60ＥＮＴＥＲＴＡＩＮＭＥＮＴ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＥＮＴＥＲＴＡＩＮＭＥＮＴ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ世界之窗环球舞台是与旅游环境相结合的舞台设备，不但要有适应该舞台的特殊表演方式的舞台功能，还须与环境融为一体，成为一个景点。
其设计困难之大，是一般的舞台设计不能比拟的。
例如：直径３１米的活动球壳舞台，是世界首创；球壳大门活动轨道与演出用花车轨道交叉的矛盾如何解决；主舞台如何设置；主舞台与中心舞台如何连接；四周都是台仓的主舞台如何设计……种种奇思妙想最终造就了“世界之窗”的动人魅力。
由总装备部工程设计研究总院设计的深圳世界之窗环球舞台已于２００１年９月２６日启用，经过两年多的使用，先后演出５００多场，设备运转正常，其中十余场晚会向全世界直播，引起了巨大的反响。
可以说，该舞台工程是舞台技术与旅游景区的完美结合，是高科技与舞台技术的完美结合，是先进的机械技术与现代控制理论的完美结合。
与环境相结合的旅游景点深圳世界之窗的环球舞台不同于一般的镜框式舞台，它是设置在旅游景区的广场式舞台。
它的位置处在深圳著名的旅游景区“世界之窗”的第一个景点——世界广场的大门入口处。
在这里设计建造舞台要有双重功能，首先它是一个与景点相适应的景观，其次它还要具有良好的演出使用功能。
长轴１００多米的椭圆形世界广场集中展现了世界各国最著名的景观，美丽的红色花岗岩浮雕墙和１１８根石柱组成了动人的画卷。
在这里设计环球舞台就要使其在视觉上和空间上与世界广场和公园内的其他景观形成一幅连续的整体画面。
首先，形态的独特性要与周围的环境协调。
立体的椭球造型与平面的椭圆形广场融为一体，对于公园来说，覆盖整个舞台的柔和球面造型模糊了墙与屋顶的界限，减弱了体量，淡化了尺度。
屋面既是外墙，外漫谈深圳世界之窗环球舞台设计■ 总装备部工程设计研究总院 魏继友 张玉魁 魏从旗 王迎东 尚 文１．凯旋门２．喷水池３．铁塔４．主舞台５．观众席６．中心舞台７．环球广场８．主入口图１ 世界之窗环球广场平面图墙也是屋面。
对于球体来说，个性化的形体形成了具有标志性且易于识别的建筑轮廓。
椭圆球体上部渐变内收的形态，在解决舞台功能所需体量的同时，减轻了对周边环境及公园的压迫感。
面向观众席设置的台唇、电视墙，使建筑物产生出触手可及的奇妙效果。
外装饰钛板的细腻“表情”与环境交相呼应，呈现出与周围环境和谐并存的平和气氛。
其次，景观性与实用性的良好结合。
椭球形的几何造型，通过球壳大门的张开、旋转、再扩展的形体变化，不但形成了宽５２米、进深３６米的广场式舞台，而且把广场外的铁塔引入到广场中来，形成前台后塔的戏剧性娱乐效果，把公园的景观空间相互连接成一个整体，使该建筑升华为公园内重要的一部分，并向人们展示出主题公园的新景观（图１）。
与铁塔交相辉映的运动球壳体环球舞台所处的位置是环球广场的重心，背后是景区的最高构筑物——１０８米高的铁塔。
如何在演出过程中把铁塔的形象显露出来，与环球舞台交相辉映融为一体，是总体方案设计中考虑的重要问题。
经反复研究确定，把直径３１米、高２０米的椭圆球壳设计成分块活动式。
把球壳共分成１０大块，从距舞台面１２米高处作为分界面，上面是球冠，下面是球壳体（门扇），球冠从中间剖分成左右两块，能分别向两边各开启７．８米，这样，观众便能看到铁塔了。
１２米以下的球壳体分成８块，我们称其为８扇球壳大门。
其中舞台前面的两扇大门（Ａ１，Ａ２）能向外推出１．７５米，然后旋转到前侧面的两扇大门（Ｂ１，Ｂ２）的背后。
