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活動屋蓋結構設計要點

由于實際工程中存在軌道制作、安裝的誤差，加之活動屋蓋在運行時引起的變形、溫度變形、基礎不均勻沉降等因素，軌道的幾何位形不可避免地存在偏差。當活動屋蓋運行時，將造成各支點之間的不均勻變形。這些邊界條件的變化將對屋蓋結構內力產生影響，且隨結構形式、跨度、支座變形量的變化而有所不同。因此，在進行屋蓋計算分析時，應考慮軌道不平整、驅動裝置誤差對活動屋蓋及下部結構受力狀態(tài)與變形的影響，根據情況對臺車位置變形差異的影響，考慮相應的邊界條件。

對于大型活動屋蓋，運行機構數量較多，如果活動屋蓋結構剛度較大，支座反力將有很大差異。因此，活動屋蓋應盡量采用對邊界條件不敏感的柔性結構形式?；顒游萆w的驅動控制系統(tǒng)應具有對于主體結構安裝偏差、極端氣象條件（如溫度、風荷載、雪荷載）作用下結構變形的充分適應能力，確保在軌道不平整等情況下活動屋蓋正常運行。此外，活動屋蓋質量分布應比較均勻，并能保證閉合后板塊之間接縫處的防雨構造貼合緊密。

在進行開合屋蓋結構設計時，應符合安全可靠、適用耐久的原則，確?；顒游萆w順暢運行。不同于普通大跨度結構，活動屋蓋結構選型應遵循以下主要原則：一是活動屋蓋的結構形式應與屋蓋開啟方式緊密結合；二是結構選型應盡量與固定屋蓋的建筑風格與結構體系協(xié)調一致；三是嚴格控制結構自重，減小屋蓋移動驅動動力的需求，優(yōu)先選擇重量輕的膜材或金屬屋面作為圍護結構。當采用折疊開啟方式的膜結構時，應選用可折疊的膜材；四是活動屋蓋的整體剛度不應過大，應具有較大的變形適應能力，屋面坡度應有利于排水；五是活動屋蓋支點的構造便于與驅動機械系統(tǒng)相結合。

國家體育場原活動屋蓋分為南、北兩部分，兩部分之間以富有傳統(tǒng)特色的“陰陽”曲線形狀在中間相接。每片屋蓋跨度約75米，長度約70米。從平面投影來看，活動屋蓋主次構件布置方式與固定屋蓋完全一致，使活動屋蓋在全開狀態(tài)啟及全閉狀態(tài)時，可與固定屋蓋完全吻合。

活動屋蓋在固定屋蓋的頂面移動，它的底面與固定屋蓋結構的上表面大約有1.8米的間隙。活動屋蓋的上表面沿跨度方向剖面呈拋物線形，主桁架最大高度為8.5米，在兩側及后部下降至3米。

活動屋蓋南、北部分均被分為5個板塊，各塊的結構由主桁架與次桁架組成，主桁架構件端部支承于兩端的臺車之上，次桁架用于保證主桁架的側向穩(wěn)定、形成屋蓋的外輪廓與懸挑結構、支撐圍護結構，并將荷載傳至主桁架。每個板塊均為三角形或具有三角形布置的主桁架。這種分離式的結構形式具有以下優(yōu)點：一是對于三角形板塊，每個板塊的三個角點總能與固定屋蓋保持接觸，對固定屋蓋的變形適應性很強，臺車荷載容易控制，這將使支撐有更大的適應性。二是分塊式的屋蓋對溫度變形不敏感。三是屋蓋板塊可以在地面制作拼裝，整體吊裝，可以大大縮短現場的施工時間。

在兩個相鄰板塊的邊上，主桁架之間留有縫隙，空隙與弦桿寬度之和，與固定屋蓋構件總寬度非常接近。

開合屋蓋沿著固定屋蓋之上的曲線軌道運行，最內側的板塊在全閉狀態(tài)重心位置與水平面的夾角為0.23度，在全開狀態(tài)重心位置與水平面的夾角為4.77度；最外側的板塊在全閉狀態(tài)重心位置與水平面的夾角為3.48度，在全開狀態(tài)重心位置與水平面的夾角為8.02度?；顒游萆w結構總用鋼量約為1500噸。

鄂爾多斯東勝體育場開合屋蓋由兩個單元塊組成，在中間直線相交，閉合時可與固定屋蓋完全吻合?；顒游萆w最大可開啟面積（水平投影）長113.524米，寬88.758米，全閉狀態(tài)時重心處的圓弧角為5.88度，全開狀態(tài)重心處的圓弧角15.11度，活動屋蓋最大爬坡角度9.41度，單片活動屋蓋自重(含膜結構)約為500噸。

該工程活動屋蓋驅動系統(tǒng)的基本方式是活動屋蓋沿著圓弧形軌道從兩側向屋蓋中心移動閉合或反向移動開啟。驅動系統(tǒng)設計應達到保證結構的可靠性與經濟性等目標。采用鋼纜繩牽引的驅動方式，通過卷揚機、鋼纜繩牽引活動屋蓋。每片活動屋蓋兩邊各有7個臺車?；顒游萆w通過臺車、軌道等部件將活動屋蓋的荷載傳至固定屋蓋。

每片活動屋蓋沿跨度方向共設置4道主桁架，主桁架跨度為83.758米，主桁架最大高度約6米，最小高度為2.5米，寬度為4.5米，平面位置與固定屋蓋完全對應。沿活動屋蓋縱向布置兩道桁架，增強主桁架的側向穩(wěn)定性，并為尾部的弧形造型提供支撐。

邊桁架作為主桁架的支承結構，每片活動屋蓋兩側各有7個臺車安裝于邊桁架下方，支承整個活動屋蓋。邊桁架在臺車之間保持直線狀態(tài)，傳力直接。牽引鋼索通過邊桁架下弦前部的均衡梁，將驅動拉力傳遞給活動屋蓋。屋面采用交叉檁條體系，作為活動屋蓋水平支承與膜結構的支撐桿件?；顒游萆w屋面采用PTFE膜結構，可有效適應活動屋蓋的變形，防水性能優(yōu)越。

國家網球中心新館

在國家網球中心新館開合屋蓋設計過程中，先后采用了折疊移動式與平行移動式兩種方案。

①折疊移動式方案，沿跨度方向共設置10榀三角形空間桁架，桁架跨度為72米，兩側臺車的位置相對應?；顒游萆w采用上弦支承形式，在縱向布置可滑動式剛性系桿，增強桁架的側向穩(wěn)定性。屋面采用PTFE膜結構，材料強度高，透光性好，可折疊性能好。膜結構在活動屋蓋開合過程中，始終處于張緊狀態(tài)。活動屋蓋為雙向對開式，在中間對接處采用密閉防水構造措施，采取防風、沙塵、雨雪措施，實現活動屋蓋關閉后的舒適室內環(huán)境。

②平行移動式方案，活動屋蓋采用雙層弓式結構，通過滑移軌道放置于固定屋蓋中弦層之上?；顒游萆w由四個單元構成，上層兩個單元寬度為16米，跨度為74.6米，下層兩個單元寬度為16米，跨度為71米。