兩千觀眾的空間變換——漢秀劇場活動觀眾席介紹

李 利，鄭志榮，高敬東，邢 偉

（總裝備部工程設計研究總院，北京 100028）

1 概況

武漢萬達漢秀劇場是由萬達集團投資25億元打造的世界頂級演藝劇場，劇場設計由馬克·費舍爾先生完成，“漢秀”演出由弗蘭克·德貢先生執導。2014年12月20日正式演出后，反響熱烈，引起全球演藝界轟動。

其中由總裝備部工程設計研究總院研發和建設的活動觀眾席，由一套1170座的升降座椅臺和左右對稱兩套415座的旋轉座椅臺組成。座椅臺的正前方是中心水池?；顒佑^眾席有兩個狀態，一是打開狀態，即旋轉座椅臺分開，升降座椅臺下降，觀眾席環繞中心水池的三面，構成伸出式舞臺形式（見圖1）；二是合攏狀態，即升降座椅臺上升，旋轉座椅臺合攏，觀眾席面向水池和干式舞臺，構成盡端式舞臺形式（見圖2）。這樣，隨著節目的進展，座椅臺帶動觀眾的視線時而聚焦在中心水池，時而面向干式舞臺，實現觀演模式的變化和全體觀眾的互動。

在引人入勝的演出過程中，2000名觀眾隨著座椅臺升降或旋轉；待視角發生大尺度變化后，全體觀眾才意識到不知不覺地被“乾坤大挪移”，感受到前所未有的震撼，不由自主地發出驚嘆。

國內外個別劇院也設有活動座椅，可帶動部分觀眾位置變化，但都不是全部觀眾參與，也從沒有如此大體量的活動座椅?！皾h秀”劇場活動觀眾席，真正實現了所有觀眾觀演模式的變化，成為世界首創的2000座大型交互式觀演設備，是“漢秀”節目中最出彩的舞臺機械設備之一（見圖3）。

2 工藝要求

升降座椅臺面積超過1100 m2，設有1170個座位；移動范圍在包廂層和夾層之間，標高分別為+8.95 m和+2.62 m，行程6.33 m，用時約50 s。

每套旋轉座椅臺面積約560 m2，設有415個座位；可以圍繞中心轉軸實現70°旋轉，用時約110 s。

作為一個活動觀眾席系統，不但是一個可以升降或旋轉的座椅臺，還是進出通道、疏散、管理、VIP吧臺、燈光、音響、霧效、通風等多項功能的活動載體。

3 設備組成

3.1 升降座椅臺

升降座椅臺臺體為左右對稱的扇形鋼結構，最大跨度67 m，分為21跨桁架；臺面由預制混凝土樓板建成，并分成不同梯層，可用來直接安裝座椅；臺體下面封裝聚丙烯板；臺體前沿有9組霧箱和8組燈箱。

升降座椅臺由安裝在臺體下方基坑內的8只升降油缸支撐并驅動其垂直升降。8只升降油缸的同步動作是其關鍵技術點。每只升降油缸都有兩套常閉式的牙嵌機構用于停機保護，即固定臺體位置。

臺體與墻體之間有4組導軌、8組導輪。同時每只升降油缸的套筒外均設有導輪，確保升降油缸只能豎直動作。

3.2 旋轉座椅臺

旋轉座椅臺由臺體結構、驅動機、手動分區門、升降欄桿、出口廊道軌道墻、升降通風筒、燈箱霧箱等組成。

臺體為不規則的扇形鋼結構，通過2榀主梁、2榀環形梁及11榀次桁架連接而成；臺面鋪設預制混凝土樓板，并根據視線分析數據形成不同高度的臺階，臺階立面可用來直接安裝座椅；臺體前沿有5組霧箱和5組燈箱。

臺體的旋轉是通過液壓電機驅動一套銷齒傳動裝置撥動安裝在臺體圓周的銷輪來實現的，驅動裝置安裝在旋轉座椅臺兩個極限位置的公共交點處。行走輪軌道安裝在建筑基礎上，行走輪安裝在臺體上。由于工藝原因，軌道不連續，中間有一個寬度約3.3 m的溝槽，旋轉座椅臺在合攏位置時，臺體的一部分（II號主梁外側）處于懸臂狀態。

4 技術特點

活動觀眾席體量大、負載重、功能完備、技術先進，是相當復雜的大型機電液系統，更涉及到燈光、音響、特效、通風、建筑、裝修等多個專業，為世界首創?？偨Y其技術特點，主要有：

