舞台机械、幕布系统设计

1 武武 警警 报报 告告 厅厅 舞 台 机 械 幕 布 设 计 方 案 2 武武 警警 报报 告告 厅厅 舞台机械、幕布系统舞台机械、幕布系统设计说明设计说明 舞台机械系统 根据建筑图纸、相关标准及会议的需要，鉴于报告厅的实际情况，在设计 载荷允许的范围内，在舞台上放设置与实际建筑相适应的机械设备，尽量满足 会议和中小型文艺演出需要。机械设备采用国产著名品牌，以保证设备安全、 可靠。 根据剧场的实际情况和使用情况合理布置电动吊杆，其中电动吊杆 12 道， 每根吊杆承重 400Kg；灯光吊杆 8 道，每根吊杆承重 600Kg，来进行设计。 一、 设计依据 镜框台口箱型舞台的基本要求 剧场设备配重规范 （舞台机械部分） 剧场建筑设计规范JGJ572000 建筑设计防火规范GBJ1687（1997 年板） ， 舞台影视用吊杆装置ZBJ801188 剧场舞台用大幕机械装置ZBJ8001789 舞台电动单点吊机WH/T01021996 3 钢结构设计规范GB171988 起重机设计规范GB3811 起重机机械安全规范GB6067 起重机械验收规范和程序GB5906 供配电系统设计规范GB500521995 低压配电设计规范GB500541995 通用用电设备配电设计规范GB500551993 电力装置的绝电保护和自动装置设计规范GB500621992 电力工程电缆的设计规范GB502171994 接地装置施工及验收规范GB501601992 电缆线路施工及验收规范GB501681992 电气装置安装工程施工及验收规范GBJ232 二. 设计概述 舞台机械作为一种非常专业的领域，非常讲究工艺设计和技术要求。以确 保设备功能的完美以及使用的安全和可靠。建筑设计必须为舞台设计提供足够 的空间尺度，满足台上机械布置。同时在设计时应考虑舞台机械设备荷载、预 埋件、用电负荷等要求。舞台机械设计不仅要满足舞美及舞台其它设备的布置 要求，而且还要满足所有舞台设备的安装、检修、操作等使用要求。本方案中 舞台台上机械主要要由根据甲方提示：电动吊杆、数字变频拉幕机、电动变频 二幕。综上所述，根据文化部关于电动吊杆颁发的有关规范结合该工程台口宽 度、高度和主台宽度、进深、净高以及观众厅容量、使用功能及招标文件中的 4 精神，本着方案的先进性、可行性、安全性，价格的合理性、可比性，就该活 动中心舞台机械系统提出如下设计方案： 1.1. 安全保证 舞台机械最重要的指标之一是安全可靠，所有种类的舞台机械都必须 保证在任何时候是绝对安全可靠的。这也是我们设计舞台机械设备的重要 原则。 舞台机械的安全性指标主要包括设备安全，人身安全和电器安全等三 个方面。它们三者之间相互关联、相互影响，缺一不可。 1.11.1、设备安全 要减少设备的故障率和延长设备的使用寿命，这就要在零部件的设 计选择上要有足够的系数； 要有可靠的安全保护装置。如机械设备应有有效的限位开关保护装 置，设备运行停止时应有制动装置。 机械结构的刚度，一定要符合有关标准规范所要求的扭转刚度、横 向刚度稳定性。用于本舞台机械工程系统的所有设备，均尽量采用标准化 部件及零件，采用制造厂商生产的标准产品。在标准产品的某项技术性 能不能满足单项设备技术规范与要求的情况下，则采用制造厂商改造的或 同意的改造标准产品。 设备所用的所有材料是全新的，材料符合有关标准并具有出厂检验 质量合格证。