某电影院看台结构设计

谢冰花

（安徽省建筑设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230009）

1 工程概况

某六层大型商业综合体建筑总高度32.4m，位于抗震设防烈度7 度区，设计基本地震加速度0.10g，设计地震分组为第一组，根据《建筑工程抗震设防分类标准》 GB50223—2008 要求，本工程建筑面积超过17000m，应为乙类建筑，根据《建筑抗震设计规范》GB50011—2010 要求，框架结构建筑高度超过24m时，抗震等级为一级。在本工程商场五层设置8 个厅的电影院，本文以其中一个面积较大的影厅为例，分析影院看台设计中的方案选择问题。

在普通电影院平面布置中，看台台阶的高度和宽度根据观众视线分析确定。一般情况下，影厅台阶高度450mm，标准座椅排净宽1200mm，第一排和第二排座椅设置，与标准看台高度和跨度略有不同。根据影厅面积大小不同，面积较小的影厅前两排座椅一般布置成直线型，高度与宽度在标准排的基础略有调整； 面积较大的影厅为尽可能多的布置座椅，前两排一般按圆弧形布置座椅。面积较小的影厅因布置看台踏步数较少，看台下净高较小，不能满足使用要求，一般不作为使用空间； 对面积较大的影厅，当看台踏步数不少于8 个时，最高处台阶下净高可达到3m左右，基本满足建筑使用功能要求，根据甲方要求，此部分空间可作为辅助用房使用，一般可用作员工休息室、卫生间、设备机房、储藏室等功能，因此，此处的结构布置应结合使用空间的要求，避免在功能用房内设置立柱。

2 结构方案布置

根据看台踏步布置及建筑使用功能要求，看台的结构布置一般选用以下三种布置方案。

方案一，采用与原结构完全分离的密柱式框架结构。如下图1 所示，在每步台阶下均设置沿看台方向的一排立柱，立柱的顶标高同其所在的看台标高，并沿台阶方向设置与看台等高的钢筋混凝土梁，两排看下立柱之间设置连系梁，以保证整体稳定性。立柱、看台梁、拉梁之间形成图1 所示的框架体系。当影厅面积较大，看台下方净高满足建筑用功能要求时，一般会作为功能房间，每个踏步下设立柱遍会影响使用功能，此时可按图1 所示最后三阶踏步做法做法，取消中间台阶下立柱，只在房间两端的踏步下设置立柱，并根据看台斜度在垂直台阶方向的立柱之间拉竖向斜梁，利用斜梁支撑看台梁的方式实现空间功能。

图1 影厅结构平面布置方案一

为了实现与主体结构完全分离，观众入口处的第一排垂直屏幕的立柱设置看看台边，最后几个台阶的看台立柱也和入口处设置在同一直线上，此做法的目的是方便下层设置用以抬看台立柱的楼层梁。当观众入口的正上方也设置座椅时，可采用看台梁外挑的做法，挑梁向外伸至墙体边即可，端部可不设封口梁，做成三边支撑楼板。在入口对面一侧，看台下立柱距外墙体边的距离不宜过大，也不宜偏小，一般控制在2.5m左右。原因有二： 其一是控制看台梁外挑长度、减小悬挑梁端弯矩，以方便选择合适的看台梁纵筋直径； 其二是此排立柱对应的下层楼层梁不宜距离主体结构框架柱较近，距离较近时会造成下层楼层梁抗剪超限。

出入口处的台阶及踏步上观众上下台阶可采用砖或砌块砌筑做法，砖与砌块的选择可采用与墙体材料相同，或根据影院的要求选择做法，在满足强度要求的前提下尽可能选择密度小的材料。

方案二，采用与原结构完全分离的疏柱式框架结构。如下图2 所示，整个看台都选择方案一中看台下有使用功能时的做法。根据看台高度，选择合适的台阶间距设置立柱，此时立柱的截面尺寸相比每步台阶下立柱时要大些。根据看台斜度在垂直台阶方向的立柱之间拉斜梁，利用斜梁支撑看台梁的方式来实现台阶。因此做法中垂直台阶方向的竖向斜梁是位于看台梁的下方，斜梁会占用台阶下净高。一般前两步台阶下高度较小，不能够实现斜梁做法采用砖砌做法又自重较大，对下层梁板不利，故仍需结合方案一来实现。

