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1、舞台专用设备卷筒幕的设计探究第23卷第11期2007年11月甘肃科技GansuScienceandTechnologyV.23Nl0.11Nl0口.2007舞台专用设备卷筒幕的设计探究王宏武,向德祥,刘庆军(兰州理工大学,甘肃兰州730050)摘要:文章简单介绍了舞台机械的发展,并对卷筒幕的应用条件,特点与功能进行了阐述;文章通过计算机辅助设计对卷筒幕进行了建模分析与探究.关键词:舞台机械;设计;卷筒幕;建模;计算机辅助设计中图分类号:TS103舞台是供演员表演的场所;由于舞台艺术创作需求,运用各种机械设备为演出服务的作用也愈来愈重要.近年来利用先进的控制方式,控制其复杂,稳定的舞台机械设备是
2、舞台机械的发展的方向.1舞台机械简介舞台机械起源于欧洲也发展在欧洲,国外舞台机械的发展成就尤以德国,奥地利和日本为典型;我国二十世纪初,随着镜框式舞台传人国内,在上海,北京,广州,西安等地的剧场开始有了简单的机械设备,如:人力推动的小转台,手动吊杆.从某种意义上讲,在1949年以前,我国舞台机械还是一片空白.新中国成立后,由于各种规模的国际文化交流活动,使得中国传统戏曲与欧洲话剧,歌剧,舞剧在国内舞台上同时并举,随着舞台艺术的蓬勃发展,促进了剧场建设,同时对剧场和舞台设备提出了更高的要求.目前,随着话剧,戏曲,音乐,舞剧,杂技,电视,体育等多元文化的兴起,包括人们自娱自乐方式的多样发展,国内的
3、剧场,文化馆,演播厅,礼堂,会堂,体育馆,歌舞厅的建设进入高潮.随着国外新技术,新产品,新材料的不断涌人,国内舞台机械设备的成套能力大大增强,从舞台机械的设计手段,采用标准,专用零部件的选用等方面逐渐与国际接轨.2卷筒幕在舞台中的应用舞台是空间的艺术,舞台的空间应是自由的空间,舞台只有享受自由的空间,舞台艺术的翅膀,才能真正飞翔起来.舞台布景艺术创造的是艺术形象,由布景设计师在详细地研究了剧本之后,将创作概念与导演讨论,沟通,然后把自己的想象与导演的想象结合,再根据剧情的要求进行构思和设计,用舞台技术的方法造型和塑形,使其体现在演出中,与灯光,化妆,服装等共同综合塑造演出的外部形象,帮助演员表
4、演,揭示剧本内涵.舞台布景作为舞台表演形式的一种它不仅能够为剧目创造适当的戏剧环境,更为重要的是,它可以将剧场内短暂的瞬间变为观众心目中的永恒.布景成了舞台不可缺少的体现手段,是舞台重要的视觉造型手段之一.根据舞台的结构形式,布景的换景运动方式有整体升降式和卷筒幕升降式两种.整体升降式是利用舞台吊杆设备的升降运动来实现布景之间的切换,是舞台中最基本最常用的设备;卷筒幕升降式特别适合舞台顶部(栅顶)高度底,空间小,布景无法整体升降切换的场所,卷筒可固定在舞台的侧墙,前后墙,栅顶,屋架上等.3卷筒幕的设计思路有些特殊的演出场合,其舞台顶部(栅顶)高度底,空间小,跨度较大,无法用吊杆的升降来实现布景
5、间的切换,影幕架的提升;针对舞台中这一特殊的状况,由此设想用卷简的旋转缠绕来实现布景间的切换,电影银幕的贮存.本文所述卷筒幕由电机减速机,链传动机构,卷筒体,两端轴承座,固定支架等组成;卷筒体采用薄壁圆柱壳体结构,卷简体由结构用冷弯碳素结构钢板卷制成定尺单元体并依次平接而成,节缝处采用焊接连接,并在节缝处镶嵌加固套环.设计时从理论上分析论证了卷简体的结构是否满足设计和使用要求;并对卷简体力学建模进行动,静力分析,校核其强度,求出其变形最大量和安全系数;在满足其大跨度刚度性能要求的前提下,优化设计定尺单元体的结构尺寸,以减小其自身质量,增强其刚度性能,同时考虑降低造价;利用优化出的结果,再重新分