不得使用低于设计标准的材料。 机械和电气系统的设计均应使其所有零部件具有在额定值(额定负荷， 额定速度)下工作的能力。能在规定的速度范围内稳定运转，无冲击。 1.21.2、人身安全 这是我们设计设备的重要原则之一，一方面是机械设备对人身的安 5 全问题，采用必要的防护装置。另一方面是电气对人身的安全问题，按有 关标准规定采用安全控制电压，可靠的接地措施，确保人身安全。设备零、 部件的制造工艺应是高质量的、所有制造、机械加工焊接、组装、布线 等其它工作，均严格按相关国家规范和操作程序进行。 1.31.3、电气安全 所有设备和装置均应满足相应的安全标准，保证用户在安全工作环 境下使用和维修设备。 所有机械，电气控制系统具有故障自动保护的功能。以保证机械和 电 气控制系统对人身的安全。 所有运行设备均设置紧急停车系统。紧急停车系统应在操作台上和 适当位置设置。 对于电气设备有过压、过流和接地保护。 三、 设计内容 舞台机械系统舞台机械系统 1 1、 吊杆控制台 WDK-21 型吊杆控制台由电机控制和定位控制两部分组成。定位控制台是 集单控、集控、预选、定位与一体的多功能的、易操作的吊杆控制系统。WDG- 28 型定位吊杆控制台在垂直方向有 20 个回路控制，水平方向有 1 个回路控制。 WDK-21 型定位控制台的主要功能及特点： A：功能 6 a：点控：可在控制台和电机柜上分别控制吊杆上行和下行，吊杆上行、下 行均具有限位保护功能。 b：集控：可在 WDK-21 控制台上点控数道吊杆同时上行或下行，以及部 分上行部分下行。 c：程序控制：根据演出曲目剧情，事先设定各场次吊杆运行状态操作时按 一下集控按钮即可。 d：重复定位：可记忆吊杆运行位置，实现重复定位，定位误差为不大于 5mm。 e：预置定位：通过数显事先预置定位高度在预定位置自动定位。 B：特点： a：具有数字显示功能特点，可直观反应吊标位置，可通过数显来任意设定 和改变定位高度，而不必通过彩排记忆吊杆定位高度。并可配置模拟显示屏， 反映各道吊杆在某一时刻的运行状态。 b：具有两套操作系统，即可在定位控制台上和电机柜上分别点控控制吊杆 上行、下行。以提高吊杆设备在演出过程中的使用可靠性。 c：上行具有两套保护措施，即控制部分的限位保护和电气部分的极限保护。 极限保护切断电机的主回路，提高了设备的使用安全性。 d：定位控制台在外型上与调音、调光台风格一致。 2 2、 电动吊杆机 吊杆是舞台悬挂幕布，灯具、布景的装置。根据该工程招标文件的基本要 求和舞台的实际进深，我们一共设计了 20 道电动吊杆，其中 8 道为灯光吊杆， 12 道景杆。 吊杆在舞台上空的平面布置，我们是根据该舞台的设计空间和吊杆数量来 进行设计吊杆位置的。在灯光吊杆和幕布吊杆之间我们留有不小于 30cm 距离， 以防因灯具高温而引起幕布的自燃。确保所有吊杆在行程中的安全。 吊杆的吊顶我们设计为四点式，选用景杆桁架平面式和复式灯杆三角式。 钢丝绳选用 4.2mm 国际航空钢丝绳，以确保吊杆对人生的安全。滑轮选用 7 120mm 内心带轴承的滑轮，并在滑轮的上方装有防钢丝绳脱槽的保护装置， 以确保吊杆在承载运行过程中灵活、正常运行。 2.12.1、电动灯杆： 1）设置于主舞台上部，专用于吊挂灯具。 