摘要：江南建筑>上海大剧院的电气设计
关键词：上海大剧院 供电系统 灯光系统 舞台设备
上海剧院地处人民广场与人民公园之隅，彼邻市府大厦，与博物馆遥相呼应。当人们漫步于周围环境连成一体的绿地，听着潺潺而下的流水声，来到一个大屋盖覆盖下的流动空间中驻足、交流，而与四周的风景又是相通的，与整个环境形成有机的整体。大剧院奠定在中国的大地上，向蓝天开展其屋顶，象征中华民族的聚宝盆，承接着来自宇宙、人类的智慧，也象征着上海有史以来就与天地相通的博大胸怀。
整个建筑以一个1800座的观众厅为核心。池座为20排，总升起有5m，使更多的座位在观看演出时有良好的进深感；二层挑台中间为贵宾席，后部设有贵宾休息室；三层挑台共9排，对台口最大俯角为27.70，最远视距为31m，使每个座位都有清晰和良好的视线；二侧墙各有三个长度渐增的侧包厢。观众厅三面围绕着透明玻璃围成的大堂和休息厅，大堂中间为五层高的开敞空间，以白色大理石为主色调，辅以黑色、灰色大理石，使人一踏进室内就仿佛进入了艺术的殿堂，让人们流连忘返。舞台采用四面舞台机构，主舞台为6块3m×18m的双层升降舞台，二侧台为4块3m×18m的活动台，后舞台为18m×18m的活动台，上有二个直径分别为17m和10m的旋转台，使舞台能适应国际上的各种演出的需要。由于演出类型为歌剧、芭蕾、交响乐，故在观众厅周围设了可调吸声帘幕，使混响时间在1.4s－1.8s之间调整。为了防止室外的环境噪声和建筑物内的噪声，整个建筑将后舞台、侧舞台，主台和观众厅等都分为独立的筒体，用声学缝隔开，将建筑物内的噪声源——设备机房置于仅有六个楼梯与下部建筑相连的拱顶部分而这六个楼梯又是与周围平面用声学缝隔开的。
整个建筑又是新技术、高科技的体现。
如今，上海大剧院以她那迷人的风姿，海纳百川的气势屹立在浦江之畔，成为一个繁华都市的文化象征。
本文主要介绍1）供配电简介；2）舞台设备；3）舞台灯光；4）公共空间照明。
1.供配电简介
1.供电系统
（1）本工程采用二路6KV电源同时供电，分列运行。根据负荷类别及用电要求；2台2000KVA变压器供舞台照明、舞台设备、冷冻机组用电；二台1600KVA变压器供照明、舞台音响及其他用电负荷用电。高低压母排均设母联开关。另设一台1000KW的应急柴油发电机组，供消防设备用电。
（2）在重要负荷的供电末端采用二路电源自动切换开关，保证重要负荷的安全、可靠。
（3）本工程建筑较为复杂，根据建筑物的特点，在剧场的四周设置四个主要垂直电气通道，分别对每层平面按十字型供电。
（4）火灾自动报警系统，消防控制中心设在底层，在每层设置四个楼层显示器，按十字型对建筑物实行监控。除了设置常用的烟感、温感探测器外，在舞台及观众厅（近台口）的地方，设置了红外线探测器，对舞台及观众厅进行监控。
（5）中央监控系统，在底层设中央监控系统，在相关楼层设有网络控制器及DDC控制器。构成一个完整的直接数字控制系统，由计算机的输出直接控制相关的执行机构。对供电、空调、给排水、水景、照明等设备进行自动化管理及运行情况监视。
（6）在舞台、观众厅等重要场所的空调机组采用变频调速系统，既达到平稳调速又能节约能耗。
2.舞台设备
上海大剧院的舞台装置是我国目前规模最大与最先进的设施。它由四部分组成。包括730m2的主舞台，东西两个各260m2的侧舞台和360m2的后舞台。
以下按舞台机械和舞台电动吊景装置二部分作一介绍。
2．1舞台机械
