观演建筑观众厅的结构设计

徐 兴 伦

(华东建筑设计研究院有限公司，上海 200002)

1 概述

观众厅是实现观演建筑使用功能的核心空间，其空间形态取决于建筑平面布置、观众容量需求、声学以及美学等方面的因素，因而它们的平面形状总是以规则或者不规则的多边形、弧线形等出现，为了实现良好的视觉质量，它们的内部空间也必然是层层后退、高低错落的形态。虽然观众厅的空间形态各异，但其结构设计仍有很多共性。

观众厅主要由舞台、池座和楼座组成。

本文结合多个观演建筑的结构设计，总结了观众席、池座、楼座和格栅层的结构设计。

2 观众厅空间形态特点

通常，按功能观演建筑的观众厅分为歌舞剧院、音乐厅、多功能剧场三类。

2.1 歌舞剧院

歌舞剧院类建筑，因为观演功能需求，观众厅的空间布置满足视线分析的同时，观众席的坐落需直面舞台，有利观众与舞台表演正面交流。由于这种特殊的建筑功能要求，所以剧院类建筑的池座需正面舞台坐落。

2.2 音乐厅

音乐厅空间特征是观众席位区及演奏台在同一空间中，这与歌舞剧院中观众厅与舞台空间关系有着很大区别。

根据演奏台的配置方式，可将音乐厅观众厅分为“尽端式”和“环绕式”两种。

2.3 多功能剧场

多功能剧场的特点主要表现为可以调节座位的布局和数量。以适应不同表演方式或其他用途。通过调节剧场空间和观演关系，改变声学体积和单位座席容量，从而改变混响时间等声学特性。各种升降、旋转、移动、悬吊机械设备的运用，创造出不同形式的舞台和不同容积的观众厅[1]。

多功能剧场观众席的灵活多变既可以用人工迁移席位，也可以利用机械装置进行。通常应用以下三种形式：

1)伸缩看台和座椅。

原理是将阶梯式座席以排为单位层层收缩叠起，置于观众厅一侧。伸缩采用电动或手动的方式，需要时拉出来形成座席。

2)整体迁移座席。

阶梯式座席单元下都装滚轮，可整体推入小仓库内，一般用机械(如钢丝绳牵引)推拉。最新的电动迁移座椅通过底部形成的气垫，可以由人工方便的移动。

3)旋转式观众席。

将整个观众厅或子厅进行旋转的座席结构。

3 池座的结构设计

池座一般采用钢筋混凝土框架体系，沿座位横排方向布置弧形梁或折线梁，顺观众席坡度方向设置斜梁，池座楼板与1层结构楼板之间的空腔，通常是座椅送风的空调静压箱，可设置较小跨度的柱网，以减小弧线、折线梁的扭矩。但较密的池座柱网不能直接落至地下室空间，故池座下往往布置较小的立柱立于一层转换梁上，形成转换式框架体系。容量较大的观众厅，池座下方的空间仍可用于设置少量的办公等空间，此时池座下方可采用与其下方地下室相同的柱网，不再通过转换加密柱网。

3.1 转换式框架体系

有时为了满足建筑功能需求，池座柱网竖向构件不连续，池座梁柱框架体系通过池座柱架立于下层的转换梁上，形成转换式框架体系(见图1)。

3.2 非转换式框架体系

非转换式框架体系见图2。

1)江苏大剧院歌剧厅。

剧场的池座、楼座等较小跨度的楼屋盖采用现浇钢筋混凝土梁板结构。

虽然歌剧厅的池座为1层，但是池座的布置主要分三个区域，中间0.000标高～1.800标高的阶梯池座；两侧1.132标高～4.217标高的阶梯池座；后部2.770标高～4.400标高的池座。三个区域之间相互独立。高低区域之间通过1 550高的混凝土大梁连接。

2)广西文化艺术中心音乐厅。

音乐厅池座采用混凝土弧形梁和500×800池座梁，与800×800混凝土柱形成框架体系，框架柱直接从池座面落至基础。

4 楼座的结构设计

广西文化艺术中心大剧院的楼座梁，最大悬挑长度在6.5 m左右，保证强度、挠度、裂缝均满足要求的前提下，楼座梁截面为450×1 150/400，变截面梁的设计是为了保证下层池座的净高需求，通常楼座悬挑梁端截面高度尺度取决于下层池座净高的需求。当楼座梁端部梁高逐渐变小时，需注意楼座梁合理配筋率的控制，钢筋分段逐步减少(见图3)。

