开合屋盖结构的发展与设计特点
开合屋项的发展历程
开合屋项的发展历程双击自动滚屏发布者：admin 发布时间：2009-6-3 阅读：15166次【字体：大中小】1950年前的开合结构以小型结构为主，主要用在非建筑领域。
1950－1988年发展以膜褶皱型式的开合结构为主。
80年代未90年代初为来的开合屋顶结构思想，均来源于1961年美国建成的用现代牵引技术驱动的刚性开合结构的匹兹堡（Pittsburgh）市民体育场，其跨度为127m，由可开合的八瓣不锈钢盖组成，至今仍具有开拓性意义。
之后，世界上建造了上百个带有刚性开合单元的开合屋顶建筑。
欧洲各国建造的开合式屋顶特点是，均采用了拱架、拱形网壳、部分球壳或平板网架等刚性钢结构作为移动屋盖单元的受力结构，由于膜材料轻质高强的特性，一般大规模开合屋顶的结构都是钢结构和索结构，上铺膜材料或轻型板材。
屋顶采用张拉索穹顶作为支撑结构，开合屋顶采用半刚性膜屋面，屋顶系统分成若干个单元片，通过单元片的移动、转动，使之各片之间搭结、迭放来实现屋顶的开合。
这种开合单元组成的开合屋顶克服了膜褶皱型式开合型式。
1989年加拿大多伦多建成了直径208m的天空穹顶（Sky Dome）多功能体育场，在世界上产生了很大的轰动效应，掀起了世界上建筑现代大跨度开合屋顶的新浪潮。
该场馆至今仍作为多伦多申办奥运会的主场馆。
日本于1991年建成了跨度136m的阿瑞卡体育场（Ariake Coliseum，）；1993年建成了日本海洋穹顶（Ocean Dome，）；1993年日本又建成了直径为218m的福冈棒球场（Fukuoka Dome），该馆的建成再一次引起了世界的广泛注意。
至此，大跨度开合屋盖技术得到了进一步的发展和完善，世界上对建造大型开合屋顶的疑虑逐渐消失，并对其前景和建造的必要性逐渐看好。
1999年美国建成跨度200m的西雅图新太平洋西北棒球场（New Pacific Northwest Baceball Park），2000年澳大利亚建成245m乘以215m椭圆形的墨尔本市民体育场（Melbourne Colomial Sladium），2001年美国建成扇形直线边长180m的米勒棒球场（Miller Park），2001年日本建成为2002年世界杯足球赛的大分县体育场，直径达274m.目前，世界上相继建成或正在建设的带有开合屋盖的大型体育场有近20座。
开合屋盖结构的发展与设计特点
但开合 机 构 复 杂 ， 利 用 计 算 机 系 统 执 行 开 合 任 务 是
的 。它是 屋面 采用 柔 性 膜 材料 以折 叠 方 式 进 行 开合
体育 娱乐活 动运动参 与意 识 的提高 ， 们要求 体 育场 人 馆 功能 日益完美 ， 们 既希望 能在 大 自然 的美 好 怀抱 人 中观 看或 参 与各种 体 育 、 乐 活 动 ， 希 望 当遇 到恶 娱 也 劣 的 自然 环境 时能 在 封 闭 的场 馆 中如 期举 行 各 项 活 动 。而与 常规 体育 场馆相 比 ， 开合 式屋 盖结 构能 满足 人们 这两 种美 好愿 望 ， 因此建 造带 有开 合屋 盖 的大 型 体育 建筑越 来越 成 为 一 个 重 要发 展 趋 势 。我 国 著名
开合 屋 盖结 构 （ ｔａ ｔｂｅＲ ｏ ｔｕ ｔｒ） Ｒｅｒｃａ ｌ ｏ ｆ ｒ ｃｕ ｅ一 种 在 很 短 时 间 内可 以把 部 “ 分 或全 部屋 面移 动或 开合 的结 构型 式 ， 筑 物在 可动 建
屋 面 开启或 关 闭 的两 个状 态下 都可 以使 用 ＂ 【 ¨。即一
言
的大 型开合 屋 盖结 构 的 研究 和发 展 具 有 很 好 的 启 发
作用 。 （ ）２ ２ ０世纪 ５ ￣８ ０ ０年代 的膜 折叠 型式 开 合屋 盖 结构 。１ ５ ９ ４年 ， 在德 国 由 Ｆ ｅ Ｏｔｏ领 导 的一 个 工 作 ｒｉ ｔ 小组 ， 开创 性地 研究 和发 展 了开 合 膜 结 构 ， 用 膜 材 利 料 的可 折 叠性 达到 开合 屋面 的 目的 ， 欧 洲利 用这 种 在 技术 建 成 了许 多 这 种类 型 的建 筑 物 。在 １ ７ ９ ６年 ， 这
牧 稿 日期 ： ０ ６ １ ８ ２ ０ — 卜２
体育建筑中可开合屋面的应用与发展
体育建筑中可开合屋面的应用与发展刘伟;钱锋【摘要】对体育建筑中可开合屋面的应用进行探索,从空间结构、功能综合、形态特征3个方面对体育建筑中可开合屋面的应用与发展进行了分析.结果表明:可开合屋面已经成为体育建筑设计的一个趋势,能够融入于结构体系的不断发展中,灵活地创造室内和室外2种活动空间与环境,满足人们全天候使用的便利性,并创造出更为丰富的建筑形态,为体育建筑的发展提供了更广阔的空间.【期刊名称】《建筑科学与工程学报》【年(卷),期】2010(027)004【总页数】6页(P121-126)【关键词】可开合屋面;空间结构;功能综合;形态特征【作者】刘伟;钱锋【作者单位】同济大学,建筑与城市规划学院,上海,200092;同济大学,建筑与城市规划学院,上海,200092【正文语种】中文【中图分类】TU2450 引言从遮风挡雨及抵御侵害的基本要求,到各式各样的观演聚会,建筑的功能随着人们生活的发展,在历史长河中不断演变[1-4]。
有建筑师曾说“建筑的发展史就是屋面的演变历史”,这种观点在一定程度上也反映了屋面在建筑设计发展中的重要性。
从古罗马的万神庙到现今的许多大跨度体育建筑,人们对于建筑在功能和形态上的不断综合及创新,很多都反映在屋面的演变上,对于体育建筑,创造一个尺度宜人的大空间是其基本要求,而如今的体育建筑随着自身功能的不断发展,已经在可开合屋面上显示出了广阔的发展趋势。
随着各类体育活动在人们生活中的不断开展,体育建筑越来越普及,它的功能与形式也随着社会需求的改变与综合而不断发展,而体育建筑一直所面临的一个矛盾就在于:既要为人们提供一个遮风挡雨的适宜空间进行各类体育运动,又渴望着体现出和大自然亲近的运动环境,并且需要设计者在相对封闭的大跨屋盖上仔细考虑采光、通风等条件。
可开合屋面是一种在短时间内(一般为20～25 min)部分或全部屋面可以移动或开合的建筑形式,它使建筑物在屋面开启、关闭和部分开闭等状态下都可以使用。
开合屋顶简介
开合屋顶、尤其是大型开合屋顶比固定屋顶在技术有很多特殊的问题，必须慎重对待。
如：多种工况状态下的风荷载、雪荷载、地震作用以及特有荷载评估与选择，屋顶行走部分及轨道设计，屋顶运行故障检测及排除措施，屋顶的监控与案例保障系统设置等。
