拼装式反声罩的结构工艺性改进设计

戴欢斌，崔建辉，王 栋

（浙江大丰实业股份有限公司（杭州）舞台设计院，浙江 杭州 310000）

演出场馆建设

拼装式反声罩的结构工艺性改进设计

戴欢斌，崔建辉，王 栋

（浙江大丰实业股份有限公司（杭州）舞台设计院，浙江 杭州 310000）

介绍拼装式反声罩的结构工艺性改进设计——采用扣件及压条组装铝蜂窝反声板的单元结构，再将单元结构组合成为分体组件，分体组件可用紧固件连接，支撑骨架采用铝合金，面板采用木纹聚酯辊印处理。

反声罩；结构工艺性；改进设计；扣件；压条；聚酯辊印

设备产品的结构工艺性优化设计历来是机械设计者不断追求的目标。近年来，我国机械设备的产品设计可达到技术新颖、功能完备的程度。许多产品无论是测绘模仿,还是自主研发，其功能结构都不落后于国外先进技术，但其工艺性水平尚有不少差距，直接导致其产品寿命短、可靠性差，安装操作不便，且成本较高。优越的产品工艺性设计，能使产品在其寿命、安全性、可靠性以及制造安装费用等方面均获得令人满意的效果。

1 反声罩的常规配置

1.1 反声罩的作用

大剧场常规配置的反声罩设备，其功能是将尽可能多的音乐自然（原）声反射到观众厅，最大程度地改善非专业音乐厅场馆的声场效果，使常规剧场亦可举行大型的以自然声为主、电声为辅的音乐会。另外，反声罩还起到给乐手返送相关乐声的作用，便于协调节奏。良好的反声效果能够将音乐按照事先设定的角度平滑地反射到乐队和观众厅，使观众享受到更多的自然（原）声效果，减小电声失真效果的不良影响。

1.2 反声罩的材料

反声板的材料密度对反声效果具有一定的差异，密度越高反声量越大，但对比有无反声板和密度差异对效果的变化量来看，提高密度来增加反声量的做法逐渐走向事倍功半甚至是事百倍而功微量的结果。因此，反声罩的发展过程，由早先沉重的高密度板作反声板演变到近年的铝蜂窝板作反声板，综合效果较好。

1.3 铝蜂窝板的工艺特点

反声板采用的铝蜂窝板是复合铝蜂窝结构，由预成型的盒状面板、背板与铝合金蜂窝芯材热压复合成型。铝蜂窝板总厚度为15 mm，其中面板为1 mm、底板为1 mm；铝蜂窝板边长为5 mm～6 mm，密度只有6 kg/m2；芯材采用六角形3003型铝蜂窝芯，铝箔厚度为0.04 mm～0.06 mm。因此，铝蜂窝板具有以下优点：相同刚度的铝蜂窝板重量仅为铝板的1/5、钢板的1/10；相互连接的蜂窝芯如无数个工字钢，芯层分布固定在整个板面内，不易产生剪切，使板块更加稳定，抗弯挠和抗压性能更强，其抗风压的能力远超于铝塑板和铝单板，且具有不易变形、平直度好的特点；由于蜂窝复合板内的蜂窝芯分隔成众多个封闭小室，阻止了空气流动，使热量和声波受到极大阻碍，因此，起到隔热、保温、隔音的效果——导热系数为0.104 W/m·K ～ 0.130 W/m · K，吸 收 能 力为 150 kJ/m2～3 500 kJ/m2，防火等级是B1级，属于难燃性材料；根据功能结构的需要，按照设计要求将铝蜂窝板制作成弧面板时，若不受到强力干涉，仍可保持稳定的形状。

2 拼装式反声罩的结构工艺性设计及改进

综合以上特性，将所选铝蜂窝板作为反声罩中反声板的材料，既能满足对于反声的需求，又能减轻重量，还能提高防火等级，且加工制作工艺简单、成本低廉，其优越特性显而易见。由所选铝蜂窝板作为反声板的拼装式反声罩总体结构如图1所示。

2.1 传统反声板的组装形式

此前，不管是整体式还是拼装式反声罩，反声板的固定方式都是采用铆钉联接。仅一套反声罩所使用的铆钉就达到了上万的数量，铆接工作量大，随意性因素多，不便于归纳制件标准化及通用化，且铆接工作必须是现场操作，以致造成现场施工组织繁琐，安装周期加长。另外，由于反声板带有弧度，当铝合金框架弧度不能与反声板弧度很好地吻合时，势必造成部分铆钉受力过大，以致局部板面拉坏。同时，铝蜂窝板的背板厚度仅为1 mm，整体联接可靠性也很低，尤其是顶板在悬挂过程中存在安全隐患。

2.2 改进后的反声板组装形式

改进设计的结构是将铝蜂窝弧板归纳成几种基本的单元块规格，单元板块是整齐的裁边，无需任何安装连接孔或缺口与凸爪等结构。

单元板块连接组装的顶板基本结构如图2所示。板与板之间的串联连接采用钢板专制的内压条和外压条用紧固件组合成的压双边装置，将板的连接处首尾相接的部位整边压紧。外压条内侧等距焊接了螺套，内压条在相应等距位置有过孔。内外压条通过紧固件与螺套的预紧将连接板块均匀压紧。内外压条的形状与板面内外弧面相符。板块接缝处由于螺套结构而拉开的缝隙填充了橡胶条。多块板面串联连接后在另外两侧边装有特制的扣件条，该件将板块组的侧边扣进，且也与外压条上设在端部的螺套通过紧固件连接，对称设置的扣件条与每条外压条的端部都有螺套紧固件预紧。如此，各个板块都镶嵌在压条和扣件组成的四周合围槽中，且可以拆装，既发挥了板块承压的能力，也丝毫不破坏板面状态，还使组装连接可靠无误。

