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由于大型開合屋蓋結(jié)構(gòu)的重要性與復(fù)雜性，在設(shè)計時應(yīng)全面考慮結(jié)構(gòu)自重、建筑屋面、天溝、馬道、照明音響及機(jī)電設(shè)備等恒荷載、檢修荷載、雪荷載、風(fēng)荷載、溫度作用、地震作用、活動屋蓋移動荷載等各種荷載。對開合屋蓋進(jìn)行全面的計算分析，確?；顒游萆w與固定屋蓋結(jié)構(gòu)體系在各種不利荷載工況組合下的安全性。與普通大跨度結(jié)構(gòu)不同，開合屋蓋除需要考慮活動屋蓋運行時引起的移動荷載外，需要分別對活動屋蓋全開、全閉及半開狀態(tài)進(jìn)行計算分析。此外，活動屋蓋全開、全閉及半開三種狀態(tài)的荷載取值也存在較大差異。

當(dāng)活動屋蓋處于基本開合狀態(tài)時，屋蓋結(jié)構(gòu)應(yīng)該能夠承受各種最大的荷載與作用，其他狀態(tài)荷載值可根據(jù)具體情況適當(dāng)減小。進(jìn)行開合屋蓋計算分析時，主要荷載與作用的特點如下。

A.雪荷載

雪荷載根據(jù)地域氣候條件差異很大，應(yīng)針對開合屋蓋可能出現(xiàn)的開合狀態(tài)，分別考慮雪荷載的影響。活動屋蓋的開合狀態(tài)對雪荷載效應(yīng)有很大影響。在一般情況下，屋蓋全開狀態(tài)降雪在屋面堆積量小，比屋蓋全閉狀態(tài)有利。如果在此條件下進(jìn)行設(shè)計與計算，當(dāng)后期運營管理不到位時，結(jié)構(gòu)將出現(xiàn)危險的情況。

應(yīng)充分考慮氣候環(huán)境特點與屋蓋的形狀、屋面積雪漂移、滑落引起的不均勻分布以及局部堆積的可能性，根據(jù)實際情況確定雪荷載的不對稱分布與局部較大積雪荷載。在多雪地區(qū)，活動屋蓋一般設(shè)定為常閉狀態(tài)，可以考慮設(shè)置熱風(fēng)系統(tǒng)等屋面融雪裝置，控制雪荷載的影響。

當(dāng)屋面積雪后進(jìn)行活動屋蓋開合移動是比較困難的。為了保證安全，減小驅(qū)動控制系統(tǒng)成本，應(yīng)盡量避免活動屋蓋在積雪狀態(tài)下操作，但應(yīng)適當(dāng)考慮在早期少量積雪情況下能夠運行。在鄂爾多斯東勝體育場活動屋蓋設(shè)計中，當(dāng)雪荷載不超過0.1kN/㎡時，可以進(jìn)行開合操作。

B.溫度效應(yīng)

在開合屋蓋設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀髼l件確定結(jié)構(gòu)設(shè)計與活動屋蓋運行采用的極端最高溫度與極端最低溫度，一般應(yīng)保證開合屋蓋在絕大多數(shù)氣象溫度條件下能夠正常運行。需要在極端溫度條件下的運行時，如嚴(yán)寒地區(qū)冬季的極低氣溫天氣，尚應(yīng)考慮驅(qū)動系統(tǒng)的低溫工作性能。

大跨度開合屋蓋大多采用鋼結(jié)構(gòu)體系，太陽直射可能引起很大的變形。當(dāng)溫度變化引起的內(nèi)力與變形不能忽略時，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)考慮溫度變化的影響，并通過溫度場分析確定溫度分布情況。結(jié)構(gòu)計算溫差根據(jù)屋蓋的形狀、建筑做法、使用功能及施工情況有很大差異，當(dāng)開合屋蓋鋪設(shè)屋面板及保溫材料時，太陽輻射溫度的影響相對較小。

由于溫度的變化，開合屋蓋各結(jié)構(gòu)單元的內(nèi)力與變形可能產(chǎn)生差異，應(yīng)充分考慮不均勻變形引起活動屋蓋無法正常運行的可能性。

