對舞臺設備的配置參照了歐洲話劇劇場的配置形式，以鼓型大轉臺為主舞臺臺下主要設備，比較適合于戲曲切換場景的應用。如無錫東亭文化活動中心、石家莊河北會堂、福州福建會堂等都配置有鼓型大轉臺。當時的鼓型大轉臺直徑大多是16 m，轉臺內組合有5臺升降臺，其中3臺為11 m×2 m ，2臺為9 m×2 m ，升降行程均為＋2.5 m，垂直絲杠傳動帶平衡重結構。轉臺驅動是當時的專利產品——自壓緊摩擦驅動裝置。這種設備可120°切換場景，運行平穩、效果良好，配合升降臺的升起行程變化，使應用更加多樣化。但是，受到當時技術水平的限制，旋轉定位的誤差較大；加之體積和重量都較大（運動部分可達120 t左右），其慣性使得定位更加不準確。另外，投資額度大、運行費用高，也是逐漸較少采用的因素。后來國家大劇院戲劇場采用了鼓筒式大轉臺，其旋轉驅動方式是齒形塊鏈條驅動，組合有液壓傳動的2臺升降臺及13臺升降塊。這種鼓筒式大轉臺的性能毋庸置疑，但投資額度頗高。

2 雙層大轉臺的舞臺工藝特點

通過綜合考慮戲曲劇場演出形式的特點、總結過去工藝配置的經驗教訓，本著經濟實用、功能恰當、擴展方便的原則，策劃者設計了雙層大轉臺。

雙層大轉臺的結構方案示例如圖1所示。雙層大轉臺為上下兩層旋轉臺面，臺面直徑16 m，上層臺面設有棋盤式空格21個，每空格尺寸為2.5 m×2.5 m，空格都被活動臺板覆蓋，活動臺板可以拆卸，空格下可根據需要隨機安裝升降塊，實現升降功能。每件活動臺面中心又設1 m×1 m的特技孔，且用蓋板覆蓋，當需要特技孔時去掉蓋板可表演特技魔術。下層臺面可隨機安裝升降塊、演員升降小車，利于演員藏匿及通行。

該設備具有以下舞臺工藝特點：

（1）大臺面的旋轉可滿足戲曲劇場演出時切換場景的需要，保證主要的基本功能，臺面直徑根據劇場臺口寬度確定。近年來，由于兼顧其他演出形式的需要，戲曲劇場的臺口多設計為14 m或16 m。當臺口寬為16 m時，大轉臺直徑可設為16 m～18 m為宜；當臺口寬為14 m時，大轉臺直徑可設為15 m～16 m為宜。

（2）棋盤式空格為靈活配置升降塊留出了更大的擴展空間。根據劇情需要，棋盤式空格可以配置為升降塊，實現升降與旋轉的復合運動。

（3）采用剛性鏈、柔性齒條或大螺旋等傳動方式，升降塊的升降行程可滿足常規演出的需要。本示例升降塊可實現不少于2.6 m的降程和任意合理的升程，使用的靈活性更大。

（4）根據需要可在同排空格全部安裝同樣形式的升降塊，進行同步控制運行，能夠將臺面上的大型道具或演員同時頂升，起到條形升降臺的作用。

（5）特技孔為演出不同的特技設定了更加靈活多變的位置，根據需要可常配少量臺數的演員升降小車。

（6）活動臺板或特技孔蓋板都是在升降塊（或演員升降小車）安裝就位后由該設備頂出臺面，活動臺板上安裝走輪，蓋板可隨時移走。此時，升降設備將空洞堵塞，以免發生人員跌落危險，演出時根據需要再降。

（7）大轉臺體量結構合理，重量輕，易于控制其精確定位。由于土方機坑淺，設備結構簡單，投資費用和運行費用均可達到合理均衡，而不致浪費。

3 雙層大轉臺的結構設計

3.1 大轉臺的細化結構

為滿足上述工藝要求，對設備結構進行細化設計，如圖2所示。上層臺采用井字梁結構形成棋盤式空格，由于交叉處可適當設置立柱，故設計時在滿足承載的前提下可將井字梁的結構高度降低，經力學計算，本示例鋼結構高度不超過600 mm，使下部有充分的高度空間。井字格以外的區域為剛性架異形立柱，保證了整體的結構穩定性。