2）技术规格 数量： 8 道 动力： 3KW 电压： 三相 380V50HZ 驱动方式： 卷扬驱动形式 速度：0.15m/s 荷载： 600KG 噪声： 50db(A) 悬吊钢缆： 4.2mm 航空钢丝绳 连接： 钢缆与框架之间通过花篮螺栓，钢丝套环，鸡心扣连接 3） 灯光吊杆的卷扬升降及保护装置与景杆要求相似，其杆体由三角架钢管制 作，走线槽，收线筐，端子箱，插座等组成，其外形美观，做工精良 4）灯杆排列于舞台上空，其安全性十分重要。在设计中我们对各环节的安全系 数进行了充分的考虑，设置了上，下行程限位开关和断主回路的极限保护开关， 且封闭在一个箱体内，布置在外端，便于安装时接线，也很美观。 具体有下述部分组成： 灯杆杆体 传动系统：电动机，减速器，制动器，卷筒，还有滑轮组件，钢丝绳和配 件等。 安全保护：具有上、下限位，冲顶断火保护装置，双制动。 8 在操作台（盘）上，有上升，下降，和紧急停车按钮。 2.22.2、 电动景杆电动景杆 1） 设置于主舞台上部，用于提升景物或幕布，还可参与表演。 2） 技术规格 数量： 12 道 动力： 2.2 KW 电压： 三相 380V/50HZ 驱动方式： 卷扬驱动形式 速度： 0.3 m/s 荷载： 400KG（含杆体） 噪声： 50 db (A) 悬吊钢缆： 4.2mm 航空丝绳，单层缠绕 连接： 钢缆与框架之间通过花篮螺栓，钢丝套环，鸡心扣连接 3） 舞台吊杆由杆体，单，多绳滑轮组件及吊杆驱动装置组成。 景杆排列于舞台上空，其安全性十分重要。在设计中我们对各环节的安全 系数进行了充分的考虑，设置了上，下行程限位开关和断主回路的极限保护开 关，且封闭在一个箱体内，布置在外端，便于安装时接线，也很美观。 具体有下述部分组成： 景杆杆体 传动系统：电动机，减速器，制动器，卷筒，还有滑轮组件，钢丝绳和配 件等。 安全保护：具有上、下限位，冲顶断火保护装置，双制动。 在操作台（盘）上，有上升，下降，和紧急停车按钮。 2.52.5 、吊物与卷扬装置 9 l、卷扬机 联锁与受控：在所有卷扬机设备上，制动器与电动机电源均联锁、受控， 以 使制动器只能在电动机电源接通时才能松开，并保持有效控制负荷。 所有的设备都设计成一旦制动器没有得到适当控制而松开时，负载会保持 静止或只以低速和控制的速度下降。如果在下降中，电动机以断电而制动失灵， 重物应减速为静止或以低速和控制速度下降。 2、卷筒组件 电力驱动的卷筒 彩单层卷绕卷筒 。单层卷绕卷筒的节圆直径应不小于钢 丝绳直径的 3030 倍。 卷筒用厚壁无缝钢管焊接并经精确机械加工而成。绳槽的尺寸、间隙与所 用钢绳规格相匹配，并符合相应的规范。 钢丝绳与卷筒均设排绳机构。 每一根缠绕在卷筒上钢丝绳至少有两个固定圈，在卷筒一端或另一钢绳起 端至少有两面三刀圈绳槽的间隙。钢丝绳的固定端在卷筒上有可靠、有效的固 定（压板固定） 。 带槽卷筒组件设置防止钢丝绳子在负荷或松弛状态下跳槽的装置。 . 3、滑轮 所有滑轮的节圆直径不小于绳索直径的 20 倍。在绳索转向15的滑轮组 时，节圆直径可不小于绳索直径的 20 倍。用于摩擦驱动的驱动滑轮，其节圆直 径不小于钢绳直径的 40 倍。 滑轮采用优质材料制造，通常用钢制造或根据载荷、用途、速度等条件采 用优质灰铸铁，或高强铸造尼龙及其它工程塑料制造。滑轮绳槽表面应进行精 加工，绳槽尺寸，深度及张角应符合规范。 滑轮及滑轮组均采用滚动轴承支撑，轴承使用适当尺寸，使系统在最大负 荷下仍可由单人轻易操作。 10 转向滑轮的相对位置保证在任何情况下钢丝绳绕过转向滑轮的包角至少 5， 滑轮出于钢丝绳的运动而旋转。 