C.抗風(fēng)設(shè)計

為了防止風(fēng)雨侵入，考慮大風(fēng)條件下開合屋蓋處于全閉狀態(tài)的情況較多，但在暴風(fēng)情況下將活動屋蓋置于受力較為有利的全開狀態(tài)也很常見。應(yīng)分別對全開狀態(tài)、全閉狀態(tài)以及半開狀態(tài)進(jìn)行風(fēng)荷載驗算，必要時也可進(jìn)行風(fēng)動力時程分析。在確定結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載時，考慮到開合屋蓋結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，一般應(yīng)通過風(fēng)洞試驗確定建筑表面的風(fēng)壓分布情況。當(dāng)采用風(fēng)洞試驗確定的風(fēng)壓系數(shù)時，還應(yīng)考慮室內(nèi)外壓差及風(fēng)壓高度變化系數(shù)的影響。對于形狀簡單的小型開合屋蓋工程，也可參考工程經(jīng)驗，根據(jù)情況確定風(fēng)荷載體型系數(shù)。

應(yīng)考慮屋蓋的形狀與開啟狀態(tài)對脈動風(fēng)壓的影響，特別對于膜結(jié)構(gòu)等輕質(zhì)屋面材料，風(fēng)振效應(yīng)比較顯著。

當(dāng)開合屋蓋采用暴風(fēng)關(guān)閉的運營模式時，在全開狀態(tài)與半開狀態(tài)時，結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)采用該地區(qū)發(fā)生頻度較高的強(qiáng)風(fēng)?？紤]到機(jī)械故障等因素，為了確保安全性，可取10年重現(xiàn)期的風(fēng)荷載。

在活動屋蓋移動過程中，應(yīng)對風(fēng)速進(jìn)行嚴(yán)格控制，使開合屋蓋在一般風(fēng)力條件下安全順暢地行走。實際運行時的風(fēng)速不宜過大，應(yīng)控制風(fēng)速在5m/s~10m/s以下。

考慮到開合屋蓋運營的需要，應(yīng)加強(qiáng)對風(fēng)速的監(jiān)控，每棟建筑應(yīng)至少設(shè)置兩個風(fēng)速測點。

D.抗震設(shè)計

開合屋蓋結(jié)構(gòu)應(yīng)分別對全開與全閉狀態(tài)進(jìn)行抗震設(shè)計，還應(yīng)特別注意活動屋蓋在移動過程中發(fā)生地震時的安全性。

在進(jìn)行活動屋蓋在非基本狀態(tài)與行走過程中抗震設(shè)計時，可根據(jù)建設(shè)地點與建筑功能與活動屋蓋使用情況，取用低于基本狀態(tài)的地震動參數(shù)，根據(jù)設(shè)定的地震作用進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算分析。在活動屋蓋移動過程中，發(fā)生大震的概率極低，但需要考慮防止出現(xiàn)脫軌、碰撞、晃動等事故的措施。對于大型開合屋蓋結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮設(shè)置地震傳感器，當(dāng)?shù)卣疬_(dá)到某一烈度時，及時剎車，并自動鎖定活動屋蓋，確保結(jié)構(gòu)安全。

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時，應(yīng)采用結(jié)構(gòu)整體模型，考慮活動屋蓋與固定屋蓋之間的相互作用，同時考慮水平方向與垂直方向的地震作用。應(yīng)分別進(jìn)行反應(yīng)譜計算與時程分析，并考慮幾何非線性與材料非線性效應(yīng)的影響。

應(yīng)針對結(jié)構(gòu)部位與構(gòu)件重要性，采用不同的抗震性能指標(biāo)，對重要與關(guān)鍵部位提出更高的性能要求，如固定屋蓋中支承軌道的桁架、連接活動屋蓋與固定屋蓋的臺車及連接件等，應(yīng)在罕遇地震作用時保持彈性。

E.移動荷載分析

活動屋蓋在運行過程產(chǎn)生的各種荷載，是開合屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計中特有的荷載，包括移動荷載、水平荷載、沖擊力、制動慣性力和端止緩沖器沖擊荷載。

①移動荷載。活動屋蓋在運行過程中，空間位置不斷變化；活動屋蓋重量很大，單片活動屋蓋可達(dá)數(shù)百噸；臺車輪數(shù)量多，輪壓不均勻。在結(jié)構(gòu)計算分析過程中，應(yīng)全面考慮上述因素的影響。

②水平荷載。活動屋蓋沿直線的軌道運行時，由于軌道安裝誤差、活動屋蓋蛇行等引起車輪側(cè)向力，與軌道方向垂直，其值與結(jié)構(gòu)跨度與輪壓有關(guān)。

③沖擊力。運行時在軌道接頭產(chǎn)生的上下或左右方向沖擊力。

④制動慣性力。慣性與運行速度有關(guān)，由于活動屋蓋運行速度較慢，制動慣性力一般不超過最大輪壓的15%。

⑤端止緩沖器沖擊荷載。設(shè)計時假定活動屋蓋以最高運行速度進(jìn)行沖擊，吸收運動能量，防止活動屋蓋跌落。