井字梁交叉處的空格口部設置有特殊的扣件結構，可使每塊活動臺板向下穩定扣緊，并向上易于脫開，且不影響空口截面，便于升降塊上下運行。活動臺板兩側帶有活動腳輪，當升降塊將其頂出臺面后可輕松推走。特技孔蓋板處設置有活動搭扣，蓋定時鎖緊，去蓋后搭扣隱藏，不影響演員小車升降通行。下層臺為輻射梁結構平臺，轉臺周圍設有安全欄桿及上人踏步梯。

中心軸設置回轉支撐，用于定心及中心支撐，中軸上裝有3套導電滑環，2套用于升降塊或演員小車供電，該滑環備有充足的通路和安培數，以備機動升降設備使用。另1套滑環用于必要的燈光供電。當用電設備較多時，臺內設備控制箱設在轉臺下層臺面上。這些都可根據需要在裝臺時設置，此處的設計留有充分的擴展余地。

旋轉運動的主要承載及運行是設置在近周邊處的鋼軌支撐走輪。鋼軌及支撐走輪的設置位置近似于井字梁端部立柱下部（直徑13 m處），便于傳遞載荷。支撐走輪采用雙輪浮動式部件，結構使兩輪的軸線指向轉臺中心，減少摩擦損失，且自動調整著力。走輪直徑為400 mm，共20組。

驅動方式采用多臺摩擦驅動，可吸收振動與沖擊，使運行平穩、噪聲低。且摩擦帶與驅動機設置于轉臺邊緣（直徑15.5 m處），使驅動機減速比及轉矩最小。摩擦驅動的缺點是傳動有可能打滑，致使單臺驅動機的瞬間速度傳遞不一定保持連續性。故本設計采用在摩擦帶外周設置一圈鏈條，通過小鏈輪傳遞旋轉運動到絕對值編碼器（見圖2中“9測距機構”），以便可靠地測定位置，使誤差最小。同時，轉臺周邊某處設置單聯行程開關，可使控制系統進行位置歸零，以便判定臺面井字格方向。

3.2 驅動機設計計算

按同時安裝5臺升降塊進行設計計算。

（1）功能參數

①臺面規格：

D=16.00 m（面積 =201.00 m2）

②運行速度（邊緣）：

v=0.01 m/s～1.00 m/s

③額定載荷：

Qe=2.50 kN/m

④靜態載荷：

Qj=5.00 kN/m2

（2）初步計算

①臺架自重：

Qz=4.20 kN/m2

（其中包含雙層轉臺鋼架、雙層木地板、5臺升降塊自重及其升降慣性力。慣性系數按1.5）計算。

②移動負荷：

③支撐輪支撐負荷：

其中，忽略中心回轉支撐的支撐載荷，載荷全部分攤到支撐輪上。使計算簡潔且偏于安全；

④支撐輪運行靜阻力：

式中：

K—附加阻力系數，1.30，其中包括軌寬差摩擦和導軌不平因素；

r—車軸半徑65 mm;

R—車輪半徑，200 mm。

⑤轉臺阻力矩：

⑨初選電機功率：

Kg—加速慣性力系數，按臺體轉動慣量計算后取1.6；

Kd—多機不平衡系數，1.2。

最終選用6臺2.2 kW電機，并配置相應的減速器。其余校核計算從略。

4 小結

雙層大轉臺具有較高的擴展性，投資費用和運行費用合理，更適合于我國戲曲劇場的舞臺臺下設備的功能要求。本方案已應用于浙江金華中國婺劇院劇場，設備運行良好。當需要臺面水平平移設備時，可配置自由運動式平移車臺，實現三維運動效果。

注：本文得到國家科技支撐計劃項目，“舞臺效果裝備控制集成系統”課題（課題編號：2012BAH38F01）的資助。致謝：本項目在豐其云老師和嚴華峰老師指導下完成，本文撰寫得到魏發孔老師指導。在此一并感謝。

[1]段慧文等， 舞臺機械工程與舞臺機械設計[M]. 北京：中國戲劇出版社，2013.

[2]GB/T 3811—2008起重機設計規范[S]. 全國起重機械標準化技術委員會. 北京：中國標準出版社，2008.

（編輯 薛云霞）

Process Characteristics and Structure Design of Chinese Opera Theater Double-deck Big Revolving Stage

SONG Yao-jun
(Zhejiang Dafeng Industrial Co., Ltd.(Hangzhou) Stage Design Institute, Hangzhou Zhejiang 315400, China)

It was introduced that the process characteristics of the double deck big revolving stage was suitable for Chinese opera theater and the structure design was used for meeting the needs of these characteristics in order to provide reference for this kind of distribution and design.

Chinese opera theater; big revolving stage; process characteristics; structure design

10.3969/j.issn.1674-8239.2014.12.012