王 瑩，苗建義，李蔚蔚

（中廣電廣播電影電視設(shè)計研究院，北京 100045）

1 工程概況

北京電視中心是北京電視臺新臺址，選在東長安街延長線國貿(mào)橋東南角。北京電視中心一期工程總建筑面積18.3萬平方米，主要由綜合業(yè)務(wù)樓、多功能演播樓、生活服務(wù)樓、地下室和媒體廣場組成。綜合業(yè)務(wù)樓建筑面積7.5萬平方米，地上41層，地下3層，高236米。主樓上部結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)－框架支撐結(jié)構(gòu)體系，地下部分采用型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。綜合業(yè)務(wù)樓內(nèi)部設(shè)有10個100 m2演播室、2個150 m2演播室及1個開放式新聞演播室。多功能演播樓地上10層，其內(nèi)部設(shè)有2個250 m2演播室、2個300 m2演播室、4個600 m2演播室、1個1 000 m2演播室以及1個戰(zhàn)時演播室，以及可容納1 200名觀眾的多功能劇場。

本文針對北京電視中心演播室談?wù)勓莶ナ业臒魱沤Y(jié)構(gòu)的設(shè)計。

2 燈柵設(shè)計

2.1 演播室的結(jié)構(gòu)

以600 m2演播室為例，其結(jié)構(gòu)剖面布置如圖1所示。

表2 各演播室設(shè)備活荷載的一般取值

2.2 演播室各設(shè)備層高度的確定

從圖1可以看到，演播室空間的豎向劃分自下而上主要包括取景區(qū)（即通常所說的天幕高度）、工藝燈光垂吊高度、燈光設(shè)備檢修高度、空調(diào)高度。

（1）天幕高度

天幕高度即演播室所懸掛的背景幕布的高度。天幕高度應(yīng)根據(jù)演播室的使用功能及房間的長寬尺寸確定。一般來說，演播室根據(jù)使用功能分為大型綜藝節(jié)目演播室、分景區(qū)演播室、新聞演播室等類型，其中大型綜藝節(jié)目演播室如600 m2、1 000 m2演播室，因其錄制節(jié)目時的取景范圍大，天幕高度是最高的。本工程中各主要演播室的面積、長寬尺寸及天幕高度如表1所示。

（2）燈光懸掛高度

燈光懸掛高度是為適應(yīng)演播室燈光的調(diào)節(jié)功能而留出的空間，位于天幕與燈柵層之間，一般高度為1.5 m～2 m。

（3）燈柵層高度

燈柵層是為滿足懸掛燈光機(jī)械設(shè)備以及便于工作人員安裝、檢修設(shè)備而設(shè)置的。燈柵層由多道承重槽鋼組成，在承重槽鋼上設(shè)置安裝10號槽鋼，用于電動機(jī)械、管線、配電及信號柜的安裝。燈柵層一般位于天幕上沿以上2.5 m處，以滿足燈光懸掛的要求。在大型演播室（一般300 m2以上）的燈柵層上空還需預(yù)留高度為2 m左右的檢修空間（即燈柵檢修層），以便于工作人員檢修放置在燈柵層上的電機(jī)等電氣設(shè)備。

一般在演播室地面上設(shè)置固定的旋轉(zhuǎn)鋼梯可到達(dá)燈柵層，在條件允許的情況下應(yīng)盡可能在燈柵高度的附近樓層設(shè)置可到達(dá)燈柵層的入口。

（4）空調(diào)層高度

空調(diào)層的高度是根據(jù)風(fēng)管、送回風(fēng)口的布置及風(fēng)管經(jīng)空調(diào)機(jī)房進(jìn)入演播室上空的高度確定的。600 m2和1 000 m2演播室的空調(diào)層高度大致為6 m ～ 8 m，300 m2以下演播室的空調(diào)層高度大致在2 m ～ 2.5 m。

