膜構(gòu)知識庫
膜結(jié)構(gòu)開合屋蓋的結(jié)構(gòu)體系
開合屋蓋結(jié)構(gòu)的屋面根據(jù)是否可以移動可以分為固定屋面和開合屋面兩部分，有的開合屋蓋結(jié)構(gòu)的屋面全部都由開合屋面組成。無論是開合屋面還是固定屋面，一般都是按某一規(guī)則的空間曲面按一定規(guī)則劃分或切分得到的。按水平投影，屋面單元分為矩形、梯形、扇形、半圓形或幾種基本形狀的組合；按空間形狀，屋面單元分為平板式、桶殼式、球面式或錐面式的一部分等。在確定屋蓋結(jié)構(gòu)形式，特別是開合屋面部分的結(jié)構(gòu)體系時(shí)，除了考慮建筑外形的限制外，應(yīng)盡量選取符合開合屋蓋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、有利于開合功能安全實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)體系。
1．開合屋面的支承方式
按開合屋面的支承方式，可以采取以下分類：
第一種支承方式，開合屋面采用類似門式鋼架的形式或直接落地的形式，如日本有明體育場，美國西雅圖太平洋西比棒球場等。開合屋面既包括水平承重結(jié)構(gòu)，又包括豎向承重結(jié)構(gòu)，其工作原理和龍門式起重機(jī)很類似。這種支承方式軌道直接固定在基礎(chǔ)上，軌道變形最容易控制，但開合屋面的構(gòu)件尺寸非常大，建筑占地也較大。
第二種支承方式，軌道在觀眾席高度以上，支承結(jié)構(gòu)一般有斜撐或者預(yù)應(yīng)力環(huán)梁參與組成，而且下部支承結(jié)構(gòu)通常用混凝土構(gòu)成，剛度比較大。采用這種支承方式的開合屋蓋結(jié)構(gòu)最多，如海洋穹頂、米勒體育場、福岡穹頂、澳大利亞國家網(wǎng)球中心等。這種屋蓋開合移動受外界的影響較小，占用場地小，但下部支承結(jié)構(gòu)要承受比較大的水平推力，而且要控制軌道變形。
第三種支承方式，開合屋面支承在固定屋蓋的邊緣鋼構(gòu)件上，或獨(dú)立的空間結(jié)構(gòu)上。如小松穹頂、荷蘭阿姆斯特丹體育場。雖然這種屋蓋的開啟率最低，但其建筑外形美觀，深得建筑師的喜愛，基本上若采用空間開合方式的話，只能采用該種支承方式，其在建筑、結(jié)構(gòu)和機(jī)械等方面的設(shè)計(jì)難度最大，技術(shù)含量最高，已經(jīng)成為開合屋蓋結(jié)構(gòu)的一個(gè)發(fā)展方向。該支承方式要解決的關(guān)鍵問題是開合屋面和下部支承體系變形的互相影響。