为了经济安全，可动结构构造应简单并尽量轻型化；屋顶开启或关闭过程一般控制在20－25分钟，为尽量减少冲击力，应控制开始或停止时间在1－2分钟；应装置地震传感器和风速仪，当超过特大风速和地震强度时，开关系统应能判别，以调整整个系统不会超载；屋顶应按装电视摄像及超声波传感系统，以便及时发现故障原因；控制装置设计应有富余，当装置的任何部分失灵时不至于整个系统失灵，为此应用一种双控制系统，既能自动也能手动；在开合功能失灵时，应能保障整个屋盖结构的安全。
在已建成的开合结构中不乏打开合不上、合上打不开了的例子，更有一些开合结构因开合功能故障最终不得不改为固定屋盖。
说明开合屋顶确定是一种技术性很强的结构形式，对设计和施工都有很高的要求。
中国北京已建的三个开合屋顶：国家电力大楼投入使用已近四年，北京天亚花园投入使用已近三年，这三个开合屋顶虽然也学习和参考了国外一些经验、技术，但主要还是中国的工程结合中国国情和工程实际加以创造、开发、改进，这说明我们已掌握了中、小开合屋顶技术。
四、案例1.加拿大多伦多天空穹顶（Sky Dome Canada）建筑师：Rod Robbie，工程师：C.M.Allen加拿大多伦|考试|大|多天空穹顶（Sky Dome Canada）1989年建成，它是世界上第一座采用现代驱动技术大型开合金属屋顶，直径208m，高度86m，开合面积31525m2关闭时间20分，开合屋顶由4块怀盖组成，第4号屋盖是固定的，第2号屋盖和第3号屋盖可水平移动，第1号屋盖可旋转180度，赛场开启率100%，座位开启率91%，设计允许每年开合200次，建成后最初3年开合300次以上，许多都是在场内举办活动时进行开合，按使用情况看，可以达到100年的设计有效寿命。
开合结构屋盖
开合结构屋盖
简介：开合屋盖结构（RetractableRoofStructure）是一种在很短时间内部分或全部屋顶结构可以移动或开合的结构形式，它使建筑物在屋顶开启和关闭两个状态下都可以使用。
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1950年
年以
均来源于1961年美国建成的的用现代牵引技术驱动的刚性开合结构的匹兹堡（Pittsburgh）市民体育场，其跨度为127m，由可开合的八瓣不锈钢屋盖组成，至今仍具有开拓性意义。
之后，世界上建造了上百个带有刚性开合单元的开合屋盖建筑。
表1为欧洲各国建造的开闭式钢屋盖实例。
其特点是，均采用了拱架、拱形网壳、部分球壳或平板网架等刚性钢结构作为移动屋盖单元的受力结构，其屋面材料
为膜材料、金属板及其它轻质材料。
屋盖系统分成若干个单元片，通过单元片的移动、转动，使之各片之间搭结、迭放来实现屋盖的开合。
这种由刚性钢结构屋盖开合单元组成的开合屋盖克服了膜褶皱型式开合方式的致命缺陷，是大跨度屋盖结构的主要开合型式。
208m的天空穹顶多功能体育场，在世界上产生了很
的阿瑞
合移动方式可分为水平移动方式、水平旋转移动方式、空间移动方式、绕枢轴转动移动方式、折叠移动方式、组合移动方式。
其分类见表。
/迭盖屋盖单元的形式打开屋盖。
屋盖分为固定不动的结构单元和可以移动的结构单元。
/迭盖的型式打开屋盖。
屋
盖分为固定不动的结构单元和可以移动的结构单元。
/迭盖屋盖开合单元，达到打开屋面的开合方式。
屋盖分为固定不动的结构单元和可以移动的结构单元。
开合屋盖结构设计简介
文章编号:1000-6869(2005)04-0112-05开合屋盖结构设计简介关富玲1,程 媛1,余永辉1,吴开成2,沈佩蓓2(1.浙江大学土木工程系空间结构研究中心,浙江杭州310027;2.浙江大学建筑结构设计研究院,浙江杭州310027)摘要:开合屋盖结构在大型体育馆、多用途体育场都得到了广泛应用。
开合屋盖结构由于其特有的多个状态,在很多方面不同于以往的常规屋盖结构。
本文结合浙江省某网球中心比赛馆开合结构的设计实例,简要介绍了该工程的概况、背景及其结构形式,阐述了开合屋盖结构在结构方面需特别考虑的轨道系统选取的问题,叙述了该实例采用的索牵引系统的运作方式;说明了开合结构与普通结构在荷载取值和工况组合方面的区别;使用独立分析和协同分析两种结构方法计算分析结构,并且以三个方向的变形结果为依据,比较了两种方法,得出了独立分析比较可靠的结论。
关键词:开合屋盖;大型屋盖结构设计;大型屋盖分析方法中图分类号:T U39313 文献标识码:AStructural design of retractable roof structuresG UAN Fuling 1,CHE NG Y uan 1,Y U Y onghui 1,W U K aicheng 2,SHE N Peibei 2(1.S pace Structure Research Center ,Department of Civil Engineer ,Zhejiang University ,Hangzhou 310027,China ;2.Architectural Design and Research Institute of Zhejiang University ,Hangzhou 310027,China )Abstract :Retractable roof structures have been used widely in building engineering ,especially in the field of large 2sized gymnasium and multipurpose sport centers.Structures with retractable roofs have many w ork conditions and s o they are different from conventional structures.This paper concisely introduces the general situation and structural form of a retractable roof structure for tennis stadium in Zhejiang province ,discusses the rail problem in design of the structure ,introduces the pulling method and its different loading cases in com paris on with conventional structures.In this project ,tw o kinds of structural analysis methods ,the separate analysis method and the cooperating analysis method ,have been com pared based on the results of the displacements in three directions.The conclusion is that the result obtained from the sparate method is safer.K eyw ords :retractable roof structures ;structural design of large 2sized roof ;analysis method of large 2sized roof作者简介:关富玲(1945- ),女,北京人,教授。
