戏曲剧场双层大转台的工艺特点及结构设计

宋耀军

（浙江大丰实业股份有限公司（杭州）舞台设计院，浙江 杭州 315400）

戏曲剧场双层大转台的工艺特点及结构设计

宋耀军

（浙江大丰实业股份有限公司（杭州）舞台设计院，浙江 杭州 315400）

介绍适合于戏曲剧场的双层大转台的工艺特点，以及为满足这些特点所采取的结构设计。

戏曲剧场；双层大转台；工艺特点；结构设计

1 戏曲表演形式与舞台设备配置

我国戏曲艺术源远流长，曾在一个很长的历史时期成为演出艺术的主流形式。在演出艺术更加多样化的今天，戏曲艺术仍是体现中华民族艺术特色的瑰宝。

随着中国戏曲艺术的不断发展，戏曲艺术不再局限于无布景、少道具的单纯表演，恰当的布景与道具为经典艺术表现增添了许多感染力。因此，戏曲艺术对舞台设备配置的要求越来越高。

一般来说，戏曲剧场对舞台设备的基本要求是简略、朴实，不求大型和豪华。上世纪末到本世纪初，国内以上演戏曲为主的剧场，对舞台设备的配置参照了欧洲话剧剧场的配置形式，以鼓型大转台为主舞台台下主要设备，比较适合于戏曲切换场景的应用。如无锡东亭文化活动中心、石家庄河北会堂、福州福建会堂等都配置有鼓型大转台。当时的鼓型大转台直径大多是16 m，转台内组合有5台升降台，其中3台为11 m×2 m ，2台为9 m×2 m ，升降行程均为＋2.5 m，垂直丝杠传动带平衡重结构。转台驱动是当时的专利产品——自压紧摩擦驱动装置。这种设备可120°切换场景，运行平稳、效果良好，配合升降台的升起行程变化，使应用更加多样化。但是，受到当时技术水平的限制，旋转定位的误差较大；加之体积和重量都较大（运动部分可达120 t左右），其惯性使得定位更加不准确。另外，投资额度大、运行费用高，也是逐渐较少采用的因素。后来国家大剧院戏剧场采用了鼓筒式大转台，其旋转驱动方式是齿形块链条驱动，组合有液压传动的2台升降台及13台升降块。这种鼓筒式大转台的性能毋庸置疑，但投资额度颇高。

2 双层大转台的舞台工艺特点

通过综合考虑戏曲剧场演出形式的特点、总结过去工艺配置的经验教训，本着经济实用、功能恰当、扩展方便的原则，策划者设计了双层大转台。

双层大转台的结构方案示例如图1所示。双层大转台为上下两层旋转台面，台面直径16 m，上层台面设有棋盘式空格21个，每空格尺寸为2.5 m×2.5 m，空格都被活动台板覆盖，活动台板可以拆卸，空格下可根据需要随机安装升降块，实现升降功能。每件活动台面中心又设1 m×1 m的特技孔，且用盖板覆盖，当需要特技孔时去掉盖板可表演特技魔术。下层台面可随机安装升降块、演员升降小车，利于演员藏匿及通行。

该设备具有以下舞台工艺特点：

（1）大台面的旋转可满足戏曲剧场演出时切换场景的需要，保证主要的基本功能，台面直径根据剧场台口宽度确定。近年来，由于兼顾其他演出形式的需要，戏曲剧场的台口多设计为14 m或16 m。当台口宽为16 m时，大转台直径可设为16 m～18 m为宜；当台口宽为14 m时，大转台直径可设为15 m～16 m为宜。

（2）棋盘式空格为灵活配置升降块留出了更大的扩展空间。根据剧情需要，棋盘式空格可以配置为升降块，实现升降与旋转的复合运动。

（3）采用刚性链、柔性齿条或大螺旋等传动方式，升降块的升降行程可满足常规演出的需要。本示例升降块可实现不少于2.6 m的降程和任意合理的升程，使用的灵活性更大。

（4）根据需要可在同排空格全部安装同样形式的升降块，进行同步控制运行，能够将台面上的大型道具或演员同时顶升，起到条形升降台的作用。

（5）特技孔为演出不同的特技设定了更加灵活多变的位置，根据需要可常配少量台数的演员升降小车。

（6）活动台板或特技孔盖板都是在升降块（或演员升降小车）安装就位后由该设备顶出台面，活动台板上安装走轮，盖板可随时移走。此时，升降设备将空洞堵塞，以免发生人员跌落危险，演出时根据需要再降。

