• 2023/10/19 13:56:41
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以近年来我国经济高速发展、人民物质文化需求不断提高为契机，作为新型体育文化建筑的开合屋盖结构具有很大的市场潜力。它是一种比较新颖的结构形式，可以实现场与馆的快速转换，极大改善使用环境，充分利用日光照明，减少空调使用，提高建筑的利用率，节能环保。

开合屋盖涉及机械与控制系统，技术难度、建造成本和维护保养要求均高于传统的结构形式。随着工程经验不断积累，相关技术标准不断完善，开合屋盖技术日趋成熟。

中、小型开合屋盖结构发展潜力很大，通过向小型化、标准化发展普及，不断降低建造成本，充分发挥其良好的社会效益。

老旧场馆改造时增设开合屋盖，可显著改善场馆使用功能，既可以作为体育活动场地，又可以举办各种活动和作为临时避难场所等多功能使用。

活动屋盖与消防报警联动等新功能的开拓，为开合屋盖应用注入了新的活力。

刚性结构

刚性结构通过活动屋盖单元的平动与转动实现屋盖开合，受力性能可靠，对建筑造型适应性强。活动屋盖多采用沿跨度方向受力为主的单跨结构，少量工程采用多跨连续形式。桁架作为传力最简明的单向受力体系，是活动屋盖最常用的结构体系。门式桁架用于轨道置于混凝土支承结构或直接置于地面的情况。活动屋盖作用于台车顶部的水平推力对台车、驱动系统和支承结构均有显著影响，故此应尽量消除或减小活动屋盖在自重作用下的水平推力。边桁架既是活动屋盖的边缘构件，也是各台车之间的联系构件，减小边桁架刚度可有效降低运行过程中各台车的差异变形引起边桁架内力的变化。

刚性折叠结构

刚性折叠结构通过自身各组件的相对运动，屋面以折叠/展开的方式实现开启与关闭。刚性折叠结构应重点关注铰页部件与围护结构的特殊需求。刚性折叠活动屋盖可采用多榀桁架的形式，通过铰页进行连接折叠铰页机构应具有足够的强度和刚度，防止出现较大的弯曲变形，保证连接部件在折叠/展开过程中平稳自如。折叠结构在折叠与展开过程中为可变体系，在折叠或展开完成后，应通过锁定装置形成稳定的结构体系。

柔性折叠结构

柔性折叠结构依靠膜材的展开与折叠收纳实现活动屋盖的开合，在开合建筑中应用较早。膜材材质与膜结构设计是柔性折叠结构的重点。选用可折叠性优良的膜材，膜面折叠与展开运动自如，保证高频度使用状态下结构安全可靠。柔性折叠结构的几何形态应保证屋盖关闭时能够形成所需的曲面形态，与支承结构紧密贴合。索系和膜材预应力形成的几何刚度是构成柔性折叠结构刚度的主要部分，索系或膜材松弛将导致结构刚度下降，在风荷载作用下容易出现剧烈振动，甚至导致膜材撕裂。此外，膜材松弛会导致膜材褶皱，影响建筑美观和排水。所以，需要通过对边界索系与膜材施加适当的预张力，避免在不利荷载作用下膜面松弛。

在固定屋盖洞口边缘应设置刚性环梁，以平衡索膜的预张力。根据建筑造型及边界条件等因素，活动屋盖的膜材一般收纳于屋盖的中央。

支承结构

刚性支承结构

活动屋盖的支承条件主要取决于建筑的功能与造型，直接支承活动屋盖的混凝土结构、专用轨道支架或地面轨道系统，称为刚性支承结构；当活动屋盖支承于大跨度屋盖时，将固定屋盖称为柔性支承结构。

出于使用功能与经济性的考虑，体育场馆的主体结构多采用混凝土结构体系，除可支承上部大跨度结构外，还作为观众看台，具有结构刚度大、经济性好等优点。当活动屋盖直接支承于地面轨道时，通常在地面标高以下设置专用的轨道沟槽。为了避免对场地使用的影响，可将活动屋盖的驱动系统设置在轨道沟槽内，并在沟槽顶面设置可移动盖板，在活动屋盖非运行状态用盖板封闭沟槽，保证人流和车辆正常通行。

柔性支承结构

活动屋盖直接支承于固定屋盖之上，是近年开合屋盖最常见的形式。固定屋盖的几何形态应与活动屋盖的运行需求相一致，优先采用竖向刚度大的结构形式，固定屋盖可采用桁架、双层或多层网架等多种结构形式。活动屋盖荷载通过轨道传给固定屋盖，在沿轨道受力集中的部位布置主桁架或采用相应的加强措施。

固定屋盖设计时，除需考虑结构自重、建筑屋面做法、天沟马道、照明音响等吊挂荷载及检修荷载外，还需要考虑活动屋盖的移动荷载。固定屋盖充足的刚度是确保活动屋盖顺畅运行的重要前提，应严格控制支承轨道主桁架与轨道梁的刚度，保证活动屋盖行走过程中的变形不超过限值要求。此外，固定屋盖需要通过预起拱等措施保证施工精度，为轨道安装精度与活动屋盖单元运行调试提供前提条件。

开合屋盖的围护结构除应满足抗风、抗震、防水、密闭及遮阳等基本功能外，还应具备对变形的适应能力。建筑内部应尽量利用日光照明，优先采用透光性好的材料，可显著降低照明能耗。常闭状态的开合屋盖应考虑保温隔热等热工性能的要求，预防结露与冷凝水，必要时还应考虑场地的声学效果。屋面围护通常采用膜材、聚碳酸酯板或金属板等轻质材料，小型开合屋盖也可采用玻璃。

开合屋盖技术标准

开合屋盖工程涵盖建筑结构、机械、自动控制等多个技术领域，是当前科技含量最高的建筑形式之一。在开合结构设计理论方面，国内外系统性的研究成果和专著均较少，关键技术主要来源于具体的工程案例。

国外有关开合屋盖技术标准的资料有《空气支承结构设计建议》《開閉式屋根構造設計指针·同解说及设计资料集》《開閉式膜構造設計指針》《Structural Design of Retractable Roof Structure》等。

我国近年来在陆续完成多个大型开合屋盖工程的基础上，不断探索开合结构设计方法，总结工程技术与施工经验。于2015正式发布我国首部开合屋盖结构技术标准——CECS 417：2015《开合屋盖结构技术规程》。为了适应开合屋盖结构快速发展的情况，满足重大工程设计、施工与验收的要求，行业标准JGJ442-2019《开合屋盖结构技术标准》于2019年正式发布。

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