两千观众的空间变换——汉秀剧场活动观众席介绍

李 利，郑志荣，高敬东，邢 伟

（总装备部工程设计研究总院，北京 100028）

1 概况

武汉万达汉秀剧场是由万达集团投资25亿元打造的世界顶级演艺剧场，剧场设计由马克·费舍尔先生完成，“汉秀”演出由弗兰克·德贡先生执导。2014年12月20日正式演出后，反响热烈，引起全球演艺界轰动。

其中由总装备部工程设计研究总院研发和建设的活动观众席，由一套1170座的升降座椅台和左右对称两套415座的旋转座椅台组成。座椅台的正前方是中心水池。活动观众席有两个状态，一是打开状态，即旋转座椅台分开，升降座椅台下降，观众席环绕中心水池的三面，构成伸出式舞台形式（见图1）；二是合拢状态，即升降座椅台上升，旋转座椅台合拢，观众席面向水池和干式舞台，构成尽端式舞台形式（见图2）。这样，随着节目的进展，座椅台带动观众的视线时而聚焦在中心水池，时而面向干式舞台，实现观演模式的变化和全体观众的互动。

在引人入胜的演出过程中，2000名观众随着座椅台升降或旋转；待视角发生大尺度变化后，全体观众才意识到不知不觉地被“乾坤大挪移”，感受到前所未有的震撼，不由自主地发出惊叹。

国内外个别剧院也设有活动座椅，可带动部分观众位置变化，但都不是全部观众参与，也从没有如此大体量的活动座椅。“汉秀”剧场活动观众席，真正实现了所有观众观演模式的变化，成为世界首创的2000座大型交互式观演设备，是“汉秀”节目中最出彩的舞台机械设备之一（见图3）。

2 工艺要求

升降座椅台面积超过1100 m2，设有1170个座位；移动范围在包厢层和夹层之间，标高分别为+8.95 m和+2.62 m，行程6.33 m，用时约50 s。

每套旋转座椅台面积约560 m2，设有415个座位；可以围绕中心转轴实现70°旋转，用时约110 s。

作为一个活动观众席系统，不但是一个可以升降或旋转的座椅台，还是进出通道、疏散、管理、VIP吧台、灯光、音响、雾效、通风等多项功能的活动载体。

3 设备组成

3.1 升降座椅台

升降座椅台台体为左右对称的扇形钢结构，最大跨度67 m，分为21跨桁架；台面由预制混凝土楼板建成，并分成不同梯层，可用来直接安装座椅；台体下面封装聚丙烯板；台体前沿有9组雾箱和8组灯箱。

升降座椅台由安装在台体下方基坑内的8只升降油缸支撑并驱动其垂直升降。8只升降油缸的同步动作是其关键技术点。每只升降油缸都有两套常闭式的牙嵌机构用于停机保护，即固定台体位置。

台体与墙体之间有4组导轨、8组导轮。同时每只升降油缸的套筒外均设有导轮，确保升降油缸只能竖直动作。

3.2 旋转座椅台

旋转座椅台由台体结构、驱动机、手动分区门、升降栏杆、出口廊道轨道墙、升降通风筒、灯箱雾箱等组成。

台体为不规则的扇形钢结构，通过2榀主梁、2榀环形梁及11榀次桁架连接而成；台面铺设预制混凝土楼板，并根据视线分析数据形成不同高度的台阶，台阶立面可用来直接安装座椅；台体前沿有5组雾箱和5组灯箱。

台体的旋转是通过液压电机驱动一套销齿传动装置拨动安装在台体圆周的销轮来实现的，驱动装置安装在旋转座椅台两个极限位置的公共交点处。行走轮轨道安装在建筑基础上，行走轮安装在台体上。由于工艺原因，轨道不连续，中间有一个宽度约3.3 m的沟槽，旋转座椅台在合拢位置时，台体的一部分（II号主梁外侧）处于悬臂状态。

4 技术特点

活动观众席体量大、负载重、功能完备、技术先进，是相当复杂的大型机电液系统，更涉及到灯光、音响、特效、通风、建筑、装修等多个专业，为世界首创。总结其技术特点，主要有：