（5）吸、隔聲吊頂高度

吸、隔聲吊頂?shù)淖饔迷谟谧杞^空調(diào)運(yùn)行時產(chǎn)生的噪聲對演播室的影響，一般將其設(shè)置于燈柵檢修層與空調(diào)層之間，因此，在確定了燈柵檢修層的高度之后即可確定吸、隔聲吊頂?shù)母叨取?/p>

2.3 燈柵層設(shè)備荷載的取值

燈柵層上的設(shè)備主要為電氣設(shè)備，其中包括燈具、相關(guān)機(jī)械懸吊裝置、配電設(shè)備以及相關(guān)管線等。由于這些設(shè)備均懸吊或放置于燈柵層上，因此，在計算燈柵層的承重槽鋼時必須將這些設(shè)備的自重及使用荷載全部計入。另外，其他相關(guān)專業(yè)所提供的一些設(shè)備荷載也應(yīng)加以考慮，例如：吸、隔聲吊頂自重、風(fēng)管及消聲器的重量、用于消防噴淋的水管自重以及工藝專業(yè)的電纜橋架自重等。以600 m2演播室為例，電氣設(shè)備荷載約為300 kg/m2，水管重量約為40 kg/m2，暖通設(shè)備荷載約為60 kg/m2，吸、隔聲吊頂及電纜橋架等重量按20 kg/m2考慮，將這些荷載值相加

即可得出600 m2演播室的設(shè)備活荷載約為420 kg/m2。綜合各專業(yè)提供的荷載參考值，本工程各演播室的設(shè)備活荷載一般取值如表2所示。

2.4 承重槽鋼、吊桿及轉(zhuǎn)換槽鋼的選取

承重槽鋼通常選用熱軋普通槽鋼，其規(guī)格的確定可以先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)假設(shè)一個數(shù)值，例如在計算600 m2演播室時，可以選擇型號為20a的槽鋼（即槽鋼高度為200 mm），由《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》可查得其截面尺寸及截面特性，將這些數(shù)值代入計算模型驗(yàn)算，滿足受力、變形及穩(wěn)定的要求即可。

承重槽鋼是通過吊桿與上部主體結(jié)構(gòu)連接的，吊點(diǎn)的距離一般取為3 m ～ 4 m，吊桿通常可采用等邊角鋼或鋼筋。當(dāng)上部主體結(jié)構(gòu)即演播室的屋頂為鋼網(wǎng)架時，可以采用鋼筋作為吊桿，一端與鋼網(wǎng)架的球節(jié)點(diǎn)以螺栓連接的方式固定，另一端則與承重槽鋼焊接。

本工程中各大型演播室均位于多功能演播樓中，演播室的屋面要求采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，600 m2及1 000 m2演播室等大型演播室因跨度較大、框架梁的載面高度又受到演播室凈空高度的限制而不能設(shè)計得過大，因此，此次主體結(jié)構(gòu)設(shè)計中大跨度演播室的屋面頂板均采用了現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土空心樓板體系。在這種情況下，如果選用鋼筋作為吊桿，將鋼筋的一端預(yù)埋在空心樓板的密肋梁中，而另一端留出待與承重槽鋼焊接，那么勢必會影響模板的支護(hù)及混凝土的澆筑，而且鋼筋的抗拉截面較小，難以滿足大型演播室對承載力的要求。故在600 m2及1 000 m2等演播室的設(shè)計中均選用了等邊角鋼作為吊桿，樓板施工時先在密肋梁中預(yù)埋鋼板，演播室主體結(jié)構(gòu)完工后，再通過連接件將吊桿與預(yù)埋鋼板焊接。這樣既可保證施工質(zhì)量、便于施工，又可縮短施工周期。等邊角鋼的截面根據(jù)吊點(diǎn)的受力情況確定即可。

此次演播室的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，在600 m2演播室的上空還加設(shè)了轉(zhuǎn)換層。其原因在于：