（1）乐池升降：有二块活动地板组成，规格a20m×2.2m前台，半园；b18m×3.3m（后台，半园）2台提升机能使舞台前部的地板上升，使舞台扩展，或停在观众席高度（能增加活动座位）。提升机下降而形成乐池。东池能容纳各种人数的乐队（最高达110人）。
（2）主舞台：有六块活动地板组成，每块活动地板的规格为18m × 3m，六台提升机能调节六块活动地板的位置，使舞台在平坦、梯形、倾斜之间变化。使布景能在一次演出期间多次变化，并为安装、移动大布景提供了方便。
（3）左侧舞台、右侧舞台：各有四块活动地板组成，每块活动地板的规格为18m×3m，每一块活动地板都能平移至方舞台的位置，能使一场演出的舞台布景很快变化，并能使大型布景在安装和贮存时很方便的移动。
（4）后舞台：有一活动机构，规格为18m × 18m，该机构能移至到主舞台的位置，能使整套布景前后台移动。在该机构上还带有二个旋转盘，一个中心盘，旋转直径为10M，还有一旋转盘直径为17米（转环外直径）能使布景旋转。
（5）货运提升机（货梯）位于后舞台旁该提升机用于从地下二层（－9.00）高度向±0.00舞台运输物品及布景（地下二层布景制作车间）。该提升机提升重量为8T，规格为16.1m×4.00m。
（6）满足以上所有的功能，共有38台控制柜，需要15m×8m的设备控制室。控制柜位于该控制室内。由于舞台机械设备均安装在舞台下部，考虑电源靠近控制对象，控制室设于地下一层。
（7）舞台机械的装机总容量为954.4KW。
舞台机械设备如此齐全，在国内目前是首例，乃至在亚洲范围内也应是少数的。本工程如何来确定负荷需要系数，没有依据可查，国内各个剧组都没用过，无法提供。对此，我们借鉴国外剧组的使用情况，根据本工程所配备装置与供应商商讨，分析有以下工种能够同时运行的装置最多数量的工况：
a 主舞台，六台提升机，侧舞台四台升降机，后舞台小车和旋转环，旋转盘。
b 主舞台，六台提升机，侧舞台四台小车。
根据以上两种使用工况，计算同时运行的最大负荷，本工程需要系数取0.73。
（8）舞台机械控制功能
a 采用计算机控制，能任意把几个电机组合在一起的能力，以形成一组同时同步控制。
b 记录电机控制信号的能力，不管目视操作或单凭仪表操作，每个信号可含有每台电机和电机组的目标位置和速度或移动时间。一个信号可控制几个不同的动作，每次以不同的速度和不同的方向运行。
c 彩色（LED）显示屏能显示舞台设备的移动、速度和位置，还显示故障及报警。
能满足国内外剧团使用的各种需求：
——舞台布景的分解，组合操作，尽可能在最短时间内完成。
——根据舞台艺术家在排练时的各种需要作最迅速的配合。
——演出前将所有的排换场（局）设计做成电脑程序，在正式演出时，只要按下操作按钮即可由电脑作全面的操作布局变化。
——在长期的公演时，随时可以重复的使用记忆在电脑内的景观。
2.2舞台电动吊景装置
（1）防火幕
按消防规范要求，在舞台与观众席之间设置防火幕，防火幕的尺寸为19.5m（宽）×12.5m（高）。
（2）大幕
能提供希腊、德国、法国、意大利的剧目，大幕吊杆长度为25m，载重1000kg。
（3）前台吊景装置
用于在前台区域内提升布景、幕布或灯光装置。吊杆长度为8m，载重900kg，共有8根。
（4）舞台前部吊景装置
用于提升蔽光幕、音响幕或薄纱幕，吊杆长度为25m，载重900kg，共有3根。
（5）舞台前部灯光桥
用于安装固定灯光设备或装置聚光灯。该灯光桥规格为16m（宽）×5m（高）×1m（深），载重3500kg。另外还可以改变该灯光桥的高度，来改变舞台台口的高度。
