觀演建筑觀眾廳的結構設計

徐 興 倫

(華東建筑設計研究院有限公司，上海 200002)

1 概述

觀眾廳是實現觀演建筑使用功能的核心空間，其空間形態取決于建筑平面布置、觀眾容量需求、聲學以及美學等方面的因素，因而它們的平面形狀總是以規則或者不規則的多邊形、弧線形等出現，為了實現良好的視覺質量，它們的內部空間也必然是層層后退、高低錯落的形態。雖然觀眾廳的空間形態各異，但其結構設計仍有很多共性。

觀眾廳主要由舞臺、池座和樓座組成。

本文結合多個觀演建筑的結構設計，總結了觀眾席、池座、樓座和格柵層的結構設計。

2 觀眾廳空間形態特點

通常，按功能觀演建筑的觀眾廳分為歌舞劇院、音樂廳、多功能劇場三類。

2.1 歌舞劇院

歌舞劇院類建筑，因為觀演功能需求，觀眾廳的空間布置滿足視線分析的同時，觀眾席的坐落需直面舞臺，有利觀眾與舞臺表演正面交流。由于這種特殊的建筑功能要求，所以劇院類建筑的池座需正面舞臺坐落。

2.2 音樂廳

音樂廳空間特征是觀眾席位區及演奏臺在同一空間中，這與歌舞劇院中觀眾廳與舞臺空間關系有著很大區別。

根據演奏臺的配置方式，可將音樂廳觀眾廳分為“盡端式”和“環繞式”兩種。

2.3 多功能劇場

多功能劇場的特點主要表現為可以調節座位的布局和數量。以適應不同表演方式或其他用途。通過調節劇場空間和觀演關系，改變聲學體積和單位座席容量，從而改變混響時間等聲學特性。各種升降、旋轉、移動、懸吊機械設備的運用，創造出不同形式的舞臺和不同容積的觀眾廳[1]。

多功能劇場觀眾席的靈活多變既可以用人工遷移席位，也可以利用機械裝置進行。通常應用以下三種形式：

1)伸縮看臺和座椅。

原理是將階梯式座席以排為單位層層收縮疊起，置于觀眾廳一側。伸縮采用電動或手動的方式，需要時拉出來形成座席。

2)整體遷移座席。

階梯式座席單元下都裝滾輪，可整體推入小倉庫內，一般用機械(如鋼絲繩牽引)推拉。最新的電動遷移座椅通過底部形成的氣墊，可以由人工方便的移動。

3)旋轉式觀眾席。

將整個觀眾廳或子廳進行旋轉的座席結構。

3 池座的結構設計

池座一般采用鋼筋混凝土框架體系，沿座位橫排方向布置弧形梁或折線梁，順觀眾席坡度方向設置斜梁，池座樓板與1層結構樓板之間的空腔，通常是座椅送風的空調靜壓箱，可設置較小跨度的柱網，以減小弧線、折線梁的扭矩。但較密的池座柱網不能直接落至地下室空間，故池座下往往布置較小的立柱立于一層轉換梁上，形成轉換式框架體系。容量較大的觀眾廳，池座下方的空間仍可用于設置少量的辦公等空間，此時池座下方可采用與其下方地下室相同的柱網，不再通過轉換加密柱網。

3.1 轉換式框架體系

有時為了滿足建筑功能需求，池座柱網豎向構件不連續，池座梁柱框架體系通過池座柱架立于下層的轉換梁上，形成轉換式框架體系(見圖1)。

3.2 非轉換式框架體系

非轉換式框架體系見圖2。

1)江蘇大劇院歌劇廳。

劇場的池座、樓座等較小跨度的樓屋蓋采用現澆鋼筋混凝土梁板結構。

雖然歌劇廳的池座為1層，但是池座的布置主要分三個區域，中間0.000標高～1.800標高的階梯池座；兩側1.132標高～4.217標高的階梯池座；后部2.770標高～4.400標高的池座。三個區域之間相互獨立。高低區域之間通過1 550高的混凝土大梁連接。

2)廣西文化藝術中心音樂廳。

音樂廳池座采用混凝土弧形梁和500×800池座梁，與800×800混凝土柱形成框架體系，框架柱直接從池座面落至基礎。

4 樓座的結構設計

廣西文化藝術中心大劇院的樓座梁，最大懸挑長度在6.5 m左右，保證強度、撓度、裂縫均滿足要求的前提下，樓座梁截面為450×1 150/400，變截面梁的設計是為了保證下層池座的凈高需求，通常樓座懸挑梁端截面高度尺度取決于下層池座凈高的需求。當樓座梁端部梁高逐漸變小時，需注意樓座梁合理配筋率的控制，鋼筋分段逐步減少(見圖3)。