体育建筑中开合屋盖的应用探索_南通市体育会展中心体育场设计
约 ３０ｍｉｎ 金属板
约 ２０ｍｉｎ 装饰板 ＋ 绝缘材料 ＋ＰＶＣ 板
约 １５ｍｉｎ 约 ２０ｍｉｎ
聚四氟乙烯涂层玻璃纤维膜材 （特氟隆） 金属钛板
约 １０ｍｉｎ 约 ３０ｍｉｎ
钛板 ＋ 聚四氟乙烯涂层玻璃 纤维膜材（特氟隆） 半透明塑料板 ＋ 隔热材料 ＋ 铝板
空间拱桁架 空间拱桁架 钢索膜结构 主副拱空间桁架 及斜拱空间桁架
ห้องสมุดไป่ตู้
开启行走方式 叠和旋转屋盖单元 （旋转和平行移动） 向中间集束的膜结构 （放射性展开移动）
叠和开合屋盖单元 （平行移动） 叠合屋盖单元 （组合移动 ） 叠合屋盖单元 （组合移动） 叠和旋转屋盖单元 （旋转平行移动） 叠合开合屋盖单元 （平行移动） 叠和开合屋盖单元 （空间移动）
材料由高耐久性钛板铺盖而成，开口率为 ６０％，基本覆盖了比赛场地。屋盖的开启形 式分全闭０°、全开１２０°及半开６０ °状态， 并利用自锁装置使之保持在各自轨道的结 构体中，可转动的两块各重４０００ｔ，开启一 次需 ２０ｍｉｎ。此后各国相继上马了数十个 具有开合屋盖的体育场馆，如美国的亚利 桑那州菲尼克斯棒球场（１９９８ 年）、日本大 分县体育场（２００１年）、丰田体育场（２００１年，
叠放屋盖单元 （平行移动） 叠放屋盖单元 （平行移动） 叠和旋转屋盖单元 （平行移动） 叠放屋盖单元 （平行移动） 叠放扇形屋盖单元 （旋转移动） 叠合开合屋盖单元 （空间移动） 折叠膜结构 （折叠移动） 向中间集束的膜结构 （折叠移动） 叠合开合屋盖单元 （空间移动）
开闭时间 屋面材料 约 ２５ｍｉｎ 铝合金板材
近些年，世界各国普遍对开合屋盖体 育建筑产生了很大的关注，产生了多个优 秀的开合屋盖体育建筑，以日本、德国、加 拿大、美国所建的开合屋盖体育建筑为代 表，其中日本无论在开合屋盖结构的技术 方面、还是在开合屋盖建筑的数量方面都 具有很大优势。１９８９ 年在加拿大多伦多建 成了直径 ２０８ｍ 的天空穹顶（Ｓｋｙ Ｄｏｍｅ）体 育场，是开合屋盖的代表作之一，其屋面面 积 ３．２４万 ｍ２，钢结构与屋面材料总重量达
屋盖开合机械装置设计
屋盖开合机械装置设计周良金;顾大强【摘要】在对国内外开合屋盖工程设计实例分析的基础上,系统阐述了各类开合屋盖的开合工作原理,详细介绍了刚性开合屋盖和柔性开合屋盖的机械装置设计的原理和方法,分析论述了各类开合机械装置的技术特点和使用场合,提出了开合屋盖技术今后的发展趋势.【期刊名称】《起重运输机械》【年(卷),期】2010(000)007【总页数】6页(P8-13)【关键词】开合屋盖;开合机械装置;刚性开合屋盖;柔性开合屋盖【作者】周良金;顾大强【作者单位】浙江大学机械设计研究所,杭州,310027;浙江大学机械设计研究所,杭州,310027【正文语种】中文【中图分类】TH11屋盖开合结构是1种在很短时间内把建筑物的部分或全部屋面移动或开合的结构形式，它将1个完整的屋盖结构按一定的规律划分成几个可动和固定单元，通过特定的机械装置，使可动单元能够按照预期的轨迹移动，达到屋面开合的目的(见图1)。
开合屋盖不仅赋予建筑物动态美感，更扩展了其使用功能，目前世界上已建成的开合屋盖已超过100个，开合屋盖的设计越来越受到人们的关注。
图1 开合屋盖结构1、4.固定屋盖A 2.伸缩屋盖 3、6.固定屋盖B 5、7.导轨1 开合机械装置的设计屋盖的开合运动功能 (移动、转动、伸缩)是通过机械装置来实现的，开合屋盖的设计涉及建筑工程和机械工程2个领域的技术与方法。
从机械设计的视角看，开合屋盖结构可视作是1种新型的可展结构。
虽然目前国外已建成了多座不同规模的开合屋盖，但目前对开合屋盖机械装置的设计理论研究严重滞后于工程实践，国际上还没有任何关于这类机械装置设计的国家或地方的设计规范和方法。
由于开合屋盖的运动方式与工程起重机有相似之处，故在工程设计实践中，常规载荷的设计计算、行走台车结构设计等可借鉴工程起重机的设计。
但是，开合机械装置在运动驱动形式的多样性等方面与起重机存在较大差异。
开合机械装置根据其驱动方式可分为刚性屋盖开合机械装置和柔性屋盖开合机械装置2大类。
开合屋盖结构的发展及开合机理研究
开合屋盖结构的发展及开合机理研究近年来，随着高层建筑建设的不断提升，复杂的开合屋盖结构越来越受到重视，并逐渐成为建筑界的热点研究。
开合屋盖结构可以满足建筑复杂形体的效果，并且为视觉上的层次和流线加以优化，有效的把更好的建筑外观展示出来。
开合屋盖结构的发展受到了现代技术的推动，早在20世纪50年代，现代建筑设计中，就把复杂的开合屋盖纳入设计之中，如著名的英国伦敦自由礼堂，正式研究布局如何规划开合屋盖结构，意在提升整体建筑外观。
近些年，开合屋盖结构在设计上越来越复杂，技术上也越来越先进。
可以通过不同的结构组合技术、多种材料的结构链接、选择不同的屋面外法及光照设计等来达到外观良好、功能完善的效果。
研究开合屋盖结构的开合机理，可以更好地掌握开合屋盖结构工作原理，提高开合屋盖结构的稳定性和可靠性。
针对开合屋盖结构节点、载荷分析、开合机理等方面，有许多不同的研究成果和创新技术，如斜拉索技术、碳纤维技术、气动技术、气驱技术、电动驱动技术等。
斜拉索技术是一种荷载抗拉强度很高的结构体系，可以实现开合机理的安全和可靠的工作。
通过斜拉索的力学优势，开合屋盖结构可以有效抗拉，同时能够把更多的力量转换为位移量，有效的提升结构整体的开合稳定性。
此外，斜拉索技术也能更好地减轻建筑屋顶的重量，使结构整体更加轻便。
碳纤维技术可以提供抗拉和抗压强度，可以有效抗拉开合屋盖结构，同时还可以减轻屋顶负荷，提高整体结构的开合稳定性和可靠性。
同时，碳纤维技术也可以控制屋面的外形，提供多种空间变形效果，展示出更多的自由空间效果。