（6）舞台前中灯光塔
该舞台灯光塔是有二座规格为13.9m高×3m（宽）×1m（深）灯塔。它不是固定在舞台左右二侧，它可以移动。用于安装侧向灯光。还可以用该装置将舞台的台口宽度在16m到20m的范围内加以变化。
（7）舞台吊景装置
用于提升布景、背景幕、蔽光幕、灯光装置。舞台吊杆共有51根。吊杆长度为24m，可伸展至25m。其中39根，每根载重900kg，其中12根，每根载重1200kg。
（8）轨道型点吊
轨道型点吊是具有最大灵活度的吊景装置，它能将几个点组合在一起进行同步操作，可对布景元件任何配置工作提供了方便。该装置共有6根轨道，每根轨道上有六个点，总计36个点。在一根轨道上的六个点吊，可以作为一个小组一起运行。吊杆长度为18m每个点的载重为250kg。
（9）可移动的点吊
该点吊能灵活起吊那些其他吊杆或点吊所不能工作的布景元件，该装置有4个点每个点载重1000Kg。
（10）横向布景装置
用于搬运前台和后台的蔽光暮布或灯光装置，吊杆长度为18m，载重900kg，共有4根（左、右各2根）。
（11）灯光桥装置
用于装、吊灯光设备的装置，也用作于各工作通道之间的连接的通道。灯桥长度为20米，载重2000Kg。共有3道。
以上1－11项全部在主舞台上。
（12）侧舞台、后舞台吊景装置，用于装配布景， 吊杆长度15米，载重750kg，共有20根，其中12根装在后舞台位置。左、右侧舞台位置各有4根。
（13）舞台的电动吊景装置总装机容量为2344KW。
由于上海大剧院舞台设备是很齐全的，装机容量很大，负荷需要系数的确定又没有一个依据，舞台设备的使用又是取决于各个不同剧团的节目的要求而不同，即使是同一内容、同一节目，而剧团不是同一个，节目编排也不同，对此我们进行多次与业主、供应商及一些剧团的商讨、研究，本工程的负荷需要系数取0.3（不同的工程、设备的多少，都要进行具体分析，负荷需要系数应该是变化的）
（14）舞台吊景装置设备的控制室设置
吊景装置的电机大部分在舞台上空的葡萄架上。考虑电源靠近负荷中心，进出线尽可能缩短，又根据现场的各种具体情况，控制室设在台口上部的三～五层的房间内，每层房间为19.2m×4m，控制柜共有60台，控制柜分别设在该三个房间内。
（15）舞台吊景装置控制系统
采用计算机控制，控制台能提供以下各种组件和功能：既可以允许手动操作，也允许吊杆按计算机贮存的数据运行。
装几个电机任意接在一起，使其形成一组进行同步控制。能根据要求，按顺序来控制若干种不同的动作，能指挥吊杆分别以不同的速度运行，分别朝不同的方向运行，以及分别在不同的时间起动。彩色显示屏能提供图象或数字，显示所控制设备的运动、速度以及位置。
另外还配备了辅助控制板，主要可供准备阶段和排练阶段使用。辅助控制板设置在舞台监督的控制室内。
3.舞台灯光系统
大剧院舞台灯光是我国目前调光回路最多、且设施最先进。它共有1000个灯光回路（其中调光器800路），调光台可储存1000个场景。演出前能将所有排换场所需灯光设计编排成电脑程序，在演出时，能按需要，用电脑作全场的灯光变化的操作。并能对不同剧团的各种节目的灯光变化需要。记忆在电脑中，随时可以重复使用。
3．1调光回路的分配
另外还有工作灯、各灯桥上技术用电回路约有200回路。
3.2调光柜
每台有90个调光回路，每路2.5KW，此柜有6台。
每台有45个调光回路，每路5KW，此柜有5台。