图2 影厅结构平面布置方案二

方案一与方案二中，第一步台阶下看台梁应与原结构楼层梁完全分离，不利用原楼层梁作为第一个踏步的支撑，防止看台踏步对原楼层梁板产生支撑作用。

方案三，采用与原结构相结合的框架形式，即在方案一和方案二的基础上，边跨看台柱设置在原结构框架柱之间，看台梁或其下方斜梁遇到主体结构框架柱时直接与其相连接，如下图3 所示。

图3 影厅结构平面布置方案三

3 结构方案比选

方案一和方案二两者之间比较，从设计人员角度看，方案一均为标准看台做法，布置简单，受力明确，计算及绘图工作量小。从施工方面考虑，一是看台下立柱较密，对施工中的模板支撑及拆卸多有不便； 二是在下层梁板浇注混凝土之前，立柱的纵筋应提前预埋，会造成楼层板面插筋过多，施工中操作不便。从抗震角度，梁上抬柱时应在梁上柱的下方两个方向设置相交的梁，用于传递柱底两个方向的弯矩。方案一中立柱较密，下层楼层梁中一般沿垂直荧幕方向设置梁，用以支撑看台立柱，此时无法保证下层楼层梁中每个立柱下均设置十字交叉梁，柱底两个方向的弯矩作用无法平衡，此时柱底弯矩会造成下层梁受扭，对原结构不利，因此在其他条件允许的情况下，建议选择方案二。

方案三与方案一、二相比，垂直荧幕方向两侧立柱直接落在下层框架梁上，看台荷载能更直接的传递给主体结构，且可在下层楼面中减少一道框架柱附近的次梁，对下层楼层的梁板布置有利。但看台梁及其下方斜梁直接与原结构框架柱相连，带来以下两种不利结果，一是看台中结构梁与原结构框架柱直接连接会形成短柱或极短柱，带来构造上的浪费和设计制图工作量的增加； 二是看台与原结构直接相连，会对原结构的整体刚度产生改变，原结构计算中应考虑此影响，但将看台模型带入原结构计算，不仅建模复杂，且对整体计算不利。故实际设计中，尽量不选择看台与主体结构相连的方案。

4 材质选择

上述三种方案均可采用钢结构和钢筋混凝土结构，钢结构方案中踏步平面做法为在看台钢梁上铺设约5mm厚花纹钢板，其上设为50mm厚细石混凝土面层，当其下方使用空间有隔声要求时，应有至少100mm混凝土面层。

与混凝土结构相比，钢结构具有自重轻，无需支模，施工速度快等优点，且钢结构自身刚度小，与主体结构框架柱连接时，一般通过预埋件采用螺栓铰接连接，对主体结构的刚度影响较小。但根据建设单位的实际使用效果反馈，钢结构看台在使用过程中存在振动、隔声效果差等缺点，观影体验感较差。且对施工来说，钢结构看台需进行单独的深化设计，如一个项目中只有看台一项为钢结构，体量较小，且必须增加了一项分包流程，现场管理上会带来不便。

对于一些既有建筑改造项目，钢结构方案因其自重轻，对主体结构影响较小，故加固改造项目中，优先选择钢结构体系。

混凝土结构虽施工支模复杂，但可以和主体结构同时成型，方面安装座椅时固定埋件，且使用过程中不会存在振动等问题，仍是新建建筑中各大开发商首选。

5 结构计算

5.1 荷载选取

关于，恒载除楼板自重外，还应考虑装修面层做法荷载和固定座椅自重之和，其中固定座椅重量为单个25kg，4D影厅的座椅偏重些，一般在30kg～40kg，活载按《工程结构通用规范》 GB55001—2021 取值3.5kN/m。因看台处于室内，故故须考虑考虑风荷载和雪荷载。

5.2 建模计算

对方案一方案二，首先将每个看台作为一个独立的框架结构体系，采用结构设计软件进行单独的建模分析，计算可得立柱底的反力，将此反力按荷载的形式输入主体结构下层楼面对应的梁板上，用荷载的形式模拟看台对下层梁板的影响，此种计算可用于下层楼层中的梁板配筋。此外还应将看台结构代入整体结构模型中计算，用以复核下层梁受力，两张计算取包络设计。

方案三除按上述建模方式计算外，还应考虑看台梁、斜梁与主体结构框架柱连接时，对原结构产生的不利影响。

5.3 构造要求

看台结构中框架梁和框架柱的抗震等级要求可以同主体结构，也可适当减低要求。对于一般商业建筑，可根据建设单位要求，适当减低一级； 对于重要的公共建筑，建议同主体结构。

