摘 要：本文淺要介紹了國內(nèi)外開合屋頂?shù)膸讉�(gè)案例和
風(fēng)荷載、
雪荷載、
地震作用設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：開合屋頂；風(fēng)
荷載；雪荷載；地震作用
一、 什么是開合屋頂
開合屋頂（Retractable Roof Structure）又稱移動(dòng)開幕，是一種在短時(shí)間內(nèi)（一般為20－25分鐘）部分或全部屋頂可以移動(dòng)或開合的結(jié)構(gòu)形式，它使建筑物在屋頂開啟、關(guān)閉和部分開閉等狀態(tài)下都可以使用，是一種動(dòng)態(tài)建筑。
體育和游泳運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，建造一個(gè)全天候的屋頂可開合的體育場(chǎng)和游泳館越來越被人們所追求。根據(jù)氣候的變化而開閉的屋頂更能夠滿足人們對(duì)陽光、空氣的需要、改變春、夏、秋、冬四季都要通過大型空調(diào)方式來維持對(duì)空氣、溫度和溫度的要求，也節(jié)約了能源。開合屋頂也就應(yīng)運(yùn)而生。
據(jù)統(tǒng)計(jì)國際上從本世紀(jì)60年代至今已建成200佘座開合結(jié)構(gòu)，但絕大多數(shù)屬于中小型建筑，主要用于游泳館、網(wǎng)球場(chǎng)等體育建筑。從這些工程應(yīng)用中人們已充分領(lǐng)略到這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性：當(dāng)雷雨風(fēng)雪時(shí)將屋蓋關(guān)閉，享受一種溫馨與熱烈；當(dāng)天高氣爽時(shí)將屋蓋開啟后室內(nèi)外融為一體，尤其在夜晚，夜色與燈光融合，更有一種特殊感受。目前開合結(jié)構(gòu)不僅用于體育場(chǎng)館，而且廣泛用于飛機(jī)庫、商場(chǎng)、廠房及需要晾曬的倉儲(chǔ)建筑。近來我國將開合屋頂用于舊樓改造，改善室內(nèi)的自然通風(fēng)，開拓了新用途。開合屋頂造價(jià)較高、施工難度較大、維護(hù)管理較難，大型開合屋頂更為突出。不少開合屋頂建筑都產(chǎn)生廣泛影響，造成轟動(dòng)效應(yīng)，有的已經(jīng)成為其所在城市的標(biāo)志。
二、 我國目前已建的開合屋頂
開合屋頂在我國應(yīng)用也是近幾年之事，目前已建成有北京天亞花園和國家電力大樓的屋頂游泳池的開合屋頂，北京大廈為了防止“非典”，加強(qiáng)自然通風(fēng)，將原建筑
固定屋頂改造為開合屋頂。
三、 開合屋項(xiàng)的發(fā)展
1950年前的開合結(jié)構(gòu)以小型結(jié)構(gòu)為主，主要用在非建筑領(lǐng)域。1950－1988年發(fā)展以膜褶皺型式的開合結(jié)構(gòu)為主。80年代未90年代初為來的開合屋頂結(jié)構(gòu)思想，均來源于1961年美國建成的用現(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頂建筑。歐洲各國建造的開合式屋頂特點(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)，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。屋頂采用張
拉索穹頂作為支撐結(jié)構(gòu)，開合屋頂采用半剛性膜屋面，屋頂系統(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)屋頂?shù)拈_合。這種開合單元組成的開合屋頂克服了膜褶皺型式開合型式。1989年加拿大多倫多建成了直徑208m的天空穹頂（Sky Dome）多功能體育場(chǎng)，在世界上產(chǎn)生了很大的轟動(dòng)效應(yīng)，掀起了世界上建筑現(xiàn)代大跨度開合屋頂?shù)男吕顺薄Ｔ搱?chǎng)館至今仍作為多倫多申辦奧運(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)（Ariake Coliseum,）；1993年建成了日本海洋穹頂（Ocean Dome,）；1993年日本又建成了直徑為218m的福岡棒球場(chǎng)（Fukuoka Dome），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)建造大型開合屋頂?shù)囊蓱]逐漸消失，并對(duì)其前景和建造的必要性逐漸看好。1999年美國建成跨度200m的西雅圖新太平洋西北棒球場(chǎng)（New Pacific Northwest Baceball Park），2000年
澳大利亞建成245m乘以215m橢圓形的墨爾本市民體育場(chǎng)（Melbourne Colomial Sladium），2001年美國建成扇形直線邊長180m的米勒棒球場(chǎng)（Miller Park），2001年日本建成為2002年世界杯足球賽的大分縣體育場(chǎng)，直徑達(dá)274m。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20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。開合屋頂建筑已成為體育建筑的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)，正在開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域，謊稱為“第三代體育建筑”或“現(xiàn)代動(dòng)態(tài)建。”
中國國家體育場(chǎng)“鳥巢”方案為世界上更大的開啟屋頂
2008年北京奧運(yùn)會(huì)主體育場(chǎng)－中國國家體育場(chǎng)的設(shè)計(jì)方案由瑞士赫爾佐和德梅隆設(shè)計(jì)公司與中國建筑設(shè)計(jì)研究院聯(lián)合設(shè)計(jì)，這個(gè)被稱為“鳥巢”的方案，展現(xiàn)了一個(gè)新穎、獨(dú)特、龐大的異
型鋼結(jié)構(gòu)建筑物，該方案預(yù)計(jì)消耗8萬噸各類
鋼材，最長的一條鋼梁長300米，平均鋼梁長度將在50至180米之間，巨型體育場(chǎng)的形象完美純真，外觀即結(jié)構(gòu)，猶如樹枝織成的鳥巢，其灰色礦質(zhì)般的鋼網(wǎng)以透明的膜材料覆蓋，其中包含著一個(gè)土紅色的碗狀體育場(chǎng)看臺(tái)。碗形看臺(tái)可拆可調(diào)，看臺(tái)是一個(gè)完整的沒有任何遮擋的碗形，共分三屋，通過體育場(chǎng)裝立面基本上不需封閉式的外墻，這使得體育場(chǎng)將成為一個(gè)室內(nèi)的賽場(chǎng)。國家體育場(chǎng)在奧運(yùn)會(huì)比賽時(shí)將容納10萬名觀眾，建成后將望成為世界上最大的可開啟屋頂?shù)捏w育場(chǎng)。需要解決很多技術(shù)難題。
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