北京奥运会开幕式中LED舞台支撑结构的设计和应用

白晓燕，李志强，尹华钢

（总装备部工程设计研究总院，北京 100028）

1 引言

近年来，我国的文艺演出行业发展非常迅猛，尤其是各种类型的慰问性室外演出几乎每天都在上演。但是，不同的表演创意对舞台的搭建有不同的需求，而且这些室外舞台与剧场固定舞台有很大的区别，它们都是临时性舞台设施，除对舞台结构安全性、稳定性有要求外，更重要的是其安装、拆卸要非常方便，并且应具有较好的经济性。本文介绍LED舞台支撑结构在北京奥运会开幕式中的应用。

2 北京奥运会开幕式LED舞台台仓的设计

根据北京奥运会开幕式导演团队的创意，为满足开幕式文艺表演和LED视频设备对体育场舞台的需求，要求在国家体育场的场地中心搭建一个LED视频舞台，也就是最后在开幕式中完美呈现在亿万观众面前的那幅壮丽的长画卷。搭建后的LED视频舞台要求南北长147 m，东西中央宽36 m，两端宽24 m（图1阴影部分）。

根据要求，LED视频设备不可能直接铺设在国家体育场场地上，必须为它搭建一个舞台台仓。搭建的舞台台仓上除铺设模块化LED视频设备，其结构应满足演出对承载能力、稳定性和安全性等要求，最重要的是要在开幕式结束后紧张的撤场工作中，在短暂的4个小时内将3 000多平方米的LED舞台台仓支撑结构拆除出场外，这就需要采取非常精巧的设计。

2.1 技术指标

2.1.1 国家体育场场地技术指标

由图1可知LED视频舞台南北长147 m，东西中央宽36 m，两端宽24 m，舞台中央区域标高为+ 0.75 m，向南北两侧延伸并取1.5%斜坡，斜坡至摄影坑边缘两端标高为+ 0.31 m。由于奥运会开幕式中为满足各种舞台机械设备的放置，国家体育场场内所有模块化草坪全部撤除，所以，搭建的LED舞台台仓的地面条件为国家体育场草坪坑。国家体育草坪坑标高比塑胶跑道低0.3 m，东西向3‰放坡；并且在舞台台仓下方布设许多复杂的运动机械设备，对舞台台仓支撑结构间距设计提出特殊的要求。

2.1.2 LED视频设备技术指标

由图2和图3可以看出：LED视频设备是由LED彩砖和龙骨架结合组成，龙骨架铺设在舞台台仓上，LED彩砖固定铺设在龙骨架上。因此，舞台台仓支架的设计要符合龙骨架的固定要求。LED龙骨架采用铝合金材料，尺寸为0.75 m ×2 m，单边铝合金梁支撑长度≥5 cm；LED彩砖尺寸为0.75 m ×0.5 m，重量20 kg。施加在LED视频设备上的演出荷载为：均布荷载10 kN/m2，轮压10 kN（轮距≥1.5 m）。

2.1.3 其他技术指标

北京奥运会开幕式的演出排练时间较闭幕式和残奥会开闭幕式等其他三个仪式长，从2008年4月～8月长达4个月时间，所有的设备都是在露天环境下工作，经受日晒雨淋的考验，设备不能出现问题，必须确保万无一失。并且，为保护塑胶不受污染，舞台支撑结构必须经过防锈处理。

2.2 设计方案

根据国家体育场场地的复杂条件和奥运会开幕式对LED舞台台仓标高的要求，可以看出，现有普通的室外平地舞台不适用于开幕式LED舞台台仓的需求，其必须满足以下几点要求：

（1）在4小时内完成所有LED舞台台仓支撑结构的拆除工作；

（2）满足荷载要求、舞台整体稳定性要求；

（3）舞台台仓根据国家体育场场地实际情况，其高度必须是可调节的；

（4）满足LED视频设备对舞台主结构间距及龙骨架支撑长度的需求；

（5）在不影响舞台机械设备的前提下，布设舞台台仓的支撑结构；

（6）采取防锈处理，并采取一定措施保护塑胶跑道。

2.2.1 舞台结构形式

综上所述，奥运会开幕式LED舞台支撑结构必须具备结构形式简单、拆装灵活、承载力高、安全性能好的特点。因此，采用了一种新型舞台结构搭建技术，该舞台支撑结构是由钢梁、立柱、纵向与横向水平杆共同组成的“空间框架结构”，如图4；并用扣件螺栓拧紧，以保证“空间框架结构”的节点具有足够刚性和传递荷载的能力；设置纵向和横向支撑，使结构具有足够的纵向和横向整体刚度；通过可调节底座解决了现场舞台高度不确定的问题，满足各种平面和空间形式变化的需要；并且其拆除非常方便，横杆采用C型自锁楔形扣件装置与立杆的U型卡钩搭接，施工人员仅需一把小锤子即可将其简单快捷地拆除。图5为LED舞台支撑结构和LED视频模块，图6为支撑结构局部，图7为可调节底座，图8为LED舞台支撑结构全景。

2.2.2 舞台台仓的安装和拆除

与传统的支撑结构相比，LED舞台支撑结构采用低碳合金结构钢，强度高于普碳钢管，所以结构重量轻、安装功效高、劳动强度大大降低，并且构件经过灼热镀锌处理，延长了使用寿命。同时，该舞台支撑结构搭设简单，施工速度快，对施工现场其他专业的施工影响相对较小，可以满足工程进行立体、交叉施工，从而使时间和空间更能得到充分利用，为工程按期完工提供可靠保证，实现缩短工期的目的。

LED舞台台仓的搭设顺序如下：放置纵向扫地杆→立柱→第一步纵向水平杆→第一步横向水平杆→第二步纵向水平杆→第二步横向水平杆……

结构拆除时，拆除顺序遵循由上而下，先搭后拆，后搭先拆的原则。即先拆钢梁、斜撑，后拆小横杆、大横杆、立杆等，并按一步清的原则依次进行，最终圆满完成转场任务。

3 结束语

北京奥运会开幕式LED舞台台仓支撑结构与传统的舞台结构相比，其架体杆件采用低碳合金结构钢，强度更高。由于用的是钢管，所以，架体重量轻，安装工效高，劳动强度大大降低；并且，产品经过灼热镀锌处理，延长了使用寿命。同时，该结构搭设简单，施工速度快，比普通舞台结构搭设节省时间，为工程按期完工提供可靠保证，实现了缩短工期的目的，也保证了北京奥运会开幕式上那张美丽LED画卷的完美展现。