气驱技术可以利用空气压力来改变抗拉开合屋盖结构的力学特性，这种技术可以有效抗拉大型刚性开合屋盖结构，并可以有效把更多的力量转换为位移量，提高开合屋盖结构的稳定性和可靠性。
此外，气动技术也可以使屋面达到多种变形效果，展示更多空间自由度。
电动驱动技术可以利用电路控制进行屋面的变形，控制精度高，可以实现多种屋面变形效果，满足建筑外观的设计要求和多样化的形体效果。
开合屋盖结构
大跨房屋钢结构作业题目：开合屋盖结构一．简介开合屋盖结构（Retractable Roof structure)是一种根据使用需求可使部分或全部屋盖结构开合移动的结构形式，它使建筑物在屋顶开启和关闭两个状态下都可以正常使用。
从20世纪60年代至今世界上已建成上百座开合屋盖结构，主要用于体育比赛场馆。
开合结构的出现，实现了“晴天在室外，雨天在室内”的梦想，让人们“从打开的屋顶望到黑色的夜空，有“科幻电影”的感觉。
现代意义的开合结构的发展是从20世纪60年代开始的。
20世纪80年代以前的开合屋盖结构主要以膜结构的褶皱形式开合为主，但这种开启方式存在内在缺陷，在使用中常受风雨等影响使开合运行，出现故障或膜材料被撕裂。
进入20世纪80年代，随着国家经济实力的增强，建筑技术水平的提高，建设大型开合结构已成为可能。
在此期间，采用拱形钢结构、拱壳、部分球壳或平板网架等刚性钢结构作为受力支承结构的开合屋盖建筑得以迅速发展，其屋面材料多采用膜材料、金属板及其他轻质材料。
屋盖系统分成若干个单元片，通过单元片的移动、转动，使各片之间相互搭接、叠放来实现屋盖的开合，其代表性的建筑有：加拿大多伦多天空穹顶体育场、日本海洋穹顶、日本福冈体育场等。
与常规建筑相比,开合屋盖结构在使用功能上有以下3方面的特点:●回归自然,创造既不受自然界的不利气候影响,又能保持自然气息,让阳光撒满场地和看台,使人们重归自然怀抱的运动环境;●可以保证诸如奥运会和世界杯开幕式等大型体育及娱乐活动的如期举行;●有助于建筑综合功能的实现。
下面介绍开合结构的形式和分类：1.按开合频率分类由于建筑功能的不同，开合屋盖结构可以根据可动屋面的开合频率进行分类，如表1所示。
开合结构按照开合方式可分为移动方式、转动方式、折叠方式和组合方式，具体情况如下：2.1移动方式移动方式又可细分为：①水平移动。
通过屋盖单元沿水平轨道移动或重叠搭接形成开合。
②空间移动。
通过屋盖单元沿空间轨道移动或重叠搭接形成开合。
开闭式屋盖的开合形式与应用
开闭式屋盖的开合形式与应用在欧美发达国家中开闭式屋盖结构的建筑主要用于大规模的体育场，在日本国内各地区计划和建设的可移动屋盖结构是非常流行，可以为市民参加各类型活动提供理想场所，伴随着我国综合国力的增强和体育的发展，国内大型开闭式屋盖的体育场也不断涌现，如江苏南通体育场、上海旗忠网球馆、杭州黄龙网球馆及目前在建的鄂尔多斯东胜全民健身中心。
文中以目前国内外的开闭式屋盖建筑为例，简单介绍开闭式屋盖的开合形式及其应用。
开闭式屋盖的开合形式屋盖的开合形式：组成活动屋盖的一个或是多个可移动单元按照一定的轨迹，并在较短1刚性屋面刚性屋面结构指不能使其空间形状发生变化的结构形式。
1.1平面式开合一般情况下物体在平面上的运动可分为直线运动和非直线运动，故此将现有在平面上进行开合的屋盖建筑分为水平滑移和水平旋转。
1)水平滑移屋盖的活动单元在平面内，按照某个方向作相同距离的移动，这样的开合方式称为水平移动开合。
a)一体式滑移开合屋盖仅由一片活动结单元构成，通过在固定位置上的水平移动，来实现开启和闭合的效果。
图为日本品川区立伊藤学校（屋盖的中间为活动部分，两端为固定结构，通过中间屋盖的水平移动，实现开合。
）b)组合式滑移开合屋盖由两片或两片以上活动单元构成，通过在固定位置上的水平移动，以拼接、叠盖等方式来实现开启和闭合。
图为杭州黄龙网球馆（由两片活动屋盖水平移动，以拼接的方式实现开合。
）图为美国菲尼克斯班克文球场（由多片活动屋盖水平移动，以拼接和叠盖的方式实现开合。
）2)水平旋转屋盖的活动单元在平面内，围绕某一个或多个竖向轴做旋转运动，这样的开合方式称为水平旋转开合。
a)单轴式旋转单片或多片活动单元绕某一竖向轴旋转，实现结构的开启和闭合。
美国威斯康星州米勒运动场(左图多片活动屋盖绕边上一竖向轴旋转叠盖，实现结构的开合。
) 美国匹斯堡市民体育场(右图多片活动屋盖绕中心一竖向轴旋转叠盖，实现结构的开合。
) b)多轴式旋转两片或两片以上活动单元绕多个竖向轴旋转，实现结构的开启和闭合。
开合屋盖结构设计关键技术研究_范重
建筑结构学报Jour nal of Bu ildi ng Structures第31卷第6期2010年6月V ol131No16J une2010016文章编号:1000-6869(2010)06-0132-13开合屋盖结构设计关键技术研究范重,彭翼,胡纯炀,刘先明(中国建筑设计研究院,北京100044)摘要:结合作者完成的开合屋盖工程设计经验,对开合屋盖结构设计的关键技术进行了较为全面的论述。
屋盖的开合方式应根据建筑方案、使用功能、自然条件、运营管理等因素综合确定,应明确规定活动屋盖开合的基本状态;从结构安全与经济性的角度来看,将抵抗荷载与作用最有利的活动屋盖位置作为基本状态较为合理;活动屋盖应采用整体刚度较小、对边界条件不敏感的柔性结构,对安装误差与结构变形具有较大的适应能力;固定屋盖,尤其是轨道桁架应具有较大的刚度,并严格控制施工精度;活动屋盖位于全开、半开及全闭三种状态的荷载取值存在很大差异,需要分别进行计算分析;应考虑活动屋盖与固定屋盖之间的相互作用,轨道桁架、台车及连接部件应在罕遇地震作用下保持弹性;在活动屋盖处于非基本状态或行走过程中,地震作用可适当折减;应通过对多种驱动方式进行技术经济比较,确定活动屋盖开合驱动与控制系统,系统应便于操作与维修,驱动控制系统的维护管理工作对保证活动屋盖运行的可靠性与耐久性非常重要。