（1）混凝土空心樓板中密肋梁的位置是固定的，即預(yù)埋于梁中的預(yù)埋鋼板的位置是固定的，這就意味著吊桿的吊點(diǎn)定位必須與其一致，所以板底的吊點(diǎn)位置是不能改變的。

（2）空調(diào)層中，風(fēng)管及送風(fēng)口、回風(fēng)口的位置是不能隨意挪動的，與承重槽鋼連接的吊桿應(yīng)盡量避開這些位置，因此承重槽鋼上的吊點(diǎn)也是相對較為固定的，不能隨意改動。

（3）從演播室布置剖面圖不難看出，空調(diào)層介于結(jié)構(gòu)板與承重槽鋼之間，如果從板底直接下吊桿穿過空調(diào)層并與承重槽鋼焊接，必然會與風(fēng)管、風(fēng)口等發(fā)生沖突。

綜合以上幾個因素，要解決這一問題，就需要在結(jié)構(gòu)板下一定高度處設(shè)置一層轉(zhuǎn)換層，通過轉(zhuǎn)換槽鋼將上部吊點(diǎn)轉(zhuǎn)換為下部吊點(diǎn)，消除空調(diào)設(shè)備布置對吊桿的影響。

轉(zhuǎn)換層高度的設(shè)置應(yīng)盡量不占用空調(diào)層的空間，不影響空調(diào)風(fēng)管的布置，另外，還需要在結(jié)構(gòu)板底與轉(zhuǎn)換槽鋼之間留出一定的施工操作空間，本工程中轉(zhuǎn)換槽鋼的頂標(biāo)高距板底距離取為300 mm。轉(zhuǎn)換槽鋼也可選用熱軋普通槽鋼，計算方法與承重槽鋼基本相同。圖2為600 m2演播室承重槽鋼、轉(zhuǎn)換槽鋼及吊桿的布置剖面圖。

2.5 承重槽鋼的計算模型

承重槽鋼的計算模型可以考慮以下兩種方式：

（1）取一根荷載最不利布置的承重槽鋼，將此承重槽鋼上的全部吊點(diǎn)均作為支座，槽鋼作為多跨連續(xù)梁進(jìn)行計算。

（2）取一根承重槽鋼中兩個吊點(diǎn)之間跨度最大的一跨即最不利的一跨進(jìn)行計算。

但是，在采用第二種方式時，單跨梁兩端的支座不能完全按固定端計算，應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)膹澗卣{(diào)幅，使其受力狀態(tài)及計算結(jié)果更為合理。對于面積較大的演播室，可先采用第一種方式進(jìn)行計算，然后用第二種方式進(jìn)行復(fù)核，取較大的計算數(shù)值，使結(jié)果有利于安全。吊點(diǎn)之間的跨度通常取值為3 m ～4 m，根據(jù)風(fēng)管及風(fēng)口的布置可作適當(dāng)調(diào)整。槽鋼采用了《理正結(jié)構(gòu)設(shè)計系列軟件》進(jìn)行計算。仍以600 m2演播室為例，其中一根承重槽鋼的基本計算模型如圖3所示。

表3 槽鋼在各個受力狀態(tài)下的最小安全系數(shù)

承重槽鋼上作用有均布荷載，由設(shè)備活荷載值及兩道槽鋼之間的間距可導(dǎo)算出作用在槽鋼上的均布線荷載，例如，600 m2演播室的設(shè)備活荷載為420 kg/m2，即4.2 kN/m2，槽鋼間距為2.3 m，考慮到未來電視中心事業(yè)和技術(shù)的發(fā)展，需在設(shè)計時預(yù)留出足夠的擴(kuò)展空間，故將荷載在4.2 kN/m2的基礎(chǔ)上每平方米增加1 kN，那么作用在槽鋼上的均布線荷載為