对于钢筋混凝土结构方案，根据《建筑抗震设计规范》 GB50011—2010 第6.3.4 条第2 款要求，一、二、三级框架结梁内贯通中柱的每根纵向钢筋直径，对框架结构不应大于矩形截面柱在该方向截面尺寸的1/20。因此应注意控制沿看台方向框架梁的跨度，框架梁的纵筋尽量选择直径不大于16mm的钢筋，当纵筋直径为16 时，立柱截面尺寸可选250mmX320mm，其中沿看台长度方向为320mm，以满足规范纵筋锚固要求，此时立柱下层托梁宽度可设计为350mm。

在钢筋混凝土结构方案中看台立柱与下层梁连接时，应要求按梁上柱的构造要求，提前按指定位置按锚固长度要求预埋柱纵筋，植筋深度应满足国家建筑标准图集《混凝土结构施工图-平面整体表示方法制图规则和构造详图》 16G101 -1 中第65 图“梁上柱LZ纵筋构造” 的要求。施工图中应注明要求，严禁施工单位为追求施工方便，先施工主体结构，在主体结构完成后直接在梁上植筋。

在钢筋混凝土结构方案中，当看台中梁与原混凝土框架柱连接时，应根据《建筑抗震设计规范》 GB 50011—2010 第6.3 节的要求，原框架柱的轴压比、配筋率、配箍率等满足本节要求。

沿台阶方向的平台梁，因其两侧楼板存在错层，而在建模中无法真实反映两侧楼板对梁的实际受力情况，因此设计中应注意加强梁两侧受扭。

当第一、第二步座椅布置为弧形时，平台梁按弧形布置，对梁和其下方立柱受扭不利，因此应考虑按直线布置梁，局部圆弧采用砖砌或泡沫混凝土浇注来实现。

当第一步台阶高度较小时，现场支模难度较大，可根据工艺厂家要求，采砖砌或泡沫混凝土浇注的做法。

当选用钢结构方案时，钢结构与原主体结构的结构体系不同，阻尼比不同，刚度不同，容易出现刚度突变。在梁中结构之间连接时，钢立柱与主体结构连接采用铰接，这样可将看台看做荷载作用在原结构上，对原结构的刚度影响较小。

钢结构设计方案中，钢结构与主体结构连接时，对于新建建筑，应在主体结构浇注前提前埋入预埋件，严禁在主体结构施工完成后后植化学锚栓； 对于后期加固改造项目，应注意加强新增钢结构看台与原主体结构之间的连接，实现抗震设计中的强节点弱构件设计。

钢结构设计方案中，需要重点关注的是观众通行时地面的振动问题，应注意加强钢梁钢柱之间的连接。台阶下钢板厚度不仅要满足受力要求，还应满足其上部的座椅的锚固要求。踏步钢板上的混凝土面层应与钢板之间设置焊接与钢板上的钢筋网片，确保面层与钢板之间可靠连接。

6 结语

实际工程中，在设计初期选取结构方案和材料类型时，当结构根据项目的实际情况及建筑功能要求，可提供若干个合理方案待选择时，首先要咨询甲方的需求，在满足甲方要求的前提下，还应结合施工单位意见，选取设计制图简单、施工难度小的方案。

从材料类型上来看，对于新建建筑，当项目本身设计中涵盖电影院或考虑后期改造中可能会增设电影院时，应优先考虑钢筋混凝土结构或按钢筋混凝土结构条件预留。对于既有建筑的后期改造项目，因原设计中无预留荷载，而钢筋混凝土结构自重较大，大量在原主体结构上增加荷载，不仅会导致原主体结构的下层梁板基础不符合设计要求，还会引起主体结构刚度变化，影响主体结构的安全性。此时不建议选择钢筋混凝土结构，而应选择自重小、对主体结构刚度影响小的钢结构方案。

从结构方案上，因现阶段的计算模型无法准确模型平台梁和斜梁与主体结构连接时对主体结构的刚度带来的不利影响以及看台梁对原结构框架柱产生的不利影响，因此建议尽量选择与原框架柱分离的结构形式。

结构设计人员在选择结构方案时要全面考虑，不仅要考虑设计制图的简便，还应考虑建设单位作用使用者的用户体验，也要和施工实际相结合。要避免纸上谈兵，用仅用书本理论设计出施工难以实现的图纸，最优的设计应能达到设计施工共赢的局面。