每台有72个调光回路，每路2.5KW。9个调光回路，每路5KW，此类柜有1台。
另外工作灯和技术用电的柜有2台；观从厅调光柜3台，每台有24个调光回路，每路3KW。
调光柜共有17台，调光柜设置在台口上部的二层配电房内（房间为19.2m×4m）
台口上部的灯光配电房，处于舞台与观众厅之间，使调光柜引至各灯的线路尽可能缩短，减少压降损失。灯光控制室设在观众厅的后面房间内（面对舞台）。舞台灯光操作台安装在该室内，操作人员对舞台上演出及观众厅内的场面尽收眼内，能方便地操作以及碰到紧急情况及时处理。
3.3 舞台灯光的容量
舞台灯光的总装机容量为2835KW。实际使用最大可能是多少，这是很难确定的。舞台灯光的使用多少取决于各个不同剧团的节目，很多演出单位，自己带来很多灯具，一是容量无法确定，二是剧团带来灯，都是临时满足几个场次演出，所以往往出现负荷分配不均匀，另线上不平衡电流较大。本工程设计中借鉴了国内外的经验，与业主、供应商多次商讨负荷需要系数取0.5左右。有等于今后实际使用中积累数据，加以证实。
3.4演出节目中舞台灯光用电量的最大值
大剧院自从98年 8月28日正式开演以来，已演过了数百场的节目，一年的演出场次可达300场。国外各流剧团来上海大剧院演出，演出歌剧、芭雷舞、交响乐、独唱音乐会，国内剧团除了以上的同类节目还演出了京剧、话剧、越剧等，还有许多综艺节目。
根据统计：
a）《金舞银饰》中最大工作电流达到900A。此剧在大剧院演出中曾经出现1500A的瞬间。
b 国外演出时大部分负荷小，国内演出时负荷较大，综艺节目演出时负荷大。
c 三相电流存在不平衡，相差大小也不同。如越剧《红楼梦》演出时a、b、c三相电流分别为600、650、600及500、700、900安培。
d 同一节目在不同日期演出时负荷亦不一样。
4.主要公共空间的照明
4.1 大堂
大堂呈东西伸展，面积近2，000m2，高达18m，为五层高的开敞空间。大堂的室内装饰以纯洁的白色大理石为基调，辅以黑色、灰色大理石，照明设计同样沿着这一立意展开。大堂中庭从顶部悬吊而下的水晶灯，它由6组弧形的幕帘相互交替而成（见照片1、2），每组幕帘均由手工切割的棱形水晶与宝石形水晶垂饰交错而成。
水晶幕帘与周围用希腊白大理石面积包镶的一根根廓柱相互烘托，令人产生“水晶宫殿”的联想。这6组幕帘总高度为7m，总长度为13m，宽3.2m，总重量达4.5吨。在每组幕帘的顶部有一对平行的轨道，6对轨道上共装有52盏向下照射的50W／12V（配GX5.3灯罩）卤素灯，6组幕帘内共装有257盏10W／12V的灯泡，这些光源在将幕帘本身映衬得更加晶莹剔透之外，也解决了中庭地面的照度。另外，在每一组“X”幕帘内，加了8盏20W的灯泡，这些较亮的灯泡构成了一段音符，意味着这是享受艺术和聆听音乐的殿堂。水晶幕帘的总用电量约为5KW。
大堂的两侧分为5层，主要以50W／12V的筒灯为主。因为吊顶仅2.6m，所以将嵌装的筒灯与白色条形送风口和装饰性条形送风口组合在一起，使较低的吊顶显得简洁，不至于有压抑之感。用电量约30W／m2。透过大堂的玻璃幕墙，人民广场的夜景与大堂内的灯光融为一体。使人步入大堂就仿佛进入了艺术殿堂，让人流连忘返。
4.2 休息厅
观众厅两侧的休息厅，在室内装饰上是将其与大堂作为一个统一的体系，所以照明设计与大堂两侧采用了相同的手法。
休息厅及大堂的照明都可以由大楼BA系统实现分区控制。
4.3 观众厅