將此數(shù)值輸入計算程序可得出槽鋼在各個受力狀態(tài)下的最小安全系數(shù)。計算結(jié)果參見表3。

結(jié)果顯示各項(xiàng)安全系數(shù)均小于容許安全系數(shù)1.0。

復(fù)核時取第2跨進(jìn)行驗(yàn)算，跨長為3 850 mm，按單跨梁計算，槽鋼的側(cè)向穩(wěn)定、抗彎強(qiáng)度及抗剪強(qiáng)度均滿足計算要求，故選用型號為20a的槽鋼可滿足各項(xiàng)受力狀態(tài)及變形的要求。

2.6 節(jié)點(diǎn)設(shè)計

演播室中的節(jié)點(diǎn)設(shè)計主要包括槽鋼與演播室墻體及主體結(jié)構(gòu)梁的連接、吊桿與轉(zhuǎn)換槽鋼及承重槽鋼的連接等。圖4為槽鋼與主體結(jié)構(gòu)梁的連接。因演播室的頂板采用了現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土空心樓板體系，故需在空心樓板的密肋梁中預(yù)埋鋼板，通過節(jié)點(diǎn)板將吊桿與預(yù)埋件焊接。圖5為吊桿與轉(zhuǎn)換槽鋼及承重槽鋼的連接。圖6為承重槽鋼端部與演播室墻體的連接。

2.7 應(yīng)注意的問題及處理方法

演播室燈柵設(shè)計中主要應(yīng)注意的問題是吊點(diǎn)的定位。在設(shè)計吊點(diǎn)定位時，應(yīng)綜合考慮電氣專業(yè)提供的安裝槽鋼的位置，以及暖通專業(yè)提供的風(fēng)管及風(fēng)口的位置。吊點(diǎn)的布置必須避開安裝槽鋼、風(fēng)管、消聲靜壓箱等。另外，安裝槽鋼一般取兩根10號槽鋼為一組，在這兩根槽鋼中間會有200 mm ～ 300 mm的空隙，吊點(diǎn)在布置時也應(yīng)避開這個空隙，以免影響電氣設(shè)備的安裝就位及使用。

如果遇到吊桿與風(fēng)管沖突，且無法避讓的情況，可以用橫擔(dān)做轉(zhuǎn)換加以解決。通常情況下橫擔(dān)的做法如圖7所示。

3 結(jié)束語

燈柵結(jié)構(gòu)設(shè)計是演播室設(shè)計中的重要組成部分，合理而完整的燈柵設(shè)計是確保演播室各專業(yè)設(shè)備正常使用及安全播出的關(guān)鍵所在。設(shè)計中應(yīng)與各專業(yè)密切配合，盡量滿足各專業(yè)提出的要求，并使燈柵層設(shè)備活荷載的取值最為合理，與此同時，還要保證計算的正確、制圖的清晰。

此次完成的演播室燈柵結(jié)構(gòu)設(shè)計最大程度地滿足了演播室燈光設(shè)計的要求，自2008年北京電視中心建成并投入使用以來，經(jīng)歷了各類重要電視節(jié)目的錄制及播出，如2008年奧運(yùn)節(jié)目轉(zhuǎn)播、2009年和2010年北京電視臺春節(jié)晚會等大型節(jié)目。由于演播室燈柵結(jié)構(gòu)設(shè)計時與各個專業(yè)的密切配合，使得演播室燈光設(shè)計系統(tǒng)在投入使用過程中受到了業(yè)主和觀眾的一致好評。此次演播室燈柵結(jié)構(gòu)設(shè)計安全可靠、科學(xué)適用、經(jīng)濟(jì)合理，與實(shí)際使用緊密結(jié)合，同時考慮了未來發(fā)展需要，整個系統(tǒng)具有充分的延展性。在當(dāng)今技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，北京電視臺電視中心演播室燈柵結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行了有益的嘗試，結(jié)合實(shí)際使用取得了很好的效果。