关键词:开合屋盖;基本形态;活动屋盖;固定屋盖;计算分析;驱动与控制系统中图分类号:TU39313文献标志码:AKey techniques of structural design forretractable roofFAN Zhong,PE NG Y,i HU Chunyang,LIU X i an m ing(Ch i na Arch itecture Desi gn&Research G roup,Beiji ng100044,China)Abstract:Based on the practice of retractable roo f desi gn,the key techniques were disc ussed i n t h is paper.T he retractable m ethod of the roof is deter m i ned by factors such as architectural plan,funct i on require m ents,natural condit i ons a nd operati on m anage m ent.T he concept of basic retr actable state is defined explicit l y i n this paper,and fro m the safe and econo m ic poi nts of v ie w,it is rat i ona l to set retracta b l e roof condit i on w it h the max m i um load resistance as the basic state.The movable roof favors the flexural structural syste m that i s less sensitive to boundary condit i ons a nd can be adapti ve to the large defor m ati on a nd constr uction error.The fixe d roof syste m,especi a lly the runw ay tr uss syste m,should have sufficient stiffness,and the constr uct i on precisi on should be controlled strictly.D ue to the l oad values are significantly different correspond i ng to different states of t hem oving roo,f such as fully ope n,half open and f ully closed states,the anal yses for the three states are needed separately.The i nter act i on bet wee n the m oving roof and the fixed roof should be considered,and the run w ay tr usses,tro lleys and the li nkage c o mponents should be kept elast ic even under severe earthquake.The ground acceleration cou l d be reduced to so me de grees during the r oof mov i ng and i n non-basic states.The dri v i ng syste m and the c ontrol syste m shou l d be chosen base d on the technical and econo m ical co mparisons,and the syste m s shou l d be easy to operate and ma i ntai n.The m ai ntenance and m anage m e nt are very m i porta nt to e nsure the l ong ter m reliability of the retractable roo.fK ey wor ds:retr actable roo;f basic state;mov i ng roo;f fi xed roo;f struct ural analysis;dri v i ng syste m and control syste m作者简介:范重(1959)),男,北京人,工学博士,教授级高级工程师。
某大型体育场馆开合屋盖变形监测及分析
第44卷第1期 山 西建筑Vol .44No.l2 0 1 8 年 1 月SHANXI ARCHITECTUREJan . 2018• 57 •文章编号：1009-6825 (2018) 01-0057-03某大型体育场馆开合屋盖变形监测及分析贾培军1樊改荣2(1.内蒙古科大建筑设计有限责任公司，内蒙古包头014010; 2.内蒙古第一机械集团有限公司，内蒙古包头014010)摘要:结合某体育馆采用的大型开合屋盖的设计施工实例,介绍了轨道开合屋盖结构的荷载组合情况，为了确保开合屋盖工程 的稳定性和安全性，对在施工和使用阶段的主桁架、环桁架以及活动屋盖的变形量进行了监测和分析，发现变形量均在正常范围内，满足体育场工程的设计规范要求。
关键词：开合屋盖，荷载组合，活动屋盖，施工监测中图分类号:TU 3111概述1.1开合屋盖结构特点开合结构[1]与静态建筑结构相比，开合屋顶的组成结构极大地影响了开合屋盖的受力情况。
开合屋盖结构的屋顶是由若干 个单元组成的，在开合的过程中各屋盖又要进行运动以实现开合 的功能，屋盖的开合运动过程中的不同位置及状态下，由于受到 风、温度、雪、轨道行走状况速度及地震等不可预知力的影响，其 受力和受载状态是复杂的。
1.2开合屋盖荷载情况开合屋盖结构除了承受一般建筑都有的恒、活荷载外，在屋 面移动的过程中，还要承受一些轨道运行中的特殊荷载如启动、 刹车荷载、轨道荷载作用[2]，这与起重机的荷载十分相似,所以， 开合屋盖特殊荷载可以参考起重机设计规范的荷载来确定，按作 用方向分为垂直于轨道的水平力、垂直于轨道的竖向力、沿轨道 的水平力等。
但对于静止状态的可动屋盖设计荷载[3]需考虑周 全，确定下来的荷载组合与常规结构类似，但要特别注意运动4) 按照《规范》条文说明5. 2. 2条，我们将振型个数适当增 加，保证振型参与质量达到总质量的90%以上。
5)按照《规范》5.2.4条及条文说明，突出混凝土顶层的钢构 层，在振型分解法分析中应该将其视为结构的一部分，按独立质点考虑。
鄂尔多斯东胜体育场开合屋盖结构设计(精)
鄂尔多斯东胜体育场开合屋盖结构设计中国建筑设计研究院: 范重副总工程师范重：各位专家，各位同行，大家下午好！非常高兴今天能够有机会来这里跟大家介绍以可开合屋面为特点的体育场。