重叠在一起的（Ａ１，Ｂ１）和（Ａ２，Ｂ２）四扇大门，还能分别向两边各移动１２．４米，使舞台前面的四扇大门的距离达到５４米，这样就打开了舞台的前大门。
球壳体侧后面的两扇大门（Ｃ１，Ｃ２）为固定扇，球冠上面所用的电缆等沿固定扇上升。
后面的两扇大门（Ｄ１，Ｄ２）也能向外移动１．７５米，然后旋转到（Ｃ１，Ｃ２）大门的背后与其重叠。
这样，整个舞台便打开了（见图２）。
在演出过程中，处于闭合状态的球冠与２４×１２米的后升降屋顶，承担了挡雨的功能，并与演员化装室、候场区相通，形成了宽敞的演出舞台。
当演出进行到最高潮的时候，后升降屋顶下降，球冠徐徐打开，高大的铁塔灯火辉煌，金光四射，瑰丽的烟花腾空而起，争相绽放，目不暇接，给观众留下深刻而又美好的记忆。
世界上的球壳结构很多，但让这么大的球壳分块动起来，深圳“世界之窗”却是第一家。
上述运动过程虽然简单，但如何安全可靠地实现这个过程是一个极其复杂的问题。
其难点在于：（１）运动的安全性。
球壳大门是一个薄壳体，体积大，迎风面积大（高１２米，宽１１．５米），每扇重约２０吨，在直立状态运动时，如何保证不倾倒。
（２）空间曲线尺寸的复杂性。
球壳大门结构是一个空间椭球体，设计极其困难，各种驱动装置、传动设备的安装定位尺寸的确定，都不是一件容易的事。
（３）舞台面要求的平整性。
用于演出的舞台，要求平整，而球壳大门的运动需要导向的导轨，需要开各种深沟、宽槽，这是一个必须解决的矛盾。
解决矛盾的先决条件是保证演出的需要。
这又增加了设计的难度。
“办法总比问题多”，这是一句大众名言。
为了解决球壳大门推出运动时上下能够同时动作的问题，设计了上下推出机构，而且同步运动；为了解决球壳大门的防倾覆问题，设计了既能在导向槽内运动又能与导向槽连接的钩轮导向臂；为了解决舞台平面不允许有宽沟槽的问题，在球壳前大门（Ａ１，Ａ２）的升降推拉台的下部设计导向槽，下部的钩轮导向臂反装在导向槽内，待球壳前大门（Ａ１，Ａ２）分别旋转到前侧门（Ｂ１，Ｂ２）的背后时，前门的升降推拉台后退、下降，使舞台前区上表面恢复到平整的状态；为了解决球壳大门（Ａ１，Ｂ１）和１．球冠２．挡雨棚活动梁３．前门（Ａ门）４．前侧门（Ｂ门）５．侧门台车６．后门（Ｄ门）７．后侧门（Ｃ门）８．立柱图２ 环球舞台打开示意图61演艺设备与科技ＥＮＴＥＲＴＡＩＮＭＥＮＴ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ（Ａ２，Ｂ２）重叠在一起进行开闭运动而不倾倒的问题，不但设计了承力较大的行走台车，而且在上面利用了侧台挡雨棚的结构，设计了保证运动安全的驱动机构，该机构与行走台车驱动机构同步运行；为了防止大风把分成十块的球壳吹坏，在各大门之间安装了电动锁紧装置，待各大门闭合成球壳体时，使各大门之间，大门与球冠之间互相锁紧，形成一个完整的球体；为了支撑球冠的重量，设计了六根１ｘ１米的钢立柱和横跨梁；为了保证球冠的正常运动而不翻倒，设计了支撑球冠重量并与球冠一起运动的经过精加工的活动梁及滚道；为了防止球冠缝隙和大门缝隙漏雨，不但设计了密封条，还设置了导水槽……，凡此种种。
问题和困难被一个个地解决和克服了。
经过５００多场运动的实践和大风的考验，证明设计是成功的。
另外，作为演出用的舞台，它有自己的规范与要求，而球壳体与舞台的要求相差甚远，它不是适用于舞台的最佳几何造型。
但是，作为特定旅游环境下的球壳体是别的几何形状无法代替的。
舞台的台上设备只能在球壳体的球冠上做文章。
首先，为了适应球冠能左右分开，上部设备必须分成左右两部分。
其次，由于球冠高度的限制（球冠顶至舞台面只有２０米），台上设备也不能像普通剧院来设置。