4.1 大跨度/大懸臂異形鋼結構設計

升降座椅臺臺體為左右對稱的扇形結構，外弧跨度76 m，內弧跨度26 m，僅鋼結構自重就達230 t。旋轉座椅臺外弧處的環梁弧長約32 m，內弧環梁弧長約18 m，臺體最大半徑27 m，除中心轉軸及外弧環形梁下的行走輪外，其余位置無支撐，鋼結構自重約160 t，總載荷約450 t。同時，臺體結構中要考慮進出通道、升降欄桿、管理用房、VIP吧臺，以及燈光、音響、霧效、通風等多項功能的布置。

由于其跨度大、負載重、內部結構復雜，常規方法根本無法完成設計。通過ProE三維設計和ANSYS結構計算和優化分析，很好地解決了這個問題，最終滿足強度、剛度要求，最大限度地降低了結構自重。

4.2 大容量高精度液壓同步系統

升降座椅臺由8只升降油缸支撐并驅動，總負載量達到920 t，單只油缸最大負載180 t；油缸行程6.4 m，最大速度0.14 m/s，同步誤差要求＜10 mm。設計裝機總功率4110 kW，主油路額定流量8653 l/min。如此龐大復雜、高精度要求的液壓同步系統，在國內外舞臺行業中絕無僅有。

泵站群由3個主泵站、1個輔助泵站構成。3個主泵站提供的液壓油合流后由控制部分分配給8只升降油缸，可互為備份。系統采用插裝閥控制技術，用三通閥控制速度，插裝閥控制方向，拉線傳感器進行位置檢測，實現位置和速度的比例控制。

4.3 應用多項安全裝置

2000位觀眾在活動觀眾席上觀看一個多小時的節目，安全問題是重中之重。為此，座椅臺上應用了多項安全裝置。

升降座椅臺的每只升降油缸均安裝在帶牙嵌的套筒中，外面都有兩套常閉式的牙嵌機構用于停機保護，可實現任意位置的安全鎖定。

一旦出現故障導致升降座椅臺停在樓層之間時，允許觀眾通過座椅臺后部的兩部疏散樓梯安全撤離。疏散樓梯可通過本地的電動或手動進行操控，保證座椅臺始終能與建筑通道保持連接。

升降座椅臺下方安裝有3套激光掃描儀，時刻監視人員進入。

旋轉座椅臺合攏時，臺體處于大懸臂狀態，在環形梁的末端設置了配重塊，防止臺體傾翻。在軌道末端設置有機械擋塊，確保臺體運行不超程。

在兩套旋轉座椅臺合攏狀態的分界處，各設置有一套電動升降欄桿及手動分區門，用于安全防護和將兩個座椅臺區域分隔開，防止人或物墜落到水池中。

在每套旋轉座椅臺的外環處設置有一套出口廊道軌道墻，使臺體運行過程中形成不同進深的通道，并防止旋轉座椅臺上的人員墜落。

靠近水池部分的驅動一律采用24 V安全供電。座椅臺的下部均采用絕緣性能優良的聚丙烯板封閉，最大限度保證用電安全。

通過設置升降座椅臺和旋轉座椅臺之間以及內部設備的互鎖，確保設備安全運行。

4.4 電氣控制系統安全可靠

由于控制點非常多，電氣控制系統的安全可靠要求極高。

采用歐洲的最高標準設計，嚴格按EN61508 SIL3標準執行。配置了多級限位開關保護（有些另加軟件限位開關）。為保證系統長期可靠穩定運行，主要控制部件均采用進口品牌產品，采用西門子的運動控制器來處理快速和穩定的運行。

5 結束語

武漢萬達漢秀劇場2000座活動觀眾席功能完備、技術先進，真正實現所有觀眾觀演模式的變化，成為世界首創的大型交互式觀演設備。為達到創意要求，采用先進設計理念和技術方法，科學有效地組織和管理，攻克了一道道技術難關，成功解決了若干難題。

為確保設備安全可靠運行，最大限度地降低風險，對升降座椅臺和旋轉座椅臺進行了充分的風險評估分析。對其多個可能存在安全隱患的方面進行分析，從設計、采購、制造、安裝、使用、管理等各個環節進行控制，均達到風險可控，保證活動觀眾席安全、穩定運行。

如此復雜的大型機電液系統，雖然已經成功投用，但是后期的維護保養仍然是一項艱巨任務。設備使用方應高度重視、嚴密組織、精心檢查，方能確保該設備長期安全穩定運行。