6、配第11期王宏武等:舞台专用设备卷筒幕的设计探究131载荷情况,再次分析其受力,最终确定出满足使用要求,合理的薄壁圆柱壳体结构.4计算机辅助设计在卷筒幕设计中的应用设计本身就是一种创新,创新离不开创新思维和现代设计手段的运用,产品的设计过程其实就是设计思维的呈现过程.随着计算机技术的高速发展,传统的设计方法已不适应现代工程设计的快节奏;软件技术和图形学发展所带来的强大的设计功能越来越受到工程设计师的青睐.计算机辅助工程技术已达到了较高水平,许多大型的通用分析软件已相当成熟并已商品化了,计算机模拟分析不仅在科学研究中普遍采用,而且在工程实际中也已达到了实用化阶段.几何模型将直接影响到运算结果,在
7、建立模型时应遵守以下原则.外表结构不规则的实体可以划分为三维实体单元,几何模型为三维实体模型;外表结构规则而且很薄的实体可以划分为板单元或壳单元,几何模型为曲面模型;还有一些质量集中的点可以划分为点单元,几何模型为点模型;由杆状构件所组成的结构,例如桁架,刚架,组合梁等,几何模型为杆件系统模型.卷简体可看做杆件系统模型分析,杆件主要承受径向力,部分承受轴向力.在实际承载时还会出现其它内力,如弯矩,扭矩和剪力等.如果要准确的计算出各种内力对杆件应力的影响,卷简体应采用有限元分析系统法对单元模型考虑拉压,弯曲和扭转刚度的空间杆件单元进行研究,它所承受的载荷可以是分布在空间的集中力,分部力;由于舞台
8、这种大中型设备一般都采用碳素结构钢的型材加工而成,自身重量比较大,还要承受一定的外载荷,所以在分析时还得考虑到卷简体具体结构和受?(上接第176页)5.3裂缝的处理方法(1)对于一般混凝土楼板表面的龟裂,可先将裂缝清洗干净,待干燥后用环氧浆液灌缝或用表面涂刷封闭.施工中若在终凝前发现龟裂时,可用抹压一遍处理.(2)其它一般裂缝处理,可将板缝清洗后用1:2或1:1水泥砂浆补缝,压平养护.(3)当裂缝较大时,应沿裂缝凿八字形凹槽,冲洗干净后,用1:2水泥砂浆抹平,也可以采用环氧胶泥嵌补.力情况.电机减速机通过链轮,传动轴来驱动卷筒幕进行提升工作,所以卷筒幕的传动轴是承受所有外部负载的,并将此负载经
9、端面轴承传给承力支架.因此传动轴应承受弯曲,扭转以及运转中的动负载;在本次设计中使用了和实际卷筒形状完全一致的方法建模.分析了卷筒幕的模型及受力情况.对卷筒幕分别进行了空载,正常,极限三个工况的分析.5结束语计算机的劳动已经把人从繁琐的手工劳动中解放出来,计算机硬件技术和软件技术的发展又推动着传统设计方法的变革.在工程设计时,利用计算机的超强数据处理能力,可进行结构的精细受力分析,多种误差估计和分析操作;通过预装配和计算机仿真,进行运动学校验,大大缩短了整个产品的设计周期;使得传统设计无法实现的设计与分析变成了现实,促进了各学科知识的相互渗透与发展.参考文献:1朱伯芳.有限元法原理与应用第2版
10、.北京:中国水利水电出版社,1998年2谭建国.使用ANSYS6.0进行有限元分析.北京大学出版社,2004年5月第1版3林清安.Pro/ENGINEER20ol零件设计高级篇上,下册.清华大学出版社,2003.4第l版4袁良忠.多功能剧场的机械装置.艺术科技,2003年第3期5俞健.谈谈国内现代化剧场建设.艺术科技,2003年第一期6胡清亮.欧洲的舞台机械技术.艺术科技,1998年第一期7段慧文.配置舞台机械应当考率的问题.演艺器材资讯,2002年第6期(4)当楼板出现裂缝面积较大时,应对楼板进行静载试验,检验其结构安全性,必要时可在楼板上增做一层钢筋网片,以提高板的整体性.(5)通长,贯通的危险结构裂缝,裂缝宽度大于0.2mm的,可采用结构胶粘扁钢加固补强,板缝用灌缝胶高压灌胶.参考文献:1混凝土结构设计规范GB50010-20022混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-20023建筑工程施工质量验收统一标准GB50300-20014普通混凝土配合比设计规范JGJ222000