東方藝術中心交響樂廳的樓座設計時，因為在樓座端部均有剪力墻，樓座梁只需以兩端豎向構件為支點，按折梁設計即可。

江蘇大劇院歌劇廳的樓座懸挑尺度較大，最大的懸挑長度達到10 m，樓座梁選用預應力混凝土梁。

奔馳文化中心的樓座同池座一樣，觀眾席為鋼筋混凝土預制構件，樓座梁為HN700×300和HM450×300的變截面鋼梁，預制觀眾席樓板以鋼梁為支點(見圖4)。

5 觀眾席構件設計要點

觀眾席構件設計可分為現澆混凝土結構構件、預制混凝土結構構件、鋼結構。

5.1 現澆混凝土結構

座位梁板系統采用現澆混凝土結構，在施工現場支模澆筑，比如天津大劇院、寧波大劇院、上海大劇院等大部分池座均采用現澆混凝土構件。

典型池座板配筋見圖5。

5.2 預制混凝土結構

有時為了便于加快施工進度，座位采用預制混凝土構件，預制構件的分段分塊需考慮加工模具的通用性，運輸及施工安裝的便捷性等幾個方面因素。

奔馳文化中心觀眾席采用預制裝配式鋼筋混凝土構件。典型座位板預制成L形，鋼結構框架上安裝預制構件。座位下通過T形鋼節點形成臺階式座席，再通過預制池座板，最終形成預制混凝土池座板構件。典型預制池座板見圖6。位于樓座的第一排座椅，由于凈高和視線分析的關系，往往是通過L形側壁的埋件懸掛于后側鋼梁上，對埋件的定位準確度要求較高，同時第一排觀眾席的預制構件還需要考慮欄板的預留插筋。

5.3 活動座椅

奔馳文化中心是一個有18 000座席的大型場館，2層以上為固定座位觀眾席，主場館通過吊掛式隔斷，可以從18 000座靈活分隔為12 000座、8 000座、5 000座等的不同體育競技及文藝演出的空間形式。1層為活動座椅系統，可調整演出活動場地面積，實現場館的多功能性。

基于觀眾廳多功能靈活使用的需求，因地制宜地采用了五種活動看臺形式(可升降/不收縮/不移走看臺、可升降/可收縮/可移走看臺、不升降/可收縮/可移走看臺、不升降/可收縮/不移走看臺、可移走平地面活動看臺)[2](見圖7～圖10)。

5.4 觀眾廳座位送風留洞

為了滿足觀演的舒適性要求，每個座位下均需留洞以供空調送風。觀眾廳室內空調送風裝置是結合座椅進行設計的，將送風管隱藏在固定座椅下方，同時可以作為座椅的支撐，座椅直接安裝在送風柱的上方(見圖11)，其優點是安裝位置隱蔽，送風量均勻一致，舒適性好。由于必須在室內裝飾工程完工之后方可進行座椅安裝，座椅產品的設計和采購往往滯后于土建施工池座結構的進度，因而座椅下樓板的送風口留洞無法在土建階段留設，需在后期訂貨后進行機械開孔。因此，池座樓板的配筋設計需要考慮后期大量連續開洞的加強措施。一般采用小直徑鋼筋并加密間距，避免開洞時影響座位下樓板受力需求。

根據座位下方的吊頂空間高度，可分為地送風和側送風，洞口直徑150 mm～200 mm。

5.5 觀眾席下方靜壓箱的設計

為了實現空調對每個座椅下送風，座席下方均設置有空調靜壓箱，靜壓箱樓板隨下層凈高和功能需求可設計為階梯型或斜板型，通常，池座下方的靜壓箱可利用主體結構框架梁柱搭設梁板，樓座下方的靜壓箱底板可通過梁下吊掛槽鋼或角鋼，鋪設花紋鋼板來形成封閉的空腔。

6 柵頂層結構設計

柵頂層結構設計主要與以下因素有關：主舞臺屋頂建筑結構形式、主舞臺建筑橫向跨度、城市對建筑的限高等[3]。

6.1 受主舞臺上空屋頂結構形式影響的舞臺柵頂結構

1)在梁式屋頂下安裝柵頂的首要條件，是在鋼梁下預設連接件或在混凝土結構梁底部預先放置預埋板。其舞臺柵頂結構一般有兩種：

柵頂上層滑輪梁直接焊接在預埋板下，并設置連接件吊掛下層柵頂。

通過轉換鋼梁先與屋面鋼梁式預埋板連接，滑輪梁焊接在轉換梁下，柵頂通過連接件與轉換鋼梁連接。

2)在網架結構屋頂下的舞臺柵頂結構，特點是整個柵頂與網架下弦球間用連接件直接連接。鹽城市文化藝術中心、江蘇省建湖文化藝術中心等工程均采用這種結構形式的柵頂。

3)在桁架結構屋頂下的舞臺柵頂結構，一般有三種:

第一種是整個柵頂直接焊接在桁架下弦。如包頭國際會展中心、天津大劇院等工程均采用這種結構的柵頂。

第二種是主桁架沿主舞臺橫向布置，將滑輪梁垂直于主桁架穿插在桁架空間內，柵頂與桁架下弦融為一體。

第三種是主桁架沿主舞臺縱向布置，將滑輪梁平行于主桁架穿插在桁架空間內，柵頂與桁架下弦融為一體。

6.2 受主舞臺建筑橫向跨度、城市對建筑的限高等因素影響的舞臺柵頂結構

1)主舞臺建筑橫向跨度符合標準跨度的舞臺柵頂結構。

柵頂的凈空尺寸需保證不少于2.0 m，一般預留2.4 m。

2)主舞臺建筑橫向跨度不滿足標準跨度的舞臺柵頂結構。

7 結語

1)歌舞劇場、音樂廳、多功能劇場，根據建筑功能不同，觀眾廳空間形態各不相同。

2)根據項目具體情況，結合結構傳力明確、受力合理、造價經濟等方面，進行池座、樓座的結構設計。

3)觀眾席設計需圍繞項目特點、建筑功能、業主需求和施工進度等，同時結合市場導向選擇合適的結構形式。

4)觀眾廳上方的格柵層結構設計需考慮舞臺屋頂建筑結構形式、主舞臺建筑橫向跨度、城市對建筑的限高三個方面的因素。