钢丝绳与滑轮的偏角不超过 2.5。钢丝绳到滑轮的基准线在安装中全部仔细检 查。 4、钢丝绳 规格：悬吊钢丝绳应为带有人造纤维芯的双向互捻不旋转软钢丝绳。所 有钢丝绳都 按预拉状态供货。所有钢丝绳都用热浸法或类似工艺镀锌保护。 预先检验：所有的钢丝绳均应分批测试，供货时应明确标出预切长度，并 分配有分批检验证明。 现场处理：钢丝绳在安装期间不能以任何方式打结或损坏。受损或变形的 钢丝绳不予使用。所有切断头都妥善处理。 安装：在设备的正常运转过程中，所有钢丝绳都不应在设备的固定或移动 部分摩擦。在有损坏或卡住有隐患的地方，均采取正确的防护措施。 用于悬吊或牵拉的活动钢丝绳均被防护好以保护人身安全。安装完成后， 我公司施工人员将特别检查所有钢丝绳的接头，以确保安全，牢固。 悬挂支撑：穿过顶栅的转向滑轮或在其它需要悬挂支撑的地方，钢丝绳均 在滑轮上进行支撑。 使用的钢丝绳为防扭转不松散型。 5、钢丝绳配件 所有钢丝绳配件采用表面镀锌的标准配件，并有载荷实验和质量合格证书。 选用的钢丝绳配件，其规格尺寸与钢丝绳匹配。 使用钢丝绳配夹的地方，每个接头至少使用 2 个正确安装的绳夹。使用螺 旋扣时一定将锁紧螺母锁紧。 重要的钢丝绳端部接头采用编织接头，楔形接头，合金压制接头或合金浇 注接头。 6、吊物用钢管 11 管杆采用优质无缝钢管制造，但不得不小于下列规格：外径 572mm，厚 壁 3mm。杆体尽量减少接头，如需接头，则接头采用实心圆棒与管子配合，管 子端部开坡口的焊接接头。 悬吊钢丝绳的端头用单独安装于杆上的调节装置进行调整，以使管子水平， 受力均匀。 管端：管端和伸缩管配有醒目颜色的永久性塑料帽。 表面涂装：所有吊杆应涂成暗黑色，并在每一端的侧部用至少 30mm 高的 白漆数字牌标明号码。吊杆的工作重量极限也在敢的每一端用稍小一些的字体 标出。舞台的中心线应与舞台的中心线相符。 7 7、 超程开关和安全开关超程开关和安全开关 7.1 程限位开关 超程限位开关：所有电动设备都安装单独的超程限位开关，以防行程终止 限位开关发生故障时导致机械损伤。 超程限位开关类型：超程限位开关为直碰式工业杆型等，根据设备的运行 情况而工作，本方案冲顶保护（上极限限位）采用重捶式断路器。 操作：超程限位开关能切断主电源，直到正常行程终止开关重新设定。 电动机断电时，由超程电路控制的制动器独立于其它传动控制电路。 超程距离：所有传动机械和导轨的设计允许在超程限位开关启动后的最坏 条件下有足够的减速超程。 7.2 安全开关 用途：安全开关安装在所有移动部件运行中会产生伤害的场所。设备上的 安全开关和制动装置以其有效的工作确保对障碍物不构成任何伤害。所有安全 开关带有故障保护功能，并串联相接。 触发：安全开关能在其一半动作行程内，使在额定负荷和速度条件下运动 的设备停止。安全开关为所有相关部件提供连续的和不间断的保护。 运行：安全开关的运行能防止设备对障碍物进一步冲击。可以在任何操作 12 （盘）上进行释放障碍物的反向操作。 8、噪声与振动 噪声：所有机械设备的设计中，对噪声指标给以足够的重视，并采取适当 的措施，降低机械噪声。所有参与表演的机械（即在演出过程中运转的机械） 均采用低噪声电动机，高精度减速器和高精度运动部件。 振动：所有设备运转时无过分的振动，所有部件都考虑为防震联接，所有 联结都配有防震垫片，尼龙螺母或类似产品。