舞台葡萄架(栅顶)设计思路梳理

葡萄架(栅顶)是舞台上重要的结构，根据剧院结构的特点，剧院的功能以及所需的舞台机械的数量，葡萄架的结构有所不同。 它的主要功能是承担所有设备起吊点的负荷，还承担一些设备驱动机器的负荷。 设备检修和维护平台也起着作用;栅顶分马道式和满铺式两种，吊杆与剧场屋顶的连接有焊接式和螺栓连接式两种;葡萄架上的荷载由吊点梁荷载。葡萄架自重，栅顶动荷载组成;葡萄架的设计首先确定一种结构形式，然后根据受力特点初步确定主要材料的尺寸，接着进行详细设计计算，验算主要材料是否符合要求，后绘制出图，完成葡萄架的设计。

1、葡萄架的材料和形式

剧场舞台屋顶从使用材料分为：钢筋混凝土和钢网架;从外形分为：长方形，圆形，扇形，曲面形，斜面形等等。屋顶的外形是根据剧场整体结构造型的需要而设计的，不管屋顶的形状怎样变化，实现剧场功能的目标是一致的;葡萄架上的吊点梁必须垂直与台口方向并且须满足行程要求的高度放置。通过吊杆将葡萄架以及绝大部分设备的荷载传递给屋顶梁或钢网架，通过不同的连接形式来满足葡萄架的要求;葡萄架从形式上分为单层和两层，单层是吊点梁和栅顶马道在同一层，两层结构是吊点梁和栅顶马道位于不同的标高;具体选用哪一种结构比较好定;葡萄架从栅顶要求分为满铺式和马道式两种，满铺式是栅顶上铺满踏板，马道式是在有安装设备的地方和经常需要维修设备的地方设计马道，其余地方不铺踏板.葡萄架主要由吊点梁，主龙骨。次龙骨，吊杆组件，拐角梁，踏板，马道栏杆等组成;确定葡萄架的结构形式之后，可根据所需设备的平面布置图以及每台设备的技术参数绘制受力布置图，然后对其进行受力分析，初步选定主要结构件的材料尺寸;选取受力不利的危险端面，适当的简化受力，建立接近实际的力学模型;然后对其进行校核，对于设备吊点滑轮对称布置的吊点梁不做局部稳定性验算，否则对吊点梁做局部稳定性验算，必要时进行加固处理。

2、葡萄架与剧场建筑物的连接

吊点梁两端分别与舞台前后墙上的予埋板焊接连接.有时考虑到钢材在温差比较大的环境中的热胀冷缩的变化，采用柔性连接;吊点梁分为单根型钢和组合型钢两类;吊点梁有四吊点，五吊点，六吊点;吊点梁的间距可根据台口的大小以及吊点的个数确定一般在4m～5m之间。主龙骨两端分别与舞台两侧墙或天桥上的予埋板焊接连接，有时考虑到钢材在温差比较大的环境中的热胀冷缩的变化，采用柔性连接，主龙骨一般选用单根型钢，主龙骨的间距可根据屋顶梁或网架下弦球的轴线间距确定。一般在2m～3.5m之间。次龙骨的作用是为铺踏板起支撑作用，次龙骨两端悬臂长度大于lm时要与舞台前后墙上的予埋板焊接连接，在吊点梁两边布置次龙骨时留出100tma~200ram的空隙，其余按 lm的间距布置。马道式布置次龙骨的间距为lm。栅顶和马道上的踏板一般采用 型板，优点自重轻，美观;有时也采用矩形管;中心距一般在85rrrn~95ram之间。吊杆组件是葡萄架上主要的受力构件，剧场屋顶的形式多种多样造成吊点数量差别也很大，因此吊杆组件所承受的荷载差别也很大，为了减少不必要的重复设计工作，设计一种在一定载荷范围内安全可靠的吊杆组件是事在必行，为此设计一种高强螺栓连接组件的通用部件，与无缝钢管焊接连接，另一端与连接板焊接连接，此吊杆组件经过力学实验证明可以满足承载1000kg--4000kg的应用范围。屋顶为钢筋混凝土结构的，与吊杆的连接有予埋板的可根据予埋板的位置确定连接方式，予埋板在梁底时用无缝钢管另加加强筋直接焊接连接，予埋板在梁的两侧时，用两侧板加横梁，然后用连接板与无缝钢管或型材焊接连接;无予埋板的可根据梁的受力要求，在梁的上部打孔，通过穿墙螺栓连接两侧板加横梁，然后用连接板与无缝钢管或型材焊接连接，另一端通过连接板与吊点梁连接。

3、葡萄架的构造处理

主龙骨一般平行于台口方向放置，吊点梁放置于主龙骨之上并且垂直于台口方向放置，在主龙骨的交叉的部位焊接连接，拐角梁放置于主龙骨之上并且垂直于台口方向放置，根据所采用的驱动机的形式不同，有时选用一根拐角梁，有时选用两根拐角梁，其位置要根据驱动机的具体的安装位置来确定;在与主龙骨的交叉部位焊接连接;次龙骨放置于主龙骨之上并且垂直于台口方向放置，在与主龙骨的交叉部位焊接连接;踏板按要求点焊于次龙骨之上，在马道的两侧必须制作护拦;此外。有时建设方在建设剧场的初期没有考虑防火幕牛腿及防火幕拐角梁牛腿，这是需要设计钢制牛腿，钢制防火幕牛腿尽量利用建筑结构设计减少工作量，钢制防火幕牛腿用两根型钢制作，一端担到混凝土梁上或在梁一卜做予埋板焊接连接且用加强筋加固，一端放在主龙骨之上并焊接连接，两根型钢的间距根据滑轮底座尺寸确定，防火幕牛腿的间距可根据台口宽度以及防火幕的设计尺寸确定;防火幕拐角梁牛腿根据剧场建筑结构的特点确定，一般采用三角形钢制牛腿支撑，靠墙端予埋板用穿墙螺栓与大梁可靠连接，牛腿上加上两道纵梁，间距根据拐角滑轮底座的尺寸确定。有时根据设备安装或维修需要对局部进行特殊处理。

现在葡萄架的设计自重在12000kg一30000kg范围内，通过采用轻质高强的材料，降低葡萄架的自重;采用优化设计的方法，利用有限元分析方法，取得接近实际受力的力学模型，进行变截面设计，节约更多的材料，降低成本;对高强螺栓连接组件进行改进设计，寻找更好更可靠的连接方式;吊杆下端与主龙骨或吊点梁的通过连接板螺栓连接的方式进一步做改进，采用一次成型的高强部件，减少零件数量，安装方便，外形美观，使用可靠;葡萄架的成本中材料费占有很大的比重，降低材料消耗，可提高葡萄架的利润率。另外葡萄架所用材料就近采购降低运输费用;机加工费所占的比例虽然不大，如果采用标准的零件，也可降低成本。