劇場舞臺設施設備綜合安裝方案創(chuàng)新實例

修亞光 胡 雙 陳文龍 管仁仁

中國建筑第八工程局有限公司 上海 200135

1 工程概況

南通大劇院項目總建筑面積111 000 m2，由歌劇院（1 600座）、戲劇場（600座）、少年宮（300座）、音樂廳（1 200座）和多功能廳（400座）等5個主場館組成。南通大劇院采用了“品”字形舞臺，由主舞臺、左右對稱側臺和后舞臺組成。主舞臺寬18 m，臺深15 m，舞臺面至柵頂距離為30 m；左右側舞臺寬25 m，臺深20.25 m，舞臺面至側舞臺屋面距離為30 m。

南通大劇院歌劇廳遵照國內一流劇院的水準，采用了世界先進的舞臺機械控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)控制下進行演出時，舞臺機械設備能夠安全、平穩(wěn)、可靠地運行（圖1），同時能夠滿足裝臺、排練、演出時的各項控制和操作要求。

圖1 歌劇廳舞臺機械設備布置

2 施工重、難點

1）施工精度要求高。為保證舞臺機械設備的穩(wěn)定運行，需嚴格控制混凝土結構基層的施工偏差以及機械設備的安裝精度。

2）組織難度大。舞臺機械設備的種類繁多、數量大。在大跨度、高凈空的封閉舞臺空間內進行設備安裝，舞臺空間內各專業(yè)交叉配合多，同時又屬于高空作業(yè)，不安全因素多，對施工的組織協調能力要求高。

3）工期緊張。舞臺設備功能齊全，設備安裝工作量大，而工期僅為230個工作日，較為緊張，需要優(yōu)化施工工序，實現進度目標[1-3]。

3 施工方案的比選及確定

主舞臺區(qū)域舞臺機械體量大、設備多，為關鍵施工路線。為有針對性地解決上述施工重、難點問題，應結合以往類似項目經驗及本工程特點進行施工方案的優(yōu)化，以達到節(jié)約總工期的目標。

采用常規(guī)施工方案時，主舞臺區(qū)域由臺下設備開始施工，主舞臺臺下設備及舞臺臺面施工完成后形成施工平臺，再進行臺上設備施工，即：主舞臺臺下設備（主升降臺）→側舞臺、后舞臺區(qū)域臺下設備（側輔助升降臺、側補償升降臺、側車臺、后補償升降臺、車載轉臺）→臺上設備（臺口外單點吊機、臺口防火幕、大幕機、二幕機、假臺口、電動吊桿、燈光吊桿、側吊桿、燈光吊籠、后臺防火幕、后舞臺燈光吊桿、主舞臺單點吊機）。

施工準備階段，對上述常規(guī)的施工組織安排進行優(yōu)化創(chuàng)新，綜合考慮方案技術可行性、工期合理性等綜合因素，最終選取地上、地下舞臺空間同時作業(yè)的施工方案，即：主舞臺臺下及臺上設備、側舞臺臺下及臺上設備、后舞臺臺上及臺下設備同時施工。

同時，新方案的實施需要解決以下問題：

1）舞臺上空設備、舞臺下臺倉空間同時施工，涉及交叉垂直作業(yè)的安全問題。

2）主舞臺下方空間內設備、材料的加工場地布置，運輸流線組織及室內吊裝等問題。

針對上述問題，本項目采取了相關措施以確保所選方案的順利實施。

對主升降臺臺下設備臺面的鋼桁架加以改造，采用200 mm×100 mm×5.5 mm、100 mm×100 mm×4 mm的Q235鋼管制作主升降臺鋼架，每榀長17 850 mm、寬2 380 mm，在每榀鋼架的兩端增加由200 mm×100 mm×5.5 mm方管焊接制作的支撐牛腿，牛腿擱置于結構洞口處，形成了平衡穩(wěn)定的施工作業(yè)鋼架。在鋼架上鋪設臺面基層毛地板作為作業(yè)平臺硬隔離層，形成封閉的作業(yè)平臺以分割臺上及臺下作業(yè)空間。在平臺上預留設備及材料吊裝孔洞，既能形成垂直運輸通道，又能達到安全隔離效果（圖2）。

圖2 臨時施工平臺

舞臺設備的運輸以及加工需要在臺面鋼平臺上進行，關系到臺下設備的正常使用與施工過程中臺下空間的安全，故需要對平臺鋼架的承載能力進行驗算，并對臺面鋼架作為施工平臺使用時的內力進行核算。采用Ansys 18.0軟件對主升降臺鋼架臨時固定方案進行有限元分析。按照主升降臺一榀鋼架實際圖紙尺寸建模。按最不利的主升降臺鋼架荷載組合計算，臺面垂直靜荷載以2 kN/m2均勻施加在臺面上，自重荷載以重力加速度形式施加到結構上。通過計算，最大應力112.4 MPa，最大撓度8 mm，均小于允許值（157 MPa、23.8 mm），結果均能確保平臺體系施工過程中的安全可靠。

4 施工流程及主要設備安裝要點

4.1 施工流程

根據所選施工方案，制定了以下施工流程，即：安裝起吊設備→吊裝臺面施工平臺→同時施工臺上機械（防火幕、假臺口、電動吊桿、吊籠等）、臺下機械（升降臺、側臺臺車）→調試運行。