采用扣件及压条组装的基本结构单元，通过扣件条上的连接爪和一定的连接件统一连接组成分块组件。顶板分块组件的划分如图3所示，分块组件之间也通过铝合金刚性连接件组装，紧固件连接。组件全部由工厂组装完备，试验检查合格后按分块组件为单位拆解后包装运输，到达现场后可迅速安装、简捷调试。顶板的分块组件也是使用后拆解储存的基本单位，其中拆解与组装都可用紧固件连接，操作简便、连接可靠。

依照上述的基本结构原理，将后板及侧板也依次分成分块组件，组件内再分为基本单元结构，且都用扣件压条形式组装，其分块形式如图4、图5所示。后板与侧板在现场组装调试后可不拆解分块组件，因为其是各大组整体推拉移动并储存。侧板的两翼折叠处采用专制的铰链结构，通过加强杆与结构框架牢固连接，使其可靠稳定且转动灵活。

3 反声罩的装饰效果设计及改进

反声罩的表面色彩、纹理对总体效果影响也较大，总的原则是要求与剧场观众厅装饰协调，且有利于烘托演出气氛。木材亲切自然的纹理，会给演员造成心情愉悦的感觉，有利于表演的发挥，从而使总体效果更好；在色彩方面，反声罩内部应为暖色调，需要从面层材料及灯光两个方面进行控制，暖色调有利于形成热烈的演出气氛，有利于激发演员的演出热情。

3.1 传统反声罩的装饰

以往采用铝蜂窝板作为反声板的反声罩，表面都以贴木纹纸作为装饰。木纹纸色彩、纹理选择范围大，并且色彩纹理一致，施工方便，价格低，便于实现。反声罩在运动过程中，面板可能会产生一定的变形，而木纹纸具有有限的变形能力。但是，用乳胶粘贴木纹纸时，容易出现气泡及褶皱，且铝蜂窝板表面如未能清理干净，致使木纹纸粘贴不牢，容易翘起，会影响整体美观。

3.2 反声罩面板装饰的改进设计

改进设计的反声罩铝蜂窝板的面板采用木纹聚酯辊印处理，在制造铝蜂窝板时，将所需的纹理及颜色直接辊印在面板之上，表面平整且无气泡，再在表面贴一层保护薄膜，防止在搬运及运输途中刮伤。这种反声罩在安装过程中无需对铝蜂窝板进行任何的处理，反声罩全部安装完成后，撕下保护薄膜即可。

改进设计后的反声罩侧板3D俯视如图6、图7所示。

4 小结

拼装式反声罩在满足功能的前提下，可以拆分储存，使舞台区空间的利用更加合理、灵活。因此，在近年来的剧场工艺设备配置中比较受推崇。对该设备产品的结构工艺性进行优化设计，有其显著的实用价值。经过结构工艺性改进设计的此类设备，具有以下特点：

（1）合理选用的铝蜂窝板材质与结构，发挥了该板材的最大优势，即重量轻、承压能力强、外形整洁美观，且反声效果满足需要。

（2）特制扣件、压条的装配结构保持了板块的整洁无损，使铝蜂窝板单元块无任何安装螺孔、钉孔、豁口等影响其强度的结构，也免除了加工带来的工时费用及板面变形。板块被镶嵌在四周合围的凹槽中，结构框架的传力通过扣件压条均布施压于板块四周，可靠、稳定、安全。

（3）单元板块的合理划分及品种归纳，使制件易于通用化、标准化，便于加工制造。分块组件的合理布局，使包装运输、现场安装调试以及使用中的拆装、储存均方便、快捷。

（4）预压弧形的定型处理使板块形状保持稳定、准确，且与结构框架吻合度好。表面经过木纹聚酯辊印处理，不仅达到表面设计对质地、色彩、纹理的要求，而且牢固、美观，使工业产品也具备了工艺装饰的性能。

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的指导，在此一并感谢。

［1］刁在筠，刘桂珍，宿洁等. 运筹学（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2007.

［2］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.

［3］张三明. 剧场舞台声反射罩及其设计[J]. 演艺科技，2005（3）.

［4］赵灯. 一种可单人操控快速完成搭建的舞台反声罩[J]. 演艺科技，2010（7）.

［5］张钰. 舞台声反射罩缩尺模型研究[D]. 杭州：浙江大学，2013.

（编辑 薛云霞）

Structure Processing Improved Design of Assembled Anti-sound Shield

DAI Huan-Bin, CUI Jian-hui, WANG Dong
(Zhejiang Dafeng Industry Co., Ltd. (Hangzhou) Stage Design Institute, Hangzhou Zhejiang 310000, China)

The structure processing improved design of the structure of assembled anti-sound shield was introduced in this paper. It uses the pressure of the assembly fasteners and aluminum honeycomb cell structure anti-sound board, then combines the units structures to sub-assembly. Sub-assembly fasteners are available, supporting frames are made of aluminum, and the wood grain on the panel is processed by polyester roll marks.

anti-sound cover; structure processing; improved design; fasteners; layering; polyester roll marks

10.3969/j.issn.1674-8239.2015.03.006