有振动倾向的设备与基础之间应 采用减振或隔振措施。设备构件设计时，充分考虑构件固有振动频率，一避免 演出活动产生共振。 9、涂层与表面处理 涂层：所有部件涂上底漆，三道漆，并按照设备说明涂面漆。涂层的损坏 部分及时修复，锈蚀部分应清理到金属光亮后再正确涂漆。底漆采用防锈漆， 漆膜厚度不小于 80m，面漆采用树脂型，漆膜厚度不小于 80m，漆膜总厚度 不小于 160m，漆膜厚度应采用膜厚度计测量。 现场焊接：全部焊接完成后，处理干净和正确涂漆。管和相似的组件的内 表面无法进行涂漆时，在其端部完全密封，以防止内部生锈。 10、吊杆电机装置主要技术指标： 10.1 本设备主要技术指标在含中华人民共和国专业标准舞台和影视专 用吊杆装置 。 10.2 电动吊杆升降速度为 0.3m/s，灯光吊杆升降速度为 0.15m/s。 10.3 吊杆宽载运行时噪音不大于 50 db（标准允许范围）。 3 3、无极调速拉幕机、无极调速拉幕机 数字变频拉幕机作为舞台上使用最频繁的设备之一，我们采用具有先进的 变频器进行控制，使大幕的运动随剧情需要，可随意变化速度起到烘托艺术气 13 氛的作用。大幕开合形式采用均匀伸缩式。均匀伸缩式可使幕布在运动过程中 呈现均匀折皱，美观大方。 大幕控制：可控制大幕水平开、闭、停运行、可以设置速度、也可以在运 行中调速。在大幕启动和停止运行时，设加减速曲线，可以使布幕运行平稳。 能显示大幕运行状态、限位位置和速度显示，除在台口控制外，还要在放影间 设置大幕开、闭、停控制。 1） 技术规格 数量： 1 套 动力： 1.1 KW 导轨载荷：400kg 启闭速度：0.1-0.35m/s 噪声： 50 dbdb (A) 电压： 三相 380V/50HZ 传动钢缆：4.2mm 航空钢丝绳 杆体：钢结构桁架 连接：钢缆与框架之间通过花篮螺栓、钢丝套环，鸡心扣连接 控制方式：电动、手动两用，控制箱上应设置幕体开启状态的光显示 器。 导轨桁架安装方式：悬挂于舞台上空葡萄架上，两端与两侧挑台固定。 2） 大幕机由钢结构架、大幕导轨、传动装置、均匀收缩装置、对开驱动系统 组成。 3） 控制系统设置 2 个操作点（1 个设置在台口，一个安装在总控制台上） 。在 总控制台上有开与闭及紧急停车按钮等。当停电或出现故障时，可采用手 动方式将大幕关闭或打开。 4） 对开幕导轨中间重叠部分为 1M，两侧延伸至建筑台口以后 1.5 m m 处。 5） 对开幕的电动机、传动机构等，在最大速度的 80%时，第一排座位的中间 处，噪声小于 50 dbdb (A)。 6） 大幕机设置有限位装置及切断住回路电源保护装置。 14 4 4、会议幕变频拉幕机会议幕变频拉幕机 电动对开会议幕是剧场演出换景、换场的重要设备。起分割演出区域的作 用，有时可做成装饰幕、蝴蝶幕。采用电动对开，可调速，还可随吊杆升降。 1） 技术规格 动力：0.37KW 导轨载荷：400kg 驱动方式：牵引驱动形式 噪声：50 dbdb (A) 启闭速度：0.4m/s 悬吊：使用夹蕃、螺栓连接于任意一道电动吊杆上。 2） 对开二道幕机由下述部分组成： 桁架杆体对开幕导轨、对开牵引装置、电缆收线装置。 舞台幕布系统舞台幕布系统 一个剧场舞台幕布的设计尤其很重要，它的责任就是“防患于未然，责任 重于泰山。 ” 一设计依据 建筑设计防火规范 GB16-87（2001 修订本） 建筑内部装修防火设计规范 GB50222-95