4.2 工序施工要點

舞臺設備及構件繁多，為保證使用過程中舞臺機械聯動及運行良好，需要在各個工序實施過程中嚴格把控施工質量。

安裝臨時起吊設備，將卷揚機固定于舞臺機械柵頂層鋼梁之上，采用將鋼絲繩及吊鉤穿過柵頂層鋼格柵的方法來吊運舞臺機械設備，舞臺下方設備通過臺面施工平臺預留洞口運至臺下臺倉區(qū)域。在方案實施過程中復核柵頂層鋼梁最大承載能力、卷揚機的起升質量、最重起吊設備質量，并預留1.2～1.3倍安全系數，以保證方案實施過程中的安全可靠。

由于論文篇幅有限，本文僅以具有代表性的機械設備安裝過程進行論述，重點對其安裝施工過程中的控制要點進行介紹。

4.2.1 假臺口、防火幕、大幕機、鋼碼頭等臺口設備施工

以上設備集中于臺口內側區(qū)域，施工時需要于施工平臺之上設置材料臨時堆場，鋼碼頭、防火幕安裝時需要嚴格控制離臺口尺寸、平行度、整體垂直度，以及碼頭、防火幕、假臺口、大幕機相互之間的間距等（圖3），如：碼頭與臺口墻之間預留出大幕機的安裝空間；而在臺口兩側的鋼碼頭之間，采用鋼天橋將碼頭相連，從而使碼頭、假臺口、燈光渡橋相連通，便于維護檢修；最后，在假臺口木裝飾之前將鋼構油漆做完，防止污染木裝飾。

圖3 假臺口、大幕機、防火幕等設備相對關系

4.2.2 電動吊桿、燈光吊籠、單點吊機等臺上設備施工

前述主舞臺上方設備可在施工平臺上進行拼裝。首先，根據臺上機械平面布置圖設置吊桿的位置及提升機組的位置。接著，將拐角滑輪組和吊點滑輪組固定在設備層的滑輪梁上，所有固定滑輪組的壓板和螺栓必須擰緊，同時需要使拐角滑輪組與吊點滑輪組在同一直線上。然后，安裝吊桿桿體，桿體先分段組裝再進行焊接，整個桿體的直線度誤差不得大于1/500。最后，將提升機組的鋼絲繩懸掛組件與桿體連接，通過懸掛組件調平桿體，使每一吊點上的鋼絲繩松緊相同。在鋼絲繩穿繩過程中應避免劃傷鋼絲繩，仔細檢查其他固定結構是否與鋼絲繩碰撞，確保不出現磨擦與干涉。

4.2.3 雙層升降臺施工

1）按照施工方案搭設平臺，施工平臺根據設備分布情況在平面范圍內預留吊裝洞口，洞口尺寸根據設備尺寸預留，保證垂直運輸要求（圖4）。

圖4 吊裝洞口位置

2）將導軌組件、箱體及導軌立柱組成配重機構導向系統(tǒng)。導軌的鉛垂度控制在5 mm以內。

3）安裝中間電機驅動機構，電機驅動機構、傳動軸軸承底座水平度誤差≤3 mm，安裝時注意控制電機驅動機構兩端輸出軸的標高、水平度及與所定基準線的平行度。

4）安裝直角換向器及傳動軸系統(tǒng)，安裝時注意直角換向器與設定的高度定位基準誤差應在±1 mm以內，直角換向器輸出軸軸心線與舞臺中心軸線的平行度誤差在全長范圍內小于2 mm。

5）安裝側鋼架，鋼架的垂直度允許偏差≤5 mm。

6）安裝升降機構。

7）安裝下層臺面鋼架，整個臺面鋼架平面度≤12 mm，保證各焊接件之間的位置、尺寸及總長符合方案要求。

8）安裝鋼絲繩、鏈條、鎖緊裝置。

9）安裝升降機構導軌：先將導軌用壓板壓緊在鋼架上，然后調正導軌下的墊片。導軌兩側面的垂直度允許偏差不超過0.5/1 000，全長范圍內垂直度誤差不大于2 mm。另外，同側兩導軌間距偏差在全長范圍內不超過±1 mm，接縫處高度、寬度錯位允許偏差不超過0.2 mm。

10）安裝連接立柱，保證尺寸及垂直度誤差在5 mm之內，連接下層臺面和上層施工平臺鋼架。

11）接入臨時電源，進行上下運行試驗，運行應平穩(wěn)可靠。

12）先將臺面運行到定點位置，檢查臺面的標高及平面度后再伸出推桿，將鎖定機構安裝在推桿的鎖定位，使鎖定點與推桿正好接觸，間隙小于0.5 mm；然后運行升降臺，在預定位置進行鎖定操作，保證準確、靈活。

13）安裝車臺軌道及面層木地板。

5 實施成效

采用臺面施工平臺分割上下舞臺空間，使得施工空間相對獨立安全，為各個臺面同時施工爭取了空間和時間。同時，臺面施工平臺可作為水平向的運輸通道，便于材料轉運，緩解運輸壓力，為施工提供了便利條件，從而達到縮減工期的目的。施工過程中對各個工序進行嚴格控制，同時邀請第三方舞臺機械顧問單位進行監(jiān)督檢查，使得質量管理體系更客觀、更嚴謹、更專業(yè)，從而取得了良好的質量管控成效，保證了機械設備的運行精確、良好。

6 結語

本工程結合工程實際情況，通過合理的施工組織，有效利用現場條件，解決了歌劇院封閉空間內交叉作業(yè)的難題，為舞臺空間區(qū)域內同時施工、節(jié)約工期提供了有利的實施條件。同時，該方法施工簡單、成本低、安全可靠，為類似劇院類項目的實施、建造提供了一定的參考價值。