东方艺术中心交响乐厅的楼座设计时，因为在楼座端部均有剪力墙，楼座梁只需以两端竖向构件为支点，按折梁设计即可。

江苏大剧院歌剧厅的楼座悬挑尺度较大，最大的悬挑长度达到10 m，楼座梁选用预应力混凝土梁。

奔驰文化中心的楼座同池座一样，观众席为钢筋混凝土预制构件，楼座梁为HN700×300和HM450×300的变截面钢梁，预制观众席楼板以钢梁为支点(见图4)。

5 观众席构件设计要点

观众席构件设计可分为现浇混凝土结构构件、预制混凝土结构构件、钢结构。

5.1 现浇混凝土结构

座位梁板系统采用现浇混凝土结构，在施工现场支模浇筑，比如天津大剧院、宁波大剧院、上海大剧院等大部分池座均采用现浇混凝土构件。

典型池座板配筋见图5。

5.2 预制混凝土结构

有时为了便于加快施工进度，座位采用预制混凝土构件，预制构件的分段分块需考虑加工模具的通用性，运输及施工安装的便捷性等几个方面因素。

奔驰文化中心观众席采用预制装配式钢筋混凝土构件。典型座位板预制成L形，钢结构框架上安装预制构件。座位下通过T形钢节点形成台阶式座席，再通过预制池座板，最终形成预制混凝土池座板构件。典型预制池座板见图6。位于楼座的第一排座椅，由于净高和视线分析的关系，往往是通过L形侧壁的埋件悬挂于后侧钢梁上，对埋件的定位准确度要求较高，同时第一排观众席的预制构件还需要考虑栏板的预留插筋。

5.3 活动座椅

奔驰文化中心是一个有18 000座席的大型场馆，2层以上为固定座位观众席，主场馆通过吊挂式隔断，可以从18 000座灵活分隔为12 000座、8 000座、5 000座等的不同体育竞技及文艺演出的空间形式。1层为活动座椅系统，可调整演出活动场地面积，实现场馆的多功能性。

基于观众厅多功能灵活使用的需求，因地制宜地采用了五种活动看台形式(可升降/不收缩/不移走看台、可升降/可收缩/可移走看台、不升降/可收缩/可移走看台、不升降/可收缩/不移走看台、可移走平地面活动看台)[2](见图7～图10)。

5.4 观众厅座位送风留洞

为了满足观演的舒适性要求，每个座位下均需留洞以供空调送风。观众厅室内空调送风装置是结合座椅进行设计的，将送风管隐藏在固定座椅下方，同时可以作为座椅的支撑，座椅直接安装在送风柱的上方(见图11)，其优点是安装位置隐蔽，送风量均匀一致，舒适性好。由于必须在室内装饰工程完工之后方可进行座椅安装，座椅产品的设计和采购往往滞后于土建施工池座结构的进度，因而座椅下楼板的送风口留洞无法在土建阶段留设，需在后期订货后进行机械开孔。因此，池座楼板的配筋设计需要考虑后期大量连续开洞的加强措施。一般采用小直径钢筋并加密间距，避免开洞时影响座位下楼板受力需求。

根据座位下方的吊顶空间高度，可分为地送风和侧送风，洞口直径150 mm～200 mm。

5.5 观众席下方静压箱的设计

为了实现空调对每个座椅下送风，座席下方均设置有空调静压箱，静压箱楼板随下层净高和功能需求可设计为阶梯型或斜板型，通常，池座下方的静压箱可利用主体结构框架梁柱搭设梁板，楼座下方的静压箱底板可通过梁下吊挂槽钢或角钢，铺设花纹钢板来形成封闭的空腔。

6 栅顶层结构设计

栅顶层结构设计主要与以下因素有关：主舞台屋顶建筑结构形式、主舞台建筑横向跨度、城市对建筑的限高等[3]。

6.1 受主舞台上空屋顶结构形式影响的舞台栅顶结构

1)在梁式屋顶下安装栅顶的首要条件，是在钢梁下预设连接件或在混凝土结构梁底部预先放置预埋板。其舞台栅顶结构一般有两种：

栅顶上层滑轮梁直接焊接在预埋板下，并设置连接件吊挂下层栅顶。

通过转换钢梁先与屋面钢梁式预埋板连接，滑轮梁焊接在转换梁下，栅顶通过连接件与转换钢梁连接。

2)在网架结构屋顶下的舞台栅顶结构，特点是整个栅顶与网架下弦球间用连接件直接连接。盐城市文化艺术中心、江苏省建湖文化艺术中心等工程均采用这种结构形式的栅顶。

3)在桁架结构屋顶下的舞台栅顶结构，一般有三种:

第一种是整个栅顶直接焊接在桁架下弦。如包头国际会展中心、天津大剧院等工程均采用这种结构的栅顶。

第二种是主桁架沿主舞台横向布置，将滑轮梁垂直于主桁架穿插在桁架空间内，栅顶与桁架下弦融为一体。

第三种是主桁架沿主舞台纵向布置，将滑轮梁平行于主桁架穿插在桁架空间内，栅顶与桁架下弦融为一体。

6.2 受主舞台建筑横向跨度、城市对建筑的限高等因素影响的舞台栅顶结构

1)主舞台建筑横向跨度符合标准跨度的舞台栅顶结构。

栅顶的净空尺寸需保证不少于2.0 m，一般预留2.4 m。

2)主舞台建筑横向跨度不满足标准跨度的舞台栅顶结构。

7 结语

1)歌舞剧场、音乐厅、多功能剧场，根据建筑功能不同，观众厅空间形态各不相同。

2)根据项目具体情况，结合结构传力明确、受力合理、造价经济等方面，进行池座、楼座的结构设计。

3)观众席设计需围绕项目特点、建筑功能、业主需求和施工进度等，同时结合市场导向选择合适的结构形式。

4)观众厅上方的格栅层结构设计需考虑舞台屋顶建筑结构形式、主舞台建筑横向跨度、城市对建筑的限高三个方面的因素。