为此，台上设备滑轮的安装点尽量提高到距舞台面１７米的高度，而驱动机构则安装在１３．４米高度的平台上，且靠近球冠的左右两边，作为球冠的平衡重使用。
五对共１０套灯光吊笼布置在钢立柱连接梁旁边走台的下面。
经过细致地工作，环球舞台的台上设备共设置了８道调速吊杆，４道定速吊杆，３道灯光吊杆，４道共８个表演渡桥，４个表演吊笼，２０个单点吊机，两道卷轴幕和一道地下卷轴幕吊机。
上述设备，除了卷轴幕和灯光吊笼外，其余设备在演出使用时下降到要求的高度，不用时则上升到最高位置，以便跟随球冠一起运动，达到开启球冠观看铁塔及烟火的目的。
与球壳侧门运动相配合的花车道倾斜路面球壳前门（Ａ１，Ａ２）与侧门（Ｂ１，Ｂ２）重叠在台车上后，单侧总重量达５０多吨，要向两侧各打开１２．４米。
在正常状态下，只要轨道坚固，在保证不倾翻的前提下，安全行走是可以做到的。
但是，在环球舞台所处的位置，球壳体的左右各有一条宽约５米花车道倾斜路面，后高前低，标高相差２米多。
这两条道路是演出期间花车车队和马车队巡游的必经之路，而侧门（Ｂ门）的轨道就横在这里，二者都必须给予保证，这就是设计的困难所在。
为了兼顾二者的需要，先把以前的倾斜路面挖断，用钢筋混凝土与活动机械构成一个既能铺平又能形成斜坡道路的活动路面。
当球壳侧门需要运动时，先把路面铺平，然后从侧边固定轨道下面的存储洞内拉出活动升降导轨，升起后与路面两边的固定轨道对齐，便形成了球壳侧门的行走轨道。
待球壳侧门打开（或关闭）后，活动升降导轨下降，再退回到存储洞内，再把活动路面的后端升起，形成斜坡式道路，供巡游的花车和马车使用。
这样就解决了二者的矛盾。
供球壳侧门及台车使用的活动升降导轨，设计时也是一块难啃的骨头。
由于高度及位置的限制，不使用时只能存储在侧边固定轨道下面的洞内，高度不能超过９５０毫米。
使用时从存储洞内拉出来然后升高３５０毫米，与两端的固定轨道相连接，并能承受５０吨的轮压，而且工期要求很紧。
在这种条件下，采用大推力的起升设备和大直径的车轮都不现实。
经过反复１．轨道２．升降台３．活动垫块４．下支撑块５．车轮６．螺旋升降７．活动垫块传动丝杠８．螺旋升降机传动９．下支架１０．橡胶垫板图３ 活动升降导轨62ＥＮＴＥＲＴＡＩＮＭＥＮＴ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ论证，在保证结构强度的前提下，决定采用７对直径１５０毫米的车轮作为支撑运输活动升降导轨本身重量的部件，４个５吨的螺旋升降机作为升起活动升降导轨本身重量的部件，然后用３对水平丝杠驱动６对活动垫块把上升了３５０毫米的活动轨道垫住，使螺旋升降机解脱受力。
为了保证活动升降导轨在不受力时能够运动自如，在受力时能把５０吨的轮压传递到基础上，在７对直径１５０毫米的车轮上面垫有２０毫米厚的橡胶垫，保证下部架体与车轮的轨道之间只有２毫米的间隙（见图３）。
待载有球壳前门、侧门的活动台车运行到活动升降导轨上时，车轮上面的橡胶垫被压缩，下部架体便与车轮的轨道接触，把５０吨的轮压直接传递到车轮的轨道上。
而车轮的轨道是安装在处于水平状态的活动路面的结构梁上，承担５０吨的轮压是没有问题的。
丰富多彩的主舞台机械设备世界之窗环球舞台的钛合金球壳仅仅是旅游景点的一个亮点，真正用于演出活动的是主舞台。
主舞台由四块３×１６ 米的主升降台；一块外形尺寸为１６×１５米，直径为１４米的车载转台；两条共４块３×１６米的侧车台，一块３×１６米的后部升降台；四块３×６ 米 的补偿升降台；两块４．４５×８．８５米的台口推拉升降台及两块升降挡墙组成（见图４）；为了装景和储存布景的需要，在后台台仓下１３．０米深处有一块１４×２０ 米的储景库，并设计有运景车台。