听了前面各位介绍以后，我感觉很有收获。
介绍分这么几个内容：工程概况、结构体系、技术难点、混凝土结构、固定屋盖、巨拱与钢索、空间移动式活动盖，最后把一个最新投标的工程跟大家介绍一下。
大家知道鄂尔多斯是我们国家北方经济非常发达的地区，目前的建设量非常大。
这个体育场的规模是45000 人，最近规模有一点调整，面积是86 万多平方米，它的特点是有一个可开合的屋顶，满足全天候使用。
建筑造型的话，大家看到这是建筑的效果图。
这里还有主体的体育场，分为游泳馆、体育场和会馆，是一个一场三馆的体育中心，这是一个建筑的效果图。
这是另外一个侧面，这是一个平面的布置，平面的布置靠西侧的是我们主体育场，靠旁边的类似于飘带，在内蒙古，含义是哈达。
这是另外三个馆，这是建筑的平面，基座层主要是一些运动员的服务，停车、办公的区域。
从二层开始是一些功能的房间，一些零售店、卫生间。
已经出现看台了，在上面主要是以观众席为主，观众坐席。
屋顶可开启的部分是在中间，旁边是轨道。
这是建筑的立面剖面图。
这是我们的大拱立面，这是侧面。
我们介绍一下结构体系，结构体系有几个特点：一个是混凝土结构采用了一种框架、钢架混合的结构体系。
预制看台采用混凝土的看台。
这是基座层结构布置的情况。
这是二层，这是三层，基础设计我们采用了灌注桩技术。
在旁边的部分用独立的基础，不用联合的基础，通过后浇带来达到一个最优的经济性，比较有特点的是巨拱的基础，我们在拱的两端各有35 根桩，而且埋深是比较深的，相应还有一些控制指标，水平推力作用下的水平位移控制是我们关注的问题。
对于带有活动盖的部分我们要确定一下哪一个是固定的盖，哪一个是活动的盖，这是一个三维的图，我们固定的盖是由三种构件来组成的。
一个是两个平行的主桁架，又叫轨道桁架。
[跨度,屋顶,形式]大跨度建筑开合屋顶形式设计研究
![[跨度,屋顶,形式]大跨度建筑开合屋顶形式设计研究](https://img.taocdn.com/s3/m/7c902ad716fc700aba68fc85.png)
大跨度建筑开合屋顶形式设计研究摘要：工程建设已经成为城市发展的重要组成部分，随着相关建筑行业的不发展，大跨度建筑对于屋顶的设计要求也越来越明显，不仅要具有丰富的设计理念，还要具有良好的功能性，在实际的设计中，要积极的加强先进理念应用，通常来说在设计的时候，设计者可以从抽象方面进行概念的获取，同时，还要具有一定的功能以及艺术审美的结合；本文主要通过对于大跨度建筑开合屋顶的相关设计进行研究分析，提出了一些相关的开合屋顶的设计理念。
关键词：大跨度建筑；开合屋顶；设计分析随着我国经济的发展，一定程度上促进了我国建筑行业的发展，[1]就目前来看，我国大跨度建筑中对于屋顶的设计已经越来越注重其设计理念，通过相关的调查分析，对于开合屋顶的设计时，要保证设计的唯美性；随着大跨度建筑在我国的不断发展，一些富有文化内涵、人文精神的设计已经随处可见，在建筑行业不断发展中开合屋顶的设计将会成为我国开合屋顶发展的主要趋势。
一、大跨度建筑的设计分析在时代不断发展中，对于建筑设计审美的要求也在不断提高，通常来说，建设工程具有一定的逻辑性，在设计的时候，要具有一定的合理性，例如：建筑的功能、建筑的形式以及相关的成本方面。
在建筑工程中，建筑的设计的是工程建设中重要的组成部分，并且具有一定的独特性；在实际的设计中，相关的工作人员要应该从不同的角度进行设计，例如：美学方面、经济方面、功能方面等，大度跨建筑作为建筑设计的发展的主流方向，并且其自身具有强大的功能性，所以，在设计的时候，采用开合屋顶设计，能够有效提高其审美度。
二、大跨度建筑开合屋顶设计的影响因素分析随着人们生活水平的不断发展，对于建筑物的要求不仅仅局限于建筑的质量，就目前来看，对于建筑的功能性以及建筑的审美也具有一定的要求，主要体现在大跨度建筑屋顶设计的要求，在实际的设计中，影响大跨度建筑开合屋顶设计的因素主要有以下几点：1.建筑物的外观一般来说，一些大跨度建筑都是一些综合性的建筑，并且具有一定的公共性，[2]在这种工程建筑中，主要是通过屋顶来表达其主要的精神内涵，即建筑的设计形式，所以，在实际的设计中，大跨度建筑要具有良好的形象，能够反映出城市的人文环境、城市文化等，2.人的自身因素大跨度建设的目的是为人们提供良好的活动场所，因此，大跨度建筑的设计应该以人为中心，在设计的时候，不仅要保证它的舒适性、安全性，还应该保证建筑设计的合理性以及实用性；随着以人为中心的设计理念的提出应用，大跨度建筑开合屋顶在设计的时候，要对其面积以及相应的空间位置进行合理的安排设计。
国内外开合屋盖的应用现状与实践
Application Situation and Practice of Retractable Roof in China and Abroad
Fan Zhong ，Zhao Changjun ，Li Li ，Yang Su ，Wang Yihua ，Fan Xuewei
（ China Architecture Design ＆ Research Group ， Beijing 100044 ， China ）
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带有开合 屋 盖 的 工 程 正 在 建 设 了简要回顾 。 1 开合屋盖的特点
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。本文对开合屋盖
的特点 、 近年来 国 内 外 的 应 用 情 况 以 及 设 计 实 践 进 行
开合屋盖是 一 种 较 为 新 颖 的 建 筑 形 式 ， 它打破了 传统室内空间 与 室 外 空 间 的 界 限 ， 可以根据使用功能 很 与天气情况在 室 内 环 境 与 室 外 环 境 之 间 进 行 转 换 ， 好地满足全天候的使用需求 。 带有开合屋盖 的 建 筑 ， 可 以 进 行 开 启、 关 闭 操 作。 开合屋盖的应 用 对 象 初 期 以 游 泳 馆 、 网球馆等体育建 规模 逐 渐 从 小 型 建 筑 发 展 到 大 型 工 程 。 与 传 筑为主， 统的大跨度结 构 相 比 ， 开合屋盖除广泛采用现代建筑
建筑构造设计的现状与未来发展
建筑构造设计的现状与未来发展从改革开放之后，我国的建筑构造的设计得到了高度的重视，尤其在一些发达的城市，建筑行业得到了飞速的发展。
近些年，我国加大了对建筑构造领域研究的力度，其中首先研究的方向是分构造力学方面。
因为建筑物的构造力学是设计与施工的根底，其中包括构造静力和弹性的分析。
