開合結(jié)構(gòu)屋蓋

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簡(jiǎn)介： 開合屋蓋結(jié)構(gòu)（Retractable Roof Structure）是一種在很短時(shí)間內(nèi)部分或全部屋頂結(jié)構(gòu)可以移動(dòng)或開合的結(jié)構(gòu)形式，它使建筑物在屋頂開啟和關(guān)閉兩個(gè)狀態(tài)下都可以使用。
關(guān)鍵字：屋蓋

由于膜材料輕質(zhì)高強(qiáng)的特性，一般大規(guī)模開合屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)都是鋼結(jié)構(gòu)和索結(jié)構(gòu)，上鋪膜材料或輕型板材。屋蓋系統(tǒng)分成若干個(gè)單元片，通過單元片的移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)，使之各片之間搭接、迭放來實(shí)現(xiàn)屋蓋的開合。鋼結(jié)構(gòu)組成的剛性屋蓋單元上鋪膜材料是大型開合結(jié)構(gòu)發(fā)展的主流，Pusan Dome（Korea,底部直徑200米,開合面積12900平米）的開合屋蓋采用張拉索穹頂作為支撐結(jié)構(gòu)，開合屋蓋采用半剛性膜屋面，以非褶皺空間移動(dòng)方式開合，開創(chuàng)了大型索結(jié)構(gòu)上非褶皺開合膜屋蓋的先河。到目前為止，世界上面積超過10000平米的大型開合屋蓋結(jié)構(gòu)已超過10座，這些大規(guī)模的開合結(jié)構(gòu)的建成產(chǎn)生了非常好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效果，其市場(chǎng)越來越好。

??一、 開合屋蓋結(jié)構(gòu)的發(fā)展①1950年以前的小型開合結(jié)構(gòu)；②1950-1988年的褶皺膜開合屋蓋結(jié)構(gòu)；③1988至今的剛性移動(dòng)屋蓋單元開合屋蓋結(jié)構(gòu)。1950年以前的開合結(jié)構(gòu)主要以小型結(jié)構(gòu)為主，并且主要用在非建筑領(lǐng)域。1950-1988年的發(fā)展以膜褶皺型式的開合結(jié)構(gòu)為主。80年代末90年代初以來的開合屋蓋結(jié)構(gòu)思想，均來源于1961年美國(guó)建成的的用現(xiàn)代牽引技術(shù)驅(qū)動(dòng)的剛性開合結(jié)構(gòu)的匹茲堡（Pittsburgh）市民體育場(chǎng)，其跨度為127m，由可開合的八瓣不銹鋼屋蓋組成，至今仍具有開拓性意義。之后，世界上建造了上百個(gè)帶有剛性開合單元的開合屋蓋建筑。表1為歐洲各國(guó)建造的開閉式鋼屋蓋實(shí)例。其特點(diǎn)是，均采用了拱架、拱形網(wǎng)殼、部分球殼或平板網(wǎng)架等剛性鋼結(jié)構(gòu)作為移動(dòng)屋蓋單元的受力結(jié)構(gòu)，其屋面材料為膜材料、金屬板及其它輕質(zhì)材料。屋蓋系統(tǒng)分成若干個(gè)單元片，通過單元片的移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)，使之各片之間搭結(jié)、迭放來實(shí)現(xiàn)屋蓋的開合。這種由剛性鋼結(jié)構(gòu)屋蓋開合單元組成的開合屋蓋克服了膜褶皺型式開合方式的致命缺陷，是大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)的主要開合型式。

??拿大多倫多建成了直徑208m的天空穹頂多功能體育場(chǎng)，在世界上產(chǎn)生了很大的轟動(dòng)效應(yīng)，掀起了世界上建造現(xiàn)代大跨度開合屋蓋結(jié)構(gòu)的新浪潮。該場(chǎng)館至今仍作為多輪多申辦2008年奧運(yùn)會(huì)的主場(chǎng)館。日本于1991年建成了跨度136m的阿瑞卡體育場(chǎng)

??1993年建成了日本海洋穹頂Ocean Dome 開啟狀態(tài)全景圖 ,1993年日本又建成了直徑218m的福岡棒球場(chǎng)，該館的建成再一次引起了世界的廣泛注意；至此，大跨度開合屋蓋技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展和完善，世界上對(duì)建造大型開合結(jié)構(gòu)的疑慮逐漸消失，并對(duì)其前景和建造的必要性逐漸看好。目前，世界上相繼建成或正在建設(shè)的帶有開合屋蓋的大型體育場(chǎng)有近二十座，面積超過10000m2的大型開合屋蓋結(jié)構(gòu)有近十座。 這些大規(guī)模的開合結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)和規(guī)劃產(chǎn)生了非常好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效果，其市場(chǎng)越來越好，引起了國(guó)際體育界的廣泛關(guān)注，許多建筑已成為所在地的標(biāo)志性建筑。由此可見，開合屋蓋建筑已成為體育建筑的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)，我國(guó)著名建筑設(shè)計(jì)大師馬國(guó)馨院士更把開合屋蓋體育建筑稱之為"第三代體育建筑"。三、開合屋蓋結(jié)構(gòu)的開合和驅(qū)動(dòng)方式根據(jù)開合機(jī)理對(duì)屋蓋體系的開合移動(dòng)方式進(jìn)行分類，開合移動(dòng)方式可分為水平移動(dòng)方式、水平旋轉(zhuǎn)移動(dòng)方式、空間移動(dòng)方式、繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)方式、折疊移動(dòng)方式、組合移動(dòng)方式。其分類見表。

??水平移動(dòng)方式 通過平行移動(dòng)/迭蓋屋蓋單元的形式打開屋蓋。屋蓋分為固定不動(dòng)的結(jié)構(gòu)單元和可以移動(dòng)的結(jié)構(gòu)單元。

??水平旋轉(zhuǎn)移動(dòng)方式 屋蓋單元繞某一豎軸旋轉(zhuǎn)移動(dòng)/迭蓋的型式打開屋蓋。屋蓋分為固定不動(dòng)的結(jié)構(gòu)單元和可以移動(dòng)的結(jié)構(gòu)單元。

??空間移動(dòng)方式 通過沿空間軌跡（道）移動(dòng)/迭蓋屋蓋開合單元，達(dá)到打開屋面的開合方式。屋蓋分為固定不動(dòng)的結(jié)構(gòu)單元和可以移動(dòng)的結(jié)構(gòu)單元。

??繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)方式 屋蓋單元繞某一水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以該形式打開屋面。

??折疊移動(dòng)方式 利用各種型式的折疊或褶皺使屋面折皺或卷繞開合屋蓋。它包括水平折迭方式、旋轉(zhuǎn)方式、豎向折迭方式。屋蓋分為固定不動(dòng)的結(jié)構(gòu)單元和可移動(dòng)的結(jié)構(gòu)單元。

??組合移動(dòng)方式 以上各種方式的組合。即：①屋蓋中的單片開合單元存在兩種或兩種以上的移動(dòng)方式?；?，②盡管各開啟屋蓋單元的運(yùn)動(dòng)方式單一，但各開啟單元的移動(dòng)方式不同，存在兩種或兩種以上的移動(dòng)方式。