观众厅平面呈梨形，跨度达到30m，进深有20m，最大高度达22m，分为池座和两层楼座，两侧墙面外挑三层长短不等富有韵律的包厢。整个观众厅可容纳1800名观众。
在两侧墙面上和第二层挑台后墙上的点缀着天然玛瑙罩面的壁灯（60W白炽灯／盏），使以暖色红影木装饰的墙面更显华贵。在两层挑台的下方和观众厅顶部后侧的吊顶内设嵌入式筒灯（光源为38°、35W／12V石英灯），作为池座后方、一二层挑台的照明。利用观众厅顶部中间三条巨大的弧面，嵌入每盏为300W的筒灯，沿着弧面做成一条纵向的水波型光带，照亮池座的前半部分和整个观众厅。沿台口的月牙形顶部，饰以波形的光带和星星点点的光纤照明，将观众厅热烈、欢乐的氛围推向高潮。
整个观众厅的一般照明容量近70KW，由三台可控硅箱实现平滑调光。每台可控硅箱拥有24路、每路3KW的调光回路。可控硅箱的电源由设在硅房内的配电柜分别引一路电源，而配电柜的总电源直接引自变电所内的舞台工艺专用变压器组上。
观众厅的应急照明容量给13KW，由一台12路、每路3KW的可控硅箱来进行调光，其配电系统如图＊：正常电源（主电源）由上述配电柜内引一路60A的电源至12×3KW可控硅箱；紧急电源由设在硅房内的应急配电箱（该配电箱电源直接接至变电所内的应急母排上）也配出12个回路，与可控硅箱上的12个调光回路——对应并且能够实现自动切换。正常情况下，应急照明由主电源供电，并且根据演出需要由灯光控制室随一般照明一起进行调光；应急情况下应急照明回路跳接至紧急电源侧，使应急照明不经调光硅输出、处于全亮状态。实际工程中，观众厅一般照明的配电系统同样采用了该应急照明的系统形式。
另外，观众厅的脚灯，采用场致发光灯，每只仅1.2W，电压为12V，脚灯由按钮分回路进行控制，按钮控制箱设置在＋4.100层的灯光控制室内。
4.4 咖啡厅、贵宾厅
咖啡厅、贵宾厅在±0.000平面中位于观众厅东、西侧的对称空间内，咖啡厅强调密集的欢乐气氛，与剧场的气氛相协调。光源采用高亮度的白炽灯，设计较贵宾厅活泼。因为吊顶很低，与大开口相邻显得很压抑，因此用11盏400W的花式吊顶向上照射，做出明亮的顶面，来造成视觉的上浮感，使空间显得更开敞。中间柱子上的壁灯采用与花式吊灯同一风格的灯具，既可作为进一步的装饰，又可用作餐桌之间的分隔示意。咖啡厅餐厅部分面积约350m2，照明用电量约9KW。
贵宾厅与咖啡厅相同的是，除了中央开洞处，其他地方的吊顶很低，由于功能的需要，贵宾厅被划分为三个区域：玄关、贵宾厅以及较私密的贵宾休息。玄关处的照明设计要求简单一些，并尽可能与建筑设计协调，因而以半球形的白色吊灯重点修饰圆形的凹入天花。低压的冷光灯，安装在玄关处的衣帽间服务台上方的吊顶中，很好地定义了这个空间。贵宾厅的室内装修属明亮、淡雅的色系、现代洒脱的风格。从开口处用金属构件悬吊而下的高低不一、成排的箫形灯饰，充分展现了这一风格。开口处四边内的槽灯所形成的光带，划分了玄关与贵宾厅、贵宾厅与贵宾休息室的区域界限。贵宾休息室以深沉的色彩、保守、稳重的格调为主，除安放艺术品的壁龛嵌入筒灯作重点照明外，不求过多的变化，整个贵宾休息室吊顶内均嵌以50W／12V的筒灯。贵宾厅总面积近300m2照明容量约15KW。
4.5 夜景照明
仰天翻翘的巨大弧形屋顶，是大剧院引人注目的建筑形象。夜晚，在泛光灯的照射下，尤如明亮的“天空”。而“不夜”的天空下，水晶宫殿（大堂）内，华灯齐放，尽情地向人们展现她的魅力。
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