我国的建筑物中薄壳、扁圆形或圆柱的构造居多，主要原因是这些形状的稳定性好，所以在实际应用中较多。
与此同时，盖顶端的构造设计也逐渐兴起，这种构造的想象与发挥的空间更广阔。
然而，建筑物构造力学的设计方面的人才仍然很稀缺，尤其是安全为第一要素的建筑构造而言，防震建筑的设计与构建将会是未来我国建筑业发展的主要方向。
工程构造方面的发展通过观察我国这么多年的建筑工程构造可以得出，我国在钢筋混凝土的研究与应用方面取得了令人骄傲的成绩，同时在预应力的设计与多轴应力下混凝土的承载力得到了很大幅度的提高。
同时，我国大部分的工厂都是利用钢筋混凝土来产生抗震性能，同时在这方面的研究也报道了很多的报告，但是与西方发达国家的先进技术相比较，仍存在很大的缺陷。
另一方面，在建筑构造设计的土力学与地基根底上开展相关研究时，地域的限制造成了研究的难度。
例如，北方气候干燥和土地比较坚实，与北方相比较，南方常年湿润和多有沿海的软土。
为了克服这些难题，我国研究出了打桩技术与地基反力系数理论，而且发展前景非常良好。
最后就是墙体的堆砌技术，为了防止建筑受到过大的自然压力，我同出台了有关墙体构造系数的相关指标。
这样既能对建筑构造设计施加一定的约束力，也能够有弹性的开展方案的调节，因此建筑构造设计具有更大的发展空间。
建筑构造设计基本特征和未来展望具有交叉性和系统性的特点建筑构造设计也按照人们习惯开展了分类。
其中我国的钢构造设计的分类与以往的思维模式存在很大的不同，将其分为“钢管混凝土构造”、“钢管混凝土叠合构造”、“钢一混凝土组合梁”、“钢骨混凝土构造”等，其中钢构造框架与中央混凝土核芯筒综合，随之“钢一混体系”就产生了，而且其在我国目前钢构造高层建筑具有重要的作用。
楼盖结构类型和特点
楼盖结构类型和特点
楼盖是建筑中的一个重要部分，其结构类型和特点对建筑的安全、功能和美观都有着重要影响。
常见的楼盖结构类型包括框架结构、桁架结构、拱形结构、悬挂结构、壳体结构等。
不同结构类型的特点也各不相同，例如框架结构具有刚性强、适用范围广等优点，而壳体结构则具有造型多样、美观大气等特点。
在设计楼盖结构时，需要根据建筑的用途、空间形态、地形条件等因素综合考虑，选择最合适的结构类型，以达到安全可靠、经济实用、美观大方的效果。
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工程设计GO N GC H E N GS H E J I王成刚,等:开合屋盖结构的发展与设计特点《工程与建设》 2007年第21卷第4期555 收稿日期:2006211228作者简介:王成刚(1974-),男,安徽巢湖人,硕士,合肥工业大学讲师.开合屋盖结构的发展与设计特点王成刚1, 关朝江2(1.合肥工业大学土木建筑工程学院,安徽合肥 230009;2.安徽省建筑设计研究院,安徽合肥 230001)摘 要:文章介绍了开合屋盖结构的概念、发展历程及现状,表明开合屋盖结构将是未来大型体育建筑发展的一个重要趋势;与常规屋盖结构设计比较而言,现代开合屋盖结构设计具有自身很多特性,该文在研究现有文献资料的基础上对现代开合屋盖结构设计特点进行了简要的阐述。
关键词:开合屋盖结构;设计特点;结构荷载中图分类号:TU393.3;TU392.6 文献标识码:A 文章编号:167325781(2007)04205552030 引 言开合屋盖结构(Ret ractable Roof St ruct ure )的定义为:“开合屋盖结构是一种在很短时间内可以把部分或全部屋面移动或开合的结构型式,建筑物在可动屋面开启或关闭的两个状态下都可以使用”[1]。
即一个完整的屋盖结构按一定的规律划分成几个可动和固定单元,采用适当的机械技术,使可动单元按照预期的轨迹移动或转动,使各单元之间搭接、迭放来实现屋盖的开合。
开合屋盖结构的出现与人类体育事业的发展密切相关,随着物质文化生活水平发展和提高,市民对体育娱乐活动运动参与意识的提高,人们要求体育场馆功能日益完美,人们既希望能在大自然的美好怀抱中观看或参与各种体育、娱乐活动,也希望当遇到恶劣的自然环境时能在封闭的场馆中如期举行各项活动。
而与常规体育场馆相比,开合式屋盖结构能满足人们这两种美好愿望,因此建造带有开合屋盖的大型体育建筑越来越成为一个重要发展趋势。
我国著名建筑大师马国馨院士更把开合屋盖建筑称之为“第三代体育建筑”。
1 开合屋盖结构的发展历史及现状(1)20世纪50年代以前的小型开合结构。
该时期主要以小型结构为主,并且主要用在非建筑领域,如家庭或部队使用的各种帐篷、雨伞、照相机快门、天文观测站可动屋面等。
这些简单开合结构对近现代的大型开合屋盖结构的研究和发展具有很好的启发作用。
(2)20世纪50～80年代的膜折叠型式开合屋盖结构。
1954年,在德国由Frei Otto 领导的一个工作小组,开创性地研究和发展了开合膜结构,利用膜材料的可折叠性达到开合屋面的目的,在欧洲利用这种技术建成了许多这种类型的建筑物。
在1976年,这种技术被应用在加拿大蒙特利尔奥运会体育场中,如图1所示。
该体育场中央开口直径为120m ,面积为18000m 2,呈椭圆形。
通过悬臂斜柱上悬挂的斜拉索将膜屋面折叠收缩于柱顶,屋面材料为PVC 膜材,但开合机构复杂,是利用计算机系统执行开合任务的。
它是屋面采用柔性膜材料以折叠方式进行开合的规模最大的建筑。
该开合屋盖结构把折叠膜开合方式的应用推到了顶峰。
20世纪50～80年代的开合屋盖结构发展,以膜折叠型式的开合方式为主。
但是,这种以膜材料折叠形式的开合屋盖结构存在着一定的内在缺陷,在使用中会出现开合运行故障或膜材料被撕裂。
所以其进一步的发展受到了制约,目前只在小跨度建筑上采用。
图1 加拿大蒙特利尔奥运会体育场(3)20世纪80年代以后的现代开合屋盖结构。
工程设计GO N GC H E N GS H E J I王成刚,等:开合屋盖结构的发展与设计特点556 《工程与建设》 2007年第21卷第4期1961年美国建成的用现代牵引技术驱动的匹兹堡市民体育场,如图2所示,该结构属于刚性开合屋盖结构,其跨度为127m ,至今仍具有开拓性意义。
20世纪80年代以后的大部分开合屋盖结构的开合思想,来源于此。
之后,世界上建造了上百个带有刚性可动单元的开合屋盖建筑,都属于现代开合屋盖结构。
如1989年加拿大多伦多建成了直径208m 的天空穹顶,如图3所示;1993年5月建成了跨度110m 的海洋穹顶;2001年建成的日本大分县体育馆等。
现代开合屋盖结构的特点是,均采用了拱架、拱形网壳、部分球壳或平板网架等刚性钢结构作为移动屋盖单元的受力结构,其屋面材料为膜材料、金属板及其它轻质材料。