（7）大转台体量结构合理，重量轻，易于控制其精确定位。由于土方机坑浅，设备结构简单，投资费用和运行费用均可达到合理均衡，而不致浪费。

3 双层大转台的结构设计

3.1 大转台的细化结构

为满足上述工艺要求，对设备结构进行细化设计，如图2所示。上层台采用井字梁结构形成棋盘式空格，由于交叉处可适当设置立柱，故设计时在满足承载的前提下可将井字梁的结构高度降低，经力学计算，本示例钢结构高度不超过600 mm，使下部有充分的高度空间。井字格以外的区域为刚性架异形立柱，保证了整体的结构稳定性。

井字梁交叉处的空格口部设置有特殊的扣件结构，可使每块活动台板向下稳定扣紧，并向上易于脱开，且不影响空口截面，便于升降块上下运行。活动台板两侧带有活动脚轮，当升降块将其顶出台面后可轻松推走。特技孔盖板处设置有活动搭扣，盖定时锁紧，去盖后搭扣隐藏，不影响演员小车升降通行。下层台为辐射梁结构平台，转台周围设有安全栏杆及上人踏步梯。

中心轴设置回转支撑，用于定心及中心支撑，中轴上装有3套导电滑环，2套用于升降块或演员小车供电，该滑环备有充足的通路和安培数，以备机动升降设备使用。另1套滑环用于必要的灯光供电。当用电设备较多时，台内设备控制箱设在转台下层台面上。这些都可根据需要在装台时设置，此处的设计留有充分的扩展余地。

旋转运动的主要承载及运行是设置在近周边处的钢轨支撑走轮。钢轨及支撑走轮的设置位置近似于井字梁端部立柱下部（直径13 m处），便于传递载荷。支撑走轮采用双轮浮动式部件，结构使两轮的轴线指向转台中心，减少摩擦损失，且自动调整着力。走轮直径为400 mm，共20组。

驱动方式采用多台摩擦驱动，可吸收振动与冲击，使运行平稳、噪声低。且摩擦带与驱动机设置于转台边缘（直径15.5 m处），使驱动机减速比及转矩最小。摩擦驱动的缺点是传动有可能打滑，致使单台驱动机的瞬间速度传递不一定保持连续性。故本设计采用在摩擦带外周设置一圈链条，通过小链轮传递旋转运动到绝对值编码器（见图2中“9测距机构”），以便可靠地测定位置，使误差最小。同时，转台周边某处设置单联行程开关，可使控制系统进行位置归零，以便判定台面井字格方向。

3.2 驱动机设计计算

按同时安装5台升降块进行设计计算。

（1）功能参数

①台面规格：

D=16.00 m（面积 =201.00 m2）

②运行速度（边缘）：

v=0.01 m/s～1.00 m/s

③额定载荷：

Qe=2.50 kN/m

④静态载荷：

Qj=5.00 kN/m2

（2）初步计算

①台架自重：

Qz=4.20 kN/m2

（其中包含双层转台钢架、双层木地板、5台升降块自重及其升降惯性力。惯性系数按1.5）计算。

②移动负荷：

③支撑轮支撑负荷：

其中，忽略中心回转支撑的支撑载荷，载荷全部分摊到支撑轮上。使计算简洁且偏于安全；

④支撑轮运行静阻力：

式中：

K—附加阻力系数，1.30，其中包括轨宽差摩擦和导轨不平因素；

r—车轴半径65 mm;

R—车轮半径，200 mm。

⑤转台阻力矩：

⑨初选电机功率：

Kg—加速惯性力系数，按台体转动惯量计算后取1.6；

Kd—多机不平衡系数，1.2。

最终选用6台2.2 kW电机，并配置相应的减速器。其余校核计算从略。

4 小结

双层大转台具有较高的扩展性，投资费用和运行费用合理，更适合于我国戏曲剧场的舞台台下设备的功能要求。本方案已应用于浙江金华中国婺剧院剧场，设备运行良好。当需要台面水平平移设备时，可配置自由运动式平移车台，实现三维运动效果。

注：本文得到国家科技支撑计划项目，“舞台效果装备控制集成系统”课题（课题编号：2012BAH38F01）的资助。致谢：本项目在丰其云老师和严华峰老师指导下完成，本文撰写得到魏发孔老师指导。在此一并感谢。

[1]段慧文等， 舞台机械工程与舞台机械设计[M]. 北京：中国戏剧出版社，2013.

[2]GB/T 3811—2008起重机设计规范[S]. 全国起重机械标准化技术委员会. 北京：中国标准出版社，2008.

（编辑 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