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开合屋顶,移动屋顶简介

文章出处:人气:157发表时间:2017-5-10 21:20:54

      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2025分钟,为尽量减少冲击力,应控制开始或停止时间在12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。     

 

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。      

2.日本海洋穹顶(Ocean Dom)       建筑师:Kobe Shipyard£Machinery Works Mitsubishi Heavy Indusries Ltd.结构师:Mitsubishi Heavy Indusries Ltd.关闭时间:10分钟,高度38m,开合屋顶面积:22726m2,钢网格屋顶结构,屋面材料:钛板+特氟隆,1993年建成。开合屋顶由4块独立的拱形板组成,矢跨比为0.21,开启时,中央两块拱形板分别向两相反方向平等平行移动,并与其相邻的拱形板重叠,两组两块重叠的拱形板再向两相反方向平行移动至开启终点。安装了风速表,所测量的风速传送给中心控制室,防止强风损害。安装了地震仪,如果发生了地震,地震仪指令取消屋顶开合。      

 3.美国西雅图新太平洋西棒球场(New Pacific Northwest Baceball Park)       建筑师:美国NBBJ公司,建成时间:1999年,跨度200m屋顶面积40470m2,闭合时间:20分钟。     

 4.美国威斯康星州火米勒运动场(Miller Park)。结构师:Jobn Hewitt.John T Rboerts.Surinder Mann叠放扇形屋顶,扇形平面直线边长180m,旋转移动,关闭时间10分钟,屋面材料为特氟隆,2001年建成。     

开合屋顶结构的荷载     

开合屋顶作为一种特殊建筑结构,除具有常规荷载和作用之外,还具有特殊荷载。常规荷载和作用:恒荷载、风荷载、使用荷载、地震作用和温度作用等。特殊荷载:开合屋顶启动、刹车荷载,轨道荷载(开合屋顶运动时因轨距和轨位的误差、轨道和轨道接头不平等引起的荷载),结构变形作用导致的荷载等。开合屋顶是一种动态建筑,和普通表态建筑不同,不是一种状态的荷载,而是多种状态下的荷载:全开、全闭、半开、部分开闭等停靠时的静态荷载,屋顶开合时的动态荷载等。这些都和开合屋顶的使用功能、地理位置、使用条件、规模大小等因素相关,我国地域广大、气候复杂,评估选择这些荷载除了要参考国外有关文献之外,还要结合国情和实际工程,研究、试验确定。      

以风荷载而论:开合屋顶在全开、半开、全闭、运动等状态下的最大风荷载是不同的,有下列三种形式来确定最大设计风荷载:      

1.结构能抵搞全部状态的最大风荷载,     

2.结构能抵抗一种状态的最大风荷载,     

3.结构能抵抗几种状态的最大风荷载。      


显然1种很安全,但经济性不好,特殊重要工程采用;2种3种的经济性好或较好,但也要充分论证、研究和试验,确保其它状态下的安全前提下采用。     

按建筑使用功能开合屋顶常规状态有三种:     

 1.正常条件下全开,特殊条件全闭,如自然草坪的足球场;    

 2.正常条件全闭,特殊条件全开,如兰球馆;      

3.其它:例如屋顶游泳池,冬天全闭、夏天全开,通风开合屋顶,室内的人很多全开或部分开、室内的人很少全闭或部分闭等。      

按不利气候条件开合屋顶在停靠位置的开闭状态有三种:     

 1.大风、大雪超过限时全开。例如我国南方冬天无雪、不采暖、在无台风地方可考虑冬天 全开;我国北方夏天气温高、在无台风地方可考虑夏天全天;      

2.大风、大雪超过限值时全闭。例我国沿海地区台风多、可考虑有台风季节全闭;我国北方冬天有大雪、要采暖可考虑冬天全闭;      

其它:例如自然通风型的开合屋顶在“非典”流行期、可考虑全开或部分开;其它期间、可考虑全闭或部分闭等。总之,要根据国情、地情、实际工程情,充分论证、研究、试验后综合选定开合屋顶的各种工况和状态进行设计。参照文献二将开合屋顶的风荷载、雪荷 载、地震作用的设计要点列于表1.2.3.以供参考。     

到目前为上我国还没有建造过复杂大型开合屋顶,现代大型开合屋顶是集建筑、结构、机械、控制等诸多方面的技术和经验的基础上,借鉴技术和经验,把多学科有机地组合起来,势必推动我国开合屋顶建筑与技术的迅速发展。


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