屋盖系统分成若干个单元片,通过单元片的移动、转动,使之各片之间的相互刚体运动来实现屋盖的开合。
图2 美国匹兹堡市民体育场图3 加拿大天空穹顶(4)我国开合屋盖结构的发展现状。
我国在开合屋盖结构的研究和应用方面还远落后于发达国家,刚刚开始起步。
目前,我国已建成几座简单的、较小跨度的开合屋盖建筑运行良好,如钓鱼台国宾馆网球馆采用“弓式预应力钢结构”,活动拱架跨度为41.5m ;上海浦东某游泳池;2005年8月竣工的浙江省黄龙体育中心开合网球馆,可动屋面布置在两个主拱桁架中央,完全打开的水平投影面积为21m ×35m (沿主拱方向)等,如图4所示。
大型复杂开合屋盖结构的建设也有突破性进展,如已建成的上海旗忠森林网球中心;2006年3月竣工的江苏南通体育场建筑面积4.8万m 2,拥有巨型开闭顶,活动屋盖投影长度201.92m ,如图5所示。
开合屋盖结构在我国的需求增长很快,有很多地区有建造大型开合屋盖结构的想法。
图4 浙江省黄龙体育中心开合网球馆图5 江苏南通体育场世界各国已建成的各种开合屋盖结构产生了良好的社会经济效果,并且大跨度开合屋盖结构技术也得到了进一步的发展和完善,建造开合屋盖结构的前景将越来越好。
然而,已建成的开合结构也存在着这样或那样的问题,总的来说,开合屋盖建筑技术的发展还处于起步阶段,开合屋盖结构的理论和试验研究滞后于工程实践,仅日本对现代开合屋盖结构提出了设计施工指针。
本文以下内容根据现有研究文献[1～4],对现代刚性开合屋盖结构的设计特点进行简单地归纳介绍。
2 开合屋盖结构设计特点(1)开合屋盖结构的设计流程与传统屋盖的设计流程不同。
传统的屋盖结构设计时,首先确定建筑方案,由此布置设备,最终根据建筑方案和设备布置来确定结构形式,各工种设计基本是串行式的。
由于开合屋盖结构的机械系统、运行控制系统较为复杂,机械设计、结构布置和建筑设计相互影响制约,导致各工种设计必须紧密配合,一并进行,因而开合屋盖结构比传统屋盖结构的设计要复杂得多,基本设计流程如图6所示。
图6 开合屋盖结构设计流程图(2)开合屋盖的设计依据缺乏。
虽然开合屋盖工程设计GO N GC H E N GS H E J I王成刚,等:开合屋盖结构的发展与设计特点《工程与建设》 2007年第21卷第4期557 结构已经建成了两百多座,但总的说来开合屋盖结构还是处在起步阶段,目前还没有任何关于这种结构的国家或地方的设计规范。
现在开合屋盖设计的依据,结构方面主要采用各国的建筑结构规范和日本等国的一些设计建议;机械设计方面国外主要参考各自的起重机标准,我国主要参考文献[5];此外还可参照已建工程。
(3)开合屋盖设计的前提———开合条件的确定。
所谓开合屋盖结构的开合条件,是指确定在什么条件下才可以进行开合移动(如风荷载限值、雪荷载限值等)、开合运行的具体条件(如启动、运行速度和刹车的加速度、开闭运行时间等)、正常条件下屋盖的停靠位置以及特殊条件下屋盖的停靠位置等。
屋盖的开合条件直接影响整个结构的工作状态以及相应工作状态下荷载的取值。
因此,在设计阶段的前期必须首先确定屋盖的开合条件,然后再对开合条件下各种可能的工作状态下的荷载情况作出正确的评定,进而,对屋盖结构进行内力分析、荷载工况组合、结构构件设计。
屋盖的开合条件必须明确写进可动屋面使用操作手册,并严格按照操作手册进行管理。
(4)开合屋盖设计中运行机械系统的设计。
屋盖体系的开合方式有水平移动、水平旋转、空间移动、绕枢轴转动、折叠方式及组合方式。
任何开合方式的实现都需要采用一定机械运行系统,机械系统设计是常规结构设计中没有的,所以机械系统设计对于结构工程师来说是陌生的;而机械系统与建筑结合之后,对于机械工程师而言也是陌生的。
因此,机械系统设计是开合屋盖结构设计中的重点和难点。
在进行设计时结构工程师与机械工程师必须相互沟通,以避免设计矛盾的发生。
(5)工作状态与荷载的取值。
常规屋盖只有一种工作状态,而开合屋盖结构一般有3种工作状态:完全闭合锁定状态、完全打开锁定状态和运动状态。
一些大型的开合屋盖结构还有第4种工作状态:即半打开的锁定状态。
开合屋盖结构不光要承受常规屋盖结构要承受的各种常规作用:如恒荷载、风荷载、雪荷载、使用荷载、地震作用及温度作用等,还要承受自己特殊的荷载:如启动和刹车的惯性力和制动力、因轨道接头或轨道不平产生的力、因轮轨间距离偏差及开合角度不准确产生的轨道侧向力等。
在不同的工作状态下使用情况各不相同,荷载工况也不相同,甚至常规荷载的取值也不一样,因而开合屋盖结构荷载取值的最大特点就是:工作状态与荷载取值相对应。
(6)静力分析方法。
可动屋盖和下部结构是两个相对独立的部分,是通过锁定点耦合联系在一起的。
对整个结构在受载阶段的分析存在如何考虑两者相互耦合的问题。
通常有整体分析法和单独分析法两种。
整体分析法是指在锁定位置通过锁定点耦合活动屋盖与下部结构的三个线位移进行协同受力变形分析。
这种方法从整体上看更合理,结果也可以接受。
但此种分析方法相对复杂,并且当锁定点较弱时得出的结果是偏不安全的,而且对于锁定点局部分析时,由于该方法忽略了机械结构的相对变形,计算所得的节点约束力偏大。
单独分析法则是先把可动屋盖在锁定点处固定进行受力分析,得到的支座反力以集中荷载的形式施加到下部结构上进行进一步的受力分析。
该分析方法概念明确,分析简单,而且在下部结构刚度较大时,采用该方法是偏安全的。
在设计时,可同时采用这两种方法进行比较分析,以保证结构设计的安全可靠。
3 结束语虽然大型开合屋盖结构是20世纪50年代才开始应用和发展的,属于一种新兴的结构形式,但是由于其使体育场具有了全天候复合型的使用功能,世界各国已建成的200多座各种形式开合屋盖结构,并产生了良好的社会经济效果。
随着我国经济的迅猛发展,特别是随着全民健身运动的深入开展,建造开合屋盖结构的前景将越来越好。
由于开合屋盖结构与传统屋盖结构相比既有共性,特性也很明显,我国的理论研究者和设计者在学习国外先进技术的同时,应积极开展开合屋盖结构的理论和试验研究,为开合屋盖结构的发展做出应有的贡献。
〔参考文献〕[1] Kazuo Iishii.Structural Design of Retractable Roof Structures[M ].WIT Press ,2000.[2] 关富玲.开合屋盖结构设计简介[J ].建筑结构学报,2005,(8):112-116.[3] 张凤文.开合屋盖结构研究[D ].天津:天津大学建筑工程学院,2000.[4] 余永辉.开合屋盖结构的设计[D ].杭州:浙江大学建筑工程学院,2004.[5] G B3811-83,起重机设计规范[S].。