开合屋盖结构.doc

大跨房屋钢结构作业
题目:开合屋盖结构

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:
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。
表1 开合屋盖结构的开合频率及开合目的
开合频率
工程实例
开合的目的
每年两次,夏秋开启、冬季闭合

这种类型的开合屋盖结构,可动屋面很少使用:而且很多时候可动屋面设计成易于安装和拆卸的,屋面材料常采用膜材
大部分时间处在闭合状态
小部分时间处在开启状态
美国匹兹堡市民体育场
这种类型的开合屋盖结构,主要使用功能是举行室内的活动。一些小型的该类结构在冬季会处在开启状态,消除雪荷载
大部分时间处在开启状态
小部分时间处在闭合状态
日本大分县穹顶
这种类型的开合屋盖结构,主要使用功能是举行室外内的活动,在下雨时关闭可动屋面,继续举行活动。这类结构在遭受最大风荷载的同时,可动屋面是打开的,以减小风荷载
经常进行开合操作
日本海洋穹顶
根据天气情况和举行活动的性质决定可动屋面是开启还是闭合
按开合方式分类
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:

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。

转动方式又可细分为:①绕竖直轴转动。通过数块屋盖单元绕竖直轴回转重叠形成开合。②绕水平轴转动,通过数块屋盖单元绕水平轴转动形成开合。

折叠方式又可细分为:①水平折叠,构件水平方向折叠形成开合②回转折叠,构件水平回转折叠形成开合③上下折叠,一般采用膜屋面,类似于