4.1 大跨度/大悬臂异形钢结构设计

升降座椅台台体为左右对称的扇形结构，外弧跨度76 m，内弧跨度26 m，仅钢结构自重就达230 t。旋转座椅台外弧处的环梁弧长约32 m，内弧环梁弧长约18 m，台体最大半径27 m，除中心转轴及外弧环形梁下的行走轮外，其余位置无支撑，钢结构自重约160 t，总载荷约450 t。同时，台体结构中要考虑进出通道、升降栏杆、管理用房、VIP吧台，以及灯光、音响、雾效、通风等多项功能的布置。

由于其跨度大、负载重、内部结构复杂，常规方法根本无法完成设计。通过ProE三维设计和ANSYS结构计算和优化分析，很好地解决了这个问题，最终满足强度、刚度要求，最大限度地降低了结构自重。

4.2 大容量高精度液压同步系统

升降座椅台由8只升降油缸支撑并驱动，总负载量达到920 t，单只油缸最大负载180 t；油缸行程6.4 m，最大速度0.14 m/s，同步误差要求＜10 mm。设计装机总功率4110 kW，主油路额定流量8653 l/min。如此庞大复杂、高精度要求的液压同步系统，在国内外舞台行业中绝无仅有。

泵站群由3个主泵站、1个辅助泵站构成。3个主泵站提供的液压油合流后由控制部分分配给8只升降油缸，可互为备份。系统采用插装阀控制技术，用三通阀控制速度，插装阀控制方向，拉线传感器进行位置检测，实现位置和速度的比例控制。

4.3 应用多项安全装置

2000位观众在活动观众席上观看一个多小时的节目，安全问题是重中之重。为此，座椅台上应用了多项安全装置。

升降座椅台的每只升降油缸均安装在带牙嵌的套筒中，外面都有两套常闭式的牙嵌机构用于停机保护，可实现任意位置的安全锁定。

一旦出现故障导致升降座椅台停在楼层之间时，允许观众通过座椅台后部的两部疏散楼梯安全撤离。疏散楼梯可通过本地的电动或手动进行操控，保证座椅台始终能与建筑通道保持连接。

升降座椅台下方安装有3套激光扫描仪，时刻监视人员进入。

旋转座椅台合拢时，台体处于大悬臂状态，在环形梁的末端设置了配重块，防止台体倾翻。在轨道末端设置有机械挡块，确保台体运行不超程。

在两套旋转座椅台合拢状态的分界处，各设置有一套电动升降栏杆及手动分区门，用于安全防护和将两个座椅台区域分隔开，防止人或物坠落到水池中。

在每套旋转座椅台的外环处设置有一套出口廊道轨道墙，使台体运行过程中形成不同进深的通道，并防止旋转座椅台上的人员坠落。

靠近水池部分的驱动一律采用24 V安全供电。座椅台的下部均采用绝缘性能优良的聚丙烯板封闭，最大限度保证用电安全。

通过设置升降座椅台和旋转座椅台之间以及内部设备的互锁，确保设备安全运行。

4.4 电气控制系统安全可靠

由于控制点非常多，电气控制系统的安全可靠要求极高。

采用欧洲的最高标准设计，严格按EN61508 SIL3标准执行。配置了多级限位开关保护（有些另加软件限位开关）。为保证系统长期可靠稳定运行，主要控制部件均采用进口品牌产品，采用西门子的运动控制器来处理快速和稳定的运行。

5 结束语

武汉万达汉秀剧场2000座活动观众席功能完备、技术先进，真正实现所有观众观演模式的变化，成为世界首创的大型交互式观演设备。为达到创意要求，采用先进设计理念和技术方法，科学有效地组织和管理，攻克了一道道技术难关，成功解决了若干难题。

为确保设备安全可靠运行，最大限度地降低风险，对升降座椅台和旋转座椅台进行了充分的风险评估分析。对其多个可能存在安全隐患的方面进行分析，从设计、采购、制造、安装、使用、管理等各个环节进行控制，均达到风险可控，保证活动观众席安全、稳定运行。

如此复杂的大型机电液系统，虽然已经成功投用，但是后期的维护保养仍然是一项艰巨任务。设备使用方应高度重视、严密组织、精心检查